JP2023045457A - Induction coupling type plasma source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導結合型プラズマ源に関する。 The present invention relates to an inductively coupled plasma source.
誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma、以下「ICP」)は、半導体装置の製造を含む様々な用途に用いられ、たとえば半導体装置の製造では、シリコンウェハに対するエッチング工程や、CVD法による膜の生成等に用いられる。特許文献1および2には、ICPを用いた半導体装置の製造技術が開示されている。
Inductively Coupled Plasma (hereinafter referred to as "ICP") is used in various applications including the manufacture of semiconductor devices. Used.
ICPを発生させるプラズマ源(誘導結合型のプラズマ源)では、ICPを発生させるために、まず容量結合プラズマ(Capacitively Coupled Plasma、以下「CCP」)を発生させ、これをICPに変化させるものが知られている。この場合において、プラズマがCCPからICPに変化したことを検出することが重要となる。 In a plasma source that generates ICP (inductively coupled plasma source), in order to generate ICP, first, a capacitively coupled plasma (hereinafter referred to as "CCP") is generated and then converted into ICP. It is In this case, it is important to detect when the plasma changes from CCP to ICP.
従来技術では、CCPからICPへの変化を検出する際に、プラズマからの発光を計測し、発光強度に基づいて確認していた。特許文献1および2でも、発光強度に基づく判定が行われている。
In the prior art, when detecting the change from CCP to ICP, the luminescence from the plasma was measured and confirmed based on the luminescence intensity.
しかしながら、従来の技術では、プラズマがCCPからICPに変化したことを正確に検出するのが困難であるという課題があった。 However, the conventional technique has a problem that it is difficult to accurately detect that the plasma has changed from CCP to ICP.
たとえば、特許文献1および2のように発光強度に基づいて判断する場合には、そもそもプラズマはCCPとして着火した場合に発光するので、CCPの発生と、CCPからICPへの変化とを区別して判断することが難しい。一般的にICPのほうが明るく、発光強度も大きいことがわかっているが、正確に判定できる閾値を設定することは困難である。
For example, when making a judgment based on the emission intensity as in
また、CCPおよびICPの発光強度は、プラズマを構成するガスの種類によって変化するので、各種のガスに共通して使用できる閾値を設定するのは困難であり、単一の閾値が有効に機能する条件は限定的である。 In addition, since the emission intensity of CCP and ICP varies depending on the type of gas that constitutes the plasma, it is difficult to set a threshold that can be used in common for various gases, and a single threshold functions effectively. Conditions are restrictive.
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、プラズマがCCPからICPに変化したことをより正確に検出することができる誘導結合型プラズマ源を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inductively coupled plasma source capable of more accurately detecting the change of plasma from CCP to ICP.
本発明に係る誘導結合型プラズマ源の一例は、
内部にプラズマを発生させるための放電管とアンテナとを有する放電部と、
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と前記放電部との間に配置された共振回路と、
前記アンテナに印加される電圧と前記アンテナに流れる電流とに対応する電圧の電圧値と電流の電流値とを検出するセンサと、
前記電圧値を変化させるように、前記直流電源回路又は前記インバータ回路の出力電圧値を制御する制御部と、
前記放電管内部のプラズマの状態を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記プラズマが発生した後に、前記電圧値の前記電流値に対する比の安定度が予め定めた範囲内である場合に、前記プラズマが誘導結合プラズマに変化したと判定する。
An example of an inductively coupled plasma source according to the present invention is
a discharge unit having a discharge tube and an antenna for generating plasma therein;
a DC power supply circuit that outputs a DC voltage;
an inverter circuit that converts a DC voltage output from the DC power supply circuit into an AC voltage;
a resonance circuit arranged between the inverter circuit and the discharge section;
a sensor for detecting the voltage value of the voltage and the current value of the current corresponding to the voltage applied to the antenna and the current flowing through the antenna;
a control unit that controls the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so as to change the voltage value;
a determination unit that determines the state of the plasma inside the discharge tube;
with
The determining unit determines that the plasma has changed to inductively coupled plasma when the stability of the ratio of the voltage value to the current value after the plasma is generated is within a predetermined range.
一例では、前記制御部は、前記プラズマが発生した後に、前記アンテナに供給される電力の電力値が増加するように前記直流電源回路又は前記インバータ回路の出力電圧値を制御した後、前記電力値が一定値になるように前記直流電源回路又は前記インバータ回路の出力電圧値を制御するように構成され、
前記判定部は、前記電力値が増加するように前記制御部が制御している間に、前記センサで検出した電圧の電圧値と電流の電流値とに基づいて、前記電圧値の前記電流値に対する比の安定度を算出する。
In one example, the control unit controls the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so that the power value of the power supplied to the antenna increases after the plasma is generated, and then the power value is configured to control the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so that is a constant value,
The determination unit determines the current value of the voltage value based on the voltage value of the voltage and the current value of the current detected by the sensor while the control unit is controlling to increase the power value. Calculate the stability of the ratio to
一例では、前記判定部は、前記センサで検出した電圧の電圧値と電流の電流値とに基づいて算出された前記電圧値の前記電流値に対する比が予め定めた閾値以下となった場合に、前記プラズマが誘導結合プラズマに変化したと判定する。 In one example, when the ratio of the voltage value to the current value calculated based on the voltage value of the voltage and the current value of the current detected by the sensor is equal to or less than a predetermined threshold, It is determined that the plasma has changed to inductively coupled plasma.
一例では、前記センサは、前記直流電源回路と前記インバータ回路との間に配置されており、
前記センサは、
前記直流電源回路の出力電圧値と、
前記直流電源回路および前記インバータ回路の間に流れる電流の電流値と、
を検出する。
In one example, the sensor is arranged between the DC power supply circuit and the inverter circuit,
The sensor is
an output voltage value of the DC power supply circuit;
a current value of current flowing between the DC power supply circuit and the inverter circuit;
to detect
一例では、前記アンテナは、放電管を取り囲むようにコイル状に形成される導電体である。 In one example, the antenna is a conductor coiled to surround the discharge tube.
本発明に係る誘導結合型プラズマ源によれば、プラズマがCCPからICPに変化したことをより正確に検出できる。 According to the inductively coupled plasma source of the present invention, it is possible to more accurately detect the change of plasma from CCP to ICP.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施形態1.
図1に、実施形態1に係るプラズマ源10の構成の例を示す。プラズマ源10は誘導結合型プラズマ源である。プラズマ源10は、直流電源回路20と、インバータ回路30と、共振回路40と、放電部50と、制御手段60と、VIセンサ90とを備える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example configuration of a
直流電源回路20、インバータ回路30、共振回路40および放電部50は、この順に接続される。たとえば、直流電源回路20の出力端とインバータ回路30の入力端とが(図1の例ではVIセンサ90を介して)接続され、インバータ回路30の出力端と共振回路40の入力端とが接続され、共振回路40の出力端と放電部50の入力端とが接続される。
DC
直流電源回路20は直流電圧を出力し、プラズマ源10はこの直流電圧によって動作する。インバータ回路30は、直流電源回路20から出力された直流電圧を交流電圧に変換する。交流電圧の周波数はたとえばRF周波数(RF:Radio Frequency)であり、より具体的な例としては2MHzまたは約2MHzである。もちろん、他の周波数でも適用可能である。
The DC
共振回路40は、インバータ回路30と放電部50との間に配置される。共振回路40は交流電流を利用して共振現象を起こし、共振した電力を放電部50に供給する。共振回路40はたとえばLC回路部41およびコンデンサ42を備え、コンデンサ42はLC回路部41に対して放電部50と並列に接続される。なお、共振回路40の構成は図示のものに限らない。
放電部50は、内部にプラズマを発生させるための放電管(図示せず)と、アンテナ51とを有する。アンテナ51は、たとえば放電管を取り囲むようにコイル状に形成される導電体である。放電部50は、アンテナ51をプラズマから絶縁する誘電体(とくに図示しない)を備える。この誘電体は、たとえば円筒面状の放電容器とすることができる。なお、図1では放電部50においてアンテナ51と直列に抵抗52が配置されているが、これは発生したプラズマによる消費電力を表す。
The
放電部50は、供給される電力を用いてプラズマを発生させる。たとえば、放電容器内にガスを流通させた状態でアンテナ51に交流電流が流れると、アンテナ51のコイルの端子間電圧によってガスが電離され、プラズマが生成される。これは、コイルの端子間の電界によって結合しているプラズマであり、すなわちCCPである。
The
CCPが発生している状態で、アンテナ51の電流をさらに増大させると、コイルの周囲に磁場が形成されて誘導電界が発生し、それによりICPが発生する。ICPは、半導体装置の製造等に用いられるプラズマであり、用途に応じて維持および管理される。
When the current of the
放電容器内のガスの条件(組成、圧力、流量、等)は、当業者が適宜設計可能である。組成としては、たとえば、酸素と窒素を混合して用いることができる。流量の例として、酸素の流量を1000sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)とし、窒素の流量を100sccmとしてもよい。または、酸素の流量を1500sccmとし、窒素の流量を100sccmとしてもよい。 The gas conditions (composition, pressure, flow rate, etc.) in the discharge vessel can be appropriately designed by those skilled in the art. As for the composition, for example, a mixture of oxygen and nitrogen can be used. As an example of the flow rate, the oxygen flow rate may be 1000 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) and the nitrogen flow rate may be 100 sccm. Alternatively, the oxygen flow rate may be 1500 sccm and the nitrogen flow rate may be 100 sccm.
制御手段60は、プラズマ源10の動作を制御する。たとえば、制御手段60は、アンテナ51に印加される電圧の電圧値を変化させるように、直流電源回路20又はインバータ回路30の出力電圧値を制御する制御部として機能する。また、制御手段60は、放電管内部のプラズマの状態を判定する判定部として機能する。
A control means 60 controls the operation of the
本実施形態では、VIセンサ90は、直流電源回路20とインバータ回路30との間に配置される。VIセンサ90は、直流電源回路20の出力電圧値と、直流電源回路20およびインバータ回路30の間に流れる電流の電流値とを検出して、検出した出力電圧値に対応する電圧値信号C1と検出した電流値に対応する電流値信号C2とを出力する。なお、VIセンサ90が直流電源回路20の出力端に設けられていると、電圧値と電流値とを容易に検出することができる。
In this embodiment, the
この電圧値信号C1と電流値信号C2との積によって表される検出電力値は、VIセンサ90の位置における電力値を示すものである。すなわち、図1の構成では直流電源回路20から出力する直流電力の電力値を示すが、直流電源回路20から出力する直流電力が増減することによって、アンテナ51に供給される電力値も増減する関係がある。そのため、電圧値信号C1と電流値信号C2との積によって表される電力値は、アンテナ51に供給される電力値を直接又は間接的に示す情報と言える。
The detected power value represented by the product of the voltage value signal C1 and the current value signal C2 indicates the power value at the position of the
また、直流電源回路20から出力する直流電力が増減することによって、アンテナ51に供給される電流値も増減する関係がある。そのため、電圧値信号C1と電流値信号C2との積によって表される電力値は、アンテナ51に供給される電流値を直接又は間接的に示す情報と言える。
Further, there is a relation that the current value supplied to the
制御手段60は、検出電力値が目標電力値と等しくなるように、直流電源回路20に対して制御信号C3を送信する。直流電源回路20は、制御信号C3に基づいて出力電圧値を増減させる。例えば、直流電源回路20は、制御信号C3に基づいて直流電源回路20内のスイッチング素子のデューティ比を増減させることによって、出力電圧値を増減させる。このような制御によりアンテナ51に供給する電力の電力値を調整することができる。
The control means 60 transmits a control signal C3 to the DC
もちろん、直流電源回路20ではなく、インバータ回路30内のスイッチング素子のデューティ比を調整し、インバータ回路30の出力電圧を増減させることによって、アンテナ51に供給する電力の電力値を調整することができる。この場合には、VIセンサ90は、インバータ回路30の後段に設けられる。また、制御手段60は、例えば検出電力値が目標電力値と等しくなるように、インバータ回路30に対して制御信号C4を送信する。
Of course, the power value of the power supplied to the
上記のような関係があるためVIセンサ90によって検出する電圧値と電流値は、それぞれアンテナ51に印加される電圧値とアンテナに流れる電流値とに対応する。
Because of the above relationship, the voltage value and current value detected by the
上記のように、アンテナ51に供給する電力を調整する方式は複数ある。どの方式でアンテナ51に供給する電力の電力値を調整するかは、直流電源回路20及びインバータ回路30の構成に応じて適宜設計すればよい。
As described above, there are multiple methods for adjusting the power supplied to the
なお、図1では、直流電源回路20内のスイッチング素子やインバータ回路30の内のスイッチング素子に駆動信号を与えるドライブアンプ等の図示及び説明を省略している。また、直流電源回路20、インバータ回路30及び制御手段60には、図示しない電源が接続され、これらに電力を供給する。
In FIG. 1, the illustration and description of the drive amplifier and the like that apply drive signals to the switching elements in the DC
図2は、実施形態1に係る電力値の推移例を示すグラフである。横軸は時間を表し、縦軸はプラズマに係る電力値を表す。プラズマに係る電力値は、たとえばアンテナ51に供給される電力の電力値であるが、本実施形態では、VIセンサ90によって検出される電圧値と電流値との積(電圧値信号C1と電流値信号C2との積)によって表される電力値で代用している。または、変形例として、VIセンサ90に代えて、またはこれに加えて、アンテナ51に供給される電力を検出する電力検出器を追加で設けてもよい。電力検出器は、電流検出器および電圧検出器を備えるものであってもよい。電力検出器は、直流電源回路20の出力端に接続されてもよく、インバータ回路30の出力端に接続されてもよい。
FIG. 2 is a graph showing an example of transition of power values according to the first embodiment. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents power values related to plasma. The power value related to the plasma is, for example, the power value of the power supplied to the
制御手段60は、直流電源回路20またはインバータ回路30から出力される電力を図2に示すように制御することにより、プラズマに係る電力値を制御する。プラズマ源10の動作は、電力増加段階および電力一定段階を含む。
The control means 60 controls the power value related to the plasma by controlling the power output from the DC
電力増加段階では、制御手段60は直流電源回路20またはインバータ回路30の出力電圧値を増加させることにより、アンテナ51に印加される電圧の電圧値を増加させ、これによってアンテナ51に供給される電力の電力値を増加させる。電力増加段階の継続時間は任意に設計することができるが、たとえば数ミリ秒から数十ミリ秒(図2の例では50ミリ秒)である。範囲としては、たとえば10ミリ秒以下とすることができ、または、100ミリ秒以下とすることができる。
In the power increasing stage, the control means 60 increases the voltage value of the voltage applied to the
図2の例では、電力増加段階の開始時点では電力値は0Wであり、終了時点では電力値は5000Wである。この電力増加段階において、プラズマが発生し、CCPからICPに変化する。なお、図2の例では電力値が時間に応じて連続的に増加しているが、実際にはステップ状に増加させてもよい。 In the example of FIG. 2, the power value is 0W at the beginning of the power-up phase and 5000W at the end. During this power-up phase, a plasma is generated and changes from CCP to ICP. Although the power value increases continuously with time in the example of FIG. 2, it may actually increase stepwise.
なお、この電力増加段階においてVIセンサ90によって検出された電圧値(電圧値信号C1)と電流値(電流値信号C2)を用いてインピーダンスの安定度(例えば標準偏差)が算出され、後述するようにインピーダンスの安定度を用いた判定が行われる。
Note that the impedance stability (for example, standard deviation) is calculated using the voltage value (voltage value signal C1) and current value (current value signal C2) detected by the
電力一定段階は、電力値が所定値(図2の例では5000W)に達した後の段階であり、その電力値が維持される。この所定値は、たとえばICPが安定して維持される値として設計することができる。電力一定段階において、プラズマを様々な用途(エッチング工程やCVD法の実施等)に使用することができる。 The constant power stage is a stage after the power value reaches a predetermined value (5000 W in the example of FIG. 2), and the power value is maintained. This predetermined value can be designed, for example, as a value at which ICP is stably maintained. During the constant power phase, the plasma can be used for a variety of purposes, such as etching processes and performing CVD processes.
図3は、実施形態1において測定される電力値およびインピーダンスの関係の例を示すグラフである。横軸は、アンテナ51に供給される電力の電力値[W](たとえばVIセンサ90によって測定される電圧値および電流値に基づいて算出される)を表す。なお、電力値の範囲は、上記の電力増加段階の範囲である。図2では0~2500[W]としている。
縦軸は、VIセンサ90によって測定されるインピーダンス[Ω](すなわち電圧値の電流値に対する比。抵抗値であってもよい)を表す。なお、放電容器内のガスとして、酸素および窒素を混合したものを用いた。また、上述のように、VIセンサ90が測定する電圧値および電流値は、図1に示すVIセンサ90の位置に係るものに限定されない。
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between power values and impedances measured in the first embodiment. The horizontal axis represents the power value [W] of the power supplied to antenna 51 (calculated, for example, based on the voltage value and current value measured by VI sensor 90). The range of power values is the range of the power increase stage. In FIG. 2, it is 0 to 2500 [W].
The vertical axis represents the impedance [Ω] (that is, the ratio of the voltage value to the current value, which may be a resistance value) measured by the
本発明者らは、電力値の増加に伴うインピーダンスの変化に基づき、プラズマの状態を判定できることを見出した。図3の例では、電力値が100Wの場合にはプラズマが発生しておらず、インピーダンスは50Ωを超えていた。電力値を増加させて200Wとすると、インピーダンスは50Ω未満に低下するとともにCCPが発生した。その後、電力値が1000Wまでは、CCPはICPに変化しなかった。 The inventors have found that the state of plasma can be determined based on the change in impedance that accompanies an increase in power value. In the example of FIG. 3, when the power value was 100 W, no plasma was generated and the impedance exceeded 50Ω. When the power value was increased to 200 W, the impedance dropped below 50Ω and CCP occurred. After that, CCP did not change to ICP until the power value reached 1000W.
さらに電力値を増加させて1200Wとすると、プラズマの状態が不安定になり、CCPとなったりICPとなったりした。また、これに伴いインピーダンスも不安定になり、1300W、1400Wおよび1600Wでは、同じ電力値に対して、異なるタイミングでそれぞれ異なるインピーダンスが測定された。インピーダンスは概して電力値の増加とともに低下するが、1200W~1600Wでは常に20Ω~40Ωの範囲内であった。 When the power value was further increased to 1200 W, the plasma state became unstable, resulting in CCP and ICP. In addition, the impedance also became unstable along with this, and at 1300 W, 1400 W and 1600 W, different impedances were measured at different timings with respect to the same power value. Impedance generally decreased with increasing power, but was always in the range of 20Ω to 40Ω between 1200W and 1600W.
さらに電力値を増加させて1700Wとすると、タイミングによっては15Ω未満のインピーダンスが測定されるようになり、安定してICPが維持されるようになった。なお、1700Wではインピーダンスが安定しておらず、タイミングによっては15Ωを超えているが、プラズマの状態はICPで安定していた。 When the power value was further increased to 1700 W, an impedance of less than 15Ω was measured depending on the timing, and the ICP was stably maintained. At 1700 W, the impedance was not stable and exceeded 15Ω depending on the timing, but the plasma state was stable at ICP.
さらに電力値を増加させて1800W以上とすると、インピーダンスが安定した。なお1800W以上でもICPは安定して維持されていた。 When the power value was further increased to 1800 W or more, the impedance stabilized. The ICP was stably maintained even at 1800 W or more.
以上説明したように、電力値の増加に伴い、インピーダンスが予め定めたCCP閾値(第2閾値。図3の例ではたとえば50Ωとすることができる)以下になるとCCPが発生するということができる。また、電力値のさらなる増加に伴い、インピーダンスが予め定めたICP閾値(第1閾値。図3の例ではたとえば15Ωとすることができる)以下になるとCCPがICPに変化する、すなわちICPが発生するということができる。また、CCPが発生した後、インピーダンスが安定するとCCPがICPに変化した、すなわちICPが発生したということができる。 As described above, it can be said that CCP occurs when the impedance becomes equal to or less than a predetermined CCP threshold (second threshold; for example, 50Ω in the example of FIG. 3) as the power value increases. Further, as the power value further increases, when the impedance becomes equal to or less than a predetermined ICP threshold (first threshold; for example, 15Ω in the example of FIG. 3), CCP changes to ICP, that is, ICP occurs. It can be said that Also, after the CCP is generated, when the impedance is stabilized, it can be said that the CCP is changed to the ICP, that is, the ICP is generated.
なお、プラズマ源10の用途を考慮すると、ICPを安定して維持することが重要である。このため、上述のように実際には1600W以下の領域でもICPが一時的に発生するタイミングがあるが、そのような領域でICPが発生したと判定するより、ICPが安定して維持される1800W以上の領域においてICPが発生したと判定するのが好適である。
Considering the use of the
図4は、実施形態1において測定される電力値およびインピーダンスの関係の例を示す別のグラフである。図4のグラフ右端すなわち5000Wの位置が、図2の電力一定段階に対応する。 FIG. 4 is another graph showing an example of the relationship between the power value and impedance measured in the first embodiment. 4 corresponds to the constant power stage in FIG.
図4は、ガスの条件に応じて異なる3通りのグラフが示されており、それぞれ、低圧・小流量のガス(黒三角)、中圧・中流量のガス(黒丸)、高圧・大流量のガス(黒四角)に対応する。なお、放電容器内のガスとして、酸素および窒素を混合したものを用いた。 FIG. 4 shows three different graphs depending on the gas conditions: low-pressure, low-flow gas (black triangles), medium-pressure, medium-flow gas (black circles), and high-pressure, high-flow gas, respectively. Corresponds to gas (black square). A mixture of oxygen and nitrogen was used as the gas in the discharge vessel.
本発明者らは、インピーダンスの変化に基づき、プラズマがCCPからICPへと変化したことを判定できることを見出した。低圧・小流量のガスでは、5000WにおいてICPが安定して維持されており、インピーダンスZicpは約13~14Ωで安定していた。中圧・中流量のガスでは、5000Wにおいてプラズマの状態が不安定であり(すなわち、タイミングによってCCPまたはICPであり)、インピーダンスZccp/icpは約14~21Ωで安定しなかった。高圧・大流量のガスでは、5000WにおいてプラズマはCCPのままであり(すなわちICPには変化せず)、インピーダンスZccpは約40Ω前後で安定であった。 The inventors have found that it is possible to determine that the plasma has changed from CCP to ICP based on the change in impedance. At low pressure and low flow rate, the ICP was stably maintained at 5000 W, and the impedance Zicp was stable at about 13-14Ω. At medium pressure and medium flow rate gas, the plasma state was unstable at 5000 W (ie, CCP or ICP depending on the timing), and the impedance Zccp/icp was not stable at about 14 to 21Ω. At high pressure and high flow rate, the plasma remained CCP at 5000 W (that is, did not change to ICP), and the impedance Zccp was stable around 40Ω.
図4のグラフからも、CCPが発生した後、インピーダンス(電圧値の電流値に対する比)が小さい値(所定のICP閾値以下)になると、CCPがICPに変化した、すなわちICPが発生したということができる。 From the graph in FIG. 4 as well, after the CCP occurs, when the impedance (ratio of the voltage value to the current value) becomes a small value (below the predetermined ICP threshold value), the CCP changes to the ICP, that is, the ICP occurs. can be done.
すなわち、式(1)に示す関係があるので、インピーダンスの値を監視し、適切な閾値(ICP閾値)を設定することによって、プラズマの状態を判定することが可能となる。
Zicp < Zccp/icp < Zccp ・・・ (1)
That is, since there is a relationship shown in Equation (1), the plasma state can be determined by monitoring the impedance value and setting an appropriate threshold value (ICP threshold value).
Zicp<Zccp/icp<Zccp (1)
また、上記のようなプラズマの安定度は、例えばインピーダンスの標準偏差によって表すことができる。また、もちろん他の指標(分散等)によって安定度を表すことも可能であるが、本実施形態では標準偏差を用いて説明する。
プラズマの安定度をインピーダンスの標準偏差によって表した場合、図4の中圧・中流量のガスを用いた場合のようにプラズマの状態が不安定の場合の標準偏差σccp/icpが一番大きく、ICPの場合の標準偏差σicpが2番目に大きく、ccpの場合の標準偏差σccpが3番目に大きい(一番小さい)。すなわち、式(1)に示す関係がある。上記では、CCP発生時のインピーダンスの標準偏差σccp、ICP発生時のインピーダンスの標準偏差σicpとも安定であると説明したが、厳密にはCCP発生時のインピーダンスの標準偏差σccpの方がより安定している。
In addition, the stability of plasma as described above can be represented by, for example, the standard deviation of impedance. Of course, it is also possible to express the stability by another index (variance, etc.), but in this embodiment, the standard deviation will be used for explanation.
When the stability of the plasma is expressed by the standard deviation of the impedance, the standard deviation σccp/icp is the largest when the plasma state is unstable as in the case of using the medium pressure and medium flow rate gas in FIG. The standard deviation σicp for ICP is the second largest, and the standard deviation σccp for ccp is the third largest (smallest). That is, there is a relationship shown in Equation (1). In the above description, it was explained that both the standard deviation σccp of impedance when CCP occurs and the standard deviation σicp of impedance when ICP occurs are stable, but strictly speaking, the standard deviation σccp of impedance when CCP occurs is more stable. there is
σccp < σicp < σccp/icp ・・・ (2) σccp < σicp < σccp/icp (2)
上述したように、インピーダンスZicpとインピーダンスZccp/icpとは、比較的近い値なので、より確実にICPが発生したことを判定するために、プラズマの安定度(例えば、インピーダンスの標準偏差)を判定条件に追加することが可能である。そのためには、適切な標準偏差閾値を設定すればよい。 As described above, the impedance Zicp and the impedance Zccp/icp are relatively close values. Therefore, in order to more reliably determine that ICP has occurred, the stability of the plasma (for example, the standard deviation of the impedance) is used as the determination condition. can be added to This can be done by setting an appropriate standard deviation threshold.
この場合、式(2)の関係を考慮してICPが発生したことを判定するための標準偏差閾値を設定すればよい。すなわち、標準偏差閾値は、範囲指定とするのが好ましい。
そのため、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内(予め定めた範囲内)である場合にICPが発生したと判定することが好ましい。
In this case, the standard deviation threshold for determining the occurrence of ICP may be set in consideration of the relationship of Equation (2). That is, the standard deviation threshold is preferably specified within a range.
Therefore, it is preferable to determine that ICP has occurred when the standard deviation of impedance is within a predetermined range (within a predetermined range).
なお、ICPが発生する際のインピーダンスは、ガスの種類、流量、圧力等によって変動するため、判定に用いるICP閾値や標準偏差閾値は、例えば、図3や図4のような実験等を行って定めればよい。 Since the impedance when ICP occurs varies depending on the type of gas, flow rate, pressure, etc., the ICP threshold value and standard deviation threshold value used for determination can be determined by conducting experiments such as those shown in FIGS. You just have to decide.
図5は、図3および4で説明した原理に基づき、実施形態1に係るプラズマ源の状態を検出する方法の一例を示すフローチャートである。プラズマ源10は、この方法を実行することによりプラズマ源10の状態を検出する。プラズマ源10の状態は、たとえばプラズマ源10によって発生するプラズマの状態を含む。プラズマの状態は、たとえば、プラズマが発生していない状態、CCPが発生している状態、ICPが発生している状態(すなわちCCPがICPに変化した状態)、等に分類される。
FIG. 5 is a flow chart showing an example of a method for detecting the state of the plasma source according to
ステップS1:制御手段60は、アンテナ51に印加される電圧の電圧値を変化させるように(または、アンテナ51に印加される電圧に対応する電圧の電圧値を変化させるように)、直流電源回路20又はインバータ回路30の出力電圧値を制御する。これにより、アンテナ51に供給される電力の電力値を制御する。このような電力制御は、図2に示した電力増加段階から電力一定段階に亘って行われる。
Step S1: The control means 60 changes the voltage value of the voltage applied to the antenna 51 (or changes the voltage value of the voltage corresponding to the voltage applied to the antenna 51). 20 or the output voltage value of the
ステップS2:VIセンサ90は、アンテナ51に印加される電圧とアンテナ51に流れる電流とに対応する電圧の電圧値(電圧値信号C1)と電流の電流値(電流値信号C2)とを検出する。制御手段60は、検出された電圧の電圧値と電流の電流値とを取得する。
Step S2: The
ステップS3:制御手段60は、VIセンサ90によって検出された電圧の電圧値(電圧値信号C1)と電流の電流値(電流値信号C2)とに基づいて算出したインピーダンスが、所定のCCP閾値以下であるか否かを判定する。ステップS3においてインピーダンスがCCP閾値以下であると判定された場合(Yes)は、ステップS4に進む。
ステップS3において、インピーダンスがCCP閾値を超えていると判定された場合(No)にはステップS1に戻る。ステップS1では、上述したように電力増加段階から電力一定段階に亘って電力制御が行われる。そのため、制御の進行に合わせて電力増加段階では目標電力値が増加し、電力一定段階では、目標電力値が一定となる。また、インピーダンスの算出及びステップS3における判定は、電力増加段階から電力一定段階に亘って行われる。
なお、ステップS1~S3が繰り返されることによりCCPが発生するので、ステップS1~S3は、プラズマ源10の放電部50においてCCPを発生させるステップであるということができる。
Step S3: The control means 60 determines that the impedance calculated based on the voltage value (voltage value signal C1) and the current value (current value signal C2) of the voltage detected by the
If it is determined in step S3 that the impedance exceeds the CCP threshold (No), the process returns to step S1. In step S1, power control is performed from the power increase stage to the power constant stage as described above. Therefore, as the control progresses, the target power value increases in the power increasing stage and becomes constant in the power constant stage. Also, the calculation of the impedance and the determination in step S3 are performed from the power increase stage to the power constant stage.
Since CCP is generated by repeating steps S1 to S3, steps S1 to S3 can be said to be steps for generating CCP in the
また、オプション処理として、ステップS3においてインピーダンスがCCP閾値を超えていると判定された場合(No)に、点線矢印で示すように、ステップS7を経由させてもよい。この場合、ステップS7では、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内ではない(Noと判定される)ので、処理はステップS1に戻ることになる。このようなオプション処理をすることによって、この時点でのインピーダンスの標準偏差を確認することができる。 As an optional process, when it is determined that the impedance exceeds the CCP threshold in step S3 (No), step S7 may be routed as indicated by the dotted arrow. In this case, in step S7, the standard deviation of the impedance is not within the predetermined range (determined as No), so the process returns to step S1. By performing such optional processing, it is possible to confirm the standard deviation of the impedance at this point.
ステップS4:制御手段60は、インピーダンスが所定のICP閾値以下であるか否かを判定する。ステップS4においてインピーダンスがICP閾値を超えている場合(No)には、ステップS5に進み、ICP閾値以下であると判定された場合(Yes)にはステップS6に進む。また、インピーダンスの算出及びステップS4における判定は、電力増加段階から電力一定段階に亘って行われる。 Step S4: The control means 60 determines whether the impedance is equal to or less than a predetermined ICP threshold. When the impedance exceeds the ICP threshold in step S4 (No), the process proceeds to step S5, and when it is determined that the impedance is equal to or less than the ICP threshold (Yes), the process proceeds to step S6. Also, the calculation of the impedance and the determination in step S4 are performed from the power increase stage to the power constant stage.
ステップS5:制御手段60は、ICPは発生していないが、プラズマがCCPとして発生していると判定し、プラズマがCCPとして発生したことを表すCCP判定信号(第2信号)を出力する。たとえば図3の例では、200Wにおいて50Ω以下のインピーダンスが測定されているので、200Wの時点でICPは発生していないがCCPが発生していると判定されてステップS5が実行される。ステップS5の実行後、ステップS7に進む。 Step S5: The control means 60 determines that plasma is generated as CCP although ICP is not generated, and outputs a CCP determination signal (second signal) indicating that plasma is generated as CCP. For example, in the example of FIG. 3, since an impedance of 50Ω or less is measured at 200 W, it is determined that ICP is not occurring at 200 W, but CCP is occurring, and step S5 is executed. After execution of step S5, the process proceeds to step S7.
ステップS6:制御手段60は、プラズマがICPとして発生していると判定し、プラズマがICPとして発生したことを表すICP判定信号(第1信号)を出力してステップS7に進む。これにより、プラズマがCCPからICPに変化したことが分かる。 Step S6: The control means 60 determines that the plasma is generated as ICP, outputs an ICP determination signal (first signal) indicating that the plasma is generated as ICP, and proceeds to step S7. This indicates that the plasma has changed from CCP to ICP.
ステップS7:制御手段60は、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内であるか否かを判定する。インピーダンスの標準偏差が所定範囲内でないと判定された場合(No)にはステップS1に戻り、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内であると判定された場合(Yes)にはステップS8に進む。ステップS7からステップS1に戻った場合、ステップS1~S6が繰り返される。
このステップS7は、プラズマの状態の安定度を判定しているステップである。本実施形態において、安定度としてインピーダンスの標準偏差を用いているが、他の指標(分散等)によって安定度を表すことも可能である。
Step S7: The control means 60 determines whether the standard deviation of impedance is within a predetermined range. If it is determined that the impedance standard deviation is not within the predetermined range (No), the process returns to step S1, and if it is determined that the impedance standard deviation is within the predetermined range (Yes), the process proceeds to step S8. When returning from step S7 to step S1, steps S1 to S6 are repeated.
This step S7 is a step for determining the stability of the plasma state. In this embodiment, the standard deviation of impedance is used as the stability, but it is also possible to express the stability by another index (dispersion, etc.).
なお、閾値の具体的な値は、たとえば1Ω、5Ω、等とすることができ、当業者が実験等によって確認して適宜設計可能である。
また、本実施形態によれば、1回の測定値ではなく、複数回の測定値の安定度に基づいてステップS7の判定が行われるので、より精度の高い判定が可能となる。また、標準偏差という演算が容易な手法によって判定することができる。
Note that the specific value of the threshold can be set to 1Ω, 5Ω, or the like, for example, and can be appropriately designed by a person skilled in the art after confirming it through experiments or the like.
In addition, according to the present embodiment, the determination in step S7 is performed based on the stability of multiple measured values instead of one measured value, so that more accurate determination is possible. In addition, it can be determined by a technique called standard deviation, which is easy to calculate.
また、本実施形態では、電力増加段階においてVIセンサ90によって検出された電圧値(電圧値信号C1)と電流値(電流値信号C2)を用いてインピーダンスの標準偏差を算出している。そのため、複数回の検出データの取得を行いインピーダンスの標準偏差を算出する。そのため、データ取得の初回等の段階では、まだインピーダンスの標準偏差を算出できない。そのような場合は、このステップS7及びS8の処理をスキップすればよい。
In this embodiment, the standard deviation of impedance is calculated using the voltage value (voltage value signal C1) and current value (current value signal C2) detected by the
また、上述したようにステップS3→ステップS7の順番で進む処理、ステップS4→ステップS5→ステップS7の順番で進む処理の場合もインピーダンスの標準偏差を算出することが可能である。
そのため、電力増加段階の途中でインピーダンスの標準偏差が所定範囲内であるか否かを判定する処理を行ってもよいし、電力一定段階になってから、取得した検出データに基づいてインピーダンスの標準偏差を算出し、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内であるか否かを判定する処理を行ってもよい。
Further, as described above, it is possible to calculate the standard deviation of the impedance even in the case of the process proceeding in the order of step S3→step S7 and the process proceeding in the order of step S4→step S5→step S7.
Therefore, during the power increase stage, it may be determined whether or not the standard deviation of the impedance is within a predetermined range. A process of calculating the deviation and determining whether or not the standard deviation of the impedance is within a predetermined range may be performed.
上記のように、電力一定段階になってから、VIセンサ90によって検出された電圧値(電圧値信号C1)と電流値(電流値信号C2)に基づいてインピーダンスの標準偏差を算出する場合は、電力増加段階においてステップS7及びS8をスキップすればよい。
As described above, when the impedance standard deviation is calculated based on the voltage value (voltage value signal C1) and current value (current value signal C2) detected by the
ステップS8:制御手段60は、インピーダンスが安定していることを示す安定判定信号(第3信号)を出力して、ステップS9に進む。
上述したように、既にステップS4及びステップS6の処理によってプラズマがCCPからICPに変化したと判定されているが、ステップS7及びステップS8の処理を行うことによって、より確実にプラズマがCCPからICPに変化したことが分かる。
Step S8: The control means 60 outputs a stability determination signal (third signal) indicating that the impedance is stable, and proceeds to step S9.
As described above, it has already been determined that the plasma has changed from CCP to ICP by the processing of steps S4 and S6, but by performing the processing of steps S7 and S8, the plasma can more reliably change from CCP to ICP. I know it has changed.
ステップS9:制御手段60は、電力供給を停止するか否かを判定する。電力供給を停止しないと判定された場合(No)はステップS1に戻り、電力供給を停止すると判定された場合(Yes)には制御を終了する。例えば、電力増加段階から電力一定段階に亘る一連の処理が終了した場合は、電力供給を停止する。ステップS9からステップS1に戻った場合、ステップS1~S8が繰り返される。 Step S9: The control means 60 determines whether or not to stop the power supply. If it is determined not to stop the power supply (No), the process returns to step S1, and if it is determined to stop the power supply (Yes), the control ends. For example, when a series of processes from the power increase stage to the power constant stage are completed, the power supply is stopped. When returning from step S9 to step S1, steps S1 to S8 are repeated.
以上説明したように、実施形態1に係るプラズマ源10によれば、インピーダンスの値及びインピーダンスの安定度に基づいてICPの発生を判定するので、プラズマがCCPからICPに変化したことをより正確に検出することができる。
As described above, according to the
本実施形態では、検出に発光強度を用いないので、従来技術より正確に判定を行うことができる。また、この方法は発光強度に依存しないので、発光強度が異なる様々な種類のガスに適用することが可能である。また、ガスの圧力が異なる場合にも適用することが可能である。なお、変形例として、判定に発光強度を併用することも可能である。 In this embodiment, since the emission intensity is not used for detection, determination can be made more accurately than in the prior art. Moreover, since this method does not depend on the emission intensity, it can be applied to various kinds of gases with different emission intensities. Also, it can be applied when the gas pressure is different. As a modified example, it is also possible to use the emission intensity in combination for the determination.
また、単にプラズマが誘導結合プラズマに変化したことの検出だけでなく、誘導結合プラズマの安定度を判定することができる。 In addition, it is possible to determine the stability of the inductively coupled plasma as well as simply detect that the plasma has changed to the inductively coupled plasma.
なお、プラズマがCCPとして発生したことについても、インピーダンスが閾値以下となったことに基づいて判定するので、プラズマの発生をより正確に検出することができる。 It should be noted that the generation of plasma as a CCP is also determined based on the fact that the impedance becomes equal to or less than the threshold value, so the generation of plasma can be detected more accurately.
また、本実施形態では、VIセンサ90は、直流電源回路20とインバータ回路30との間に配置されるので、電流値および電圧値を容易に検出することができる。
Further, in this embodiment, since the
<閾値の決定方法>
判定の基準となるインピーダンスのCCP閾値、ICP閾値及び標準偏差閾値の具体的な値は、当業者が実験等に基づいて容易に決定することができる。一例を以下に説明する。
<Method for determining threshold>
Specific values of the CCP threshold, ICP threshold, and standard deviation threshold of impedance, which serve as criteria for determination, can be easily determined by those skilled in the art based on experiments and the like. An example is described below.
まず、目的のICPを発生させるための動作条件(電力、および、ガスの組成、圧力、流量等)を決定し、それに従って具体的にプラズマ源10を構築する。そして、そのプラズマ源10を用いて、電力を増加させながら、インピーダンスを測定するとともに、CCPが発生したか否か、および、ICPが発生したか否かを観測して記録する。
First, the operating conditions (power, gas composition, pressure, flow rate, etc.) for generating the desired ICP are determined, and the
ここで、電力の増加は図2のように短時間で行う必要はなく、観測に十分な時間が得られるようにゆっくりと行うことができる。また、観測の際には電力値の増加を停止し、一定の電力値としてもよい。 Here, it is not necessary to increase the power in a short time as in FIG. 2, but it can be done slowly so that sufficient time for observation can be obtained. Also, during observation, the increase in the power value may be stopped and the power value may be kept constant.
実施形態2.
図6は、実施形態2に係るプラズマ源10の状態を検出する方法の一例を示すフローチャートである。図6のフローチャートでは、図5のフローチャートと同じ又は同様の処理には、同じステップ番号を用いている。なお、プラズマ源10の構成は、実施形態1(図1)に係るプラズマ源10の構成と同様なので説明を省略する。以下、図5のフローチャートとの違いを中心に、実施形態2に係るプラズマ源10の状態を検出する方法を説明する。ステップS1~ステップS2、ステップS9は、図5と同様であるので説明を省略する。
Embodiment 2.
FIG. 6 is a flow chart showing an example of a method for detecting the state of the
ステップS3:制御手段60は、VIセンサ90によって検出された電圧の電圧値(電圧値信号C1)と電流の電流値(電流値信号C2)とに基づいて算出したインピーダンスが、所定のCCP閾値以下であるか否かを判定する。ステップS3においてインピーダンスがCCP閾値以下であると判定された場合(Yes)は、ステップS5に進む。ステップS3において、インピーダンスがCCP閾値を超えていると判定された場合(No)にはステップS1に戻る。また、インピーダンスの算出及びステップS3における判定は、電力増加段階から電力一定段階に亘って行われる。
Step S3: The control means 60 determines that the impedance calculated based on the voltage value (voltage value signal C1) and the current value (current value signal C2) of the voltage detected by the
ステップS5:制御手段60は、ICPは発生していないが、プラズマがCCPとして発生していると判定し、プラズマがCCPとして発生したことを表すCCP判定信号を出力する。たとえば図3の例では、200Wにおいて50Ω以下のインピーダンスが測定されているので、200Wの時点でICPは発生していないがCCPが発生していると判定されてステップS5が実行される。ステップS5の実行後、ステップS7に進む。 Step S5: The control means 60 determines that plasma is generated as CCP although ICP is not generated, and outputs a CCP determination signal indicating that plasma is generated as CCP. For example, in the example of FIG. 3, since an impedance of 50Ω or less is measured at 200 W, it is determined that ICP is not occurring at 200 W, but CCP is occurring, and step S5 is executed. After execution of step S5, the process proceeds to step S7.
ステップS7:制御手段60は、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内であるか否かを判定する。インピーダンスの標準偏差が所定範囲内ではないと判定された場合(No)にはステップS1に戻り、インピーダンスの標準偏差が所定範囲内であると判定された場合(Yes)にはステップS4に進む。ステップS7からステップS1に戻った場合、ステップS1、S2、S3、S5が繰り返される。 Step S7: The control means 60 determines whether the standard deviation of impedance is within a predetermined range. If it is determined that the impedance standard deviation is not within the predetermined range (No), the process returns to step S1, and if it is determined that the impedance standard deviation is within the predetermined range (Yes), the process proceeds to step S4. When returning from step S7 to step S1, steps S1, S2, S3 and S5 are repeated.
図5のステップS7での説明と同様に、電力一定段階になってから、VIセンサ90によって検出された電圧値(電圧値信号C1)と電流値(電流値信号C2)に基づいてインピーダンスの標準偏差を算出する場合は、電力増加段階においてステップS7をスキップすればよい。
Similar to the description of step S7 in FIG. 5, after entering the constant power stage, impedance standardization is performed based on the voltage value (voltage value signal C1) and current value (current value signal C2) detected by the
ステップS4:制御手段60は、インピーダンスが所定のICP閾値以下であるか否かを判定する。ステップS4においてインピーダンスがICP閾値を超えている場合(No)には、ステップS1に進み、ICP閾値以下であると判定された場合(Yes)にはステップS6に進む。また、インピーダンスの算出及びステップS4における判定は、電力増加段階から電力一定段階に亘って行われる。 Step S4: The control means 60 determines whether the impedance is equal to or less than a predetermined ICP threshold. When the impedance exceeds the ICP threshold in step S4 (No), the process proceeds to step S1, and when it is determined that the impedance is equal to or less than the ICP threshold (Yes), the process proceeds to step S6. Also, the calculation of the impedance and the determination in step S4 are performed from the power increase stage to the power constant stage.
ステップS6:制御手段60は、プラズマがICPとして発生していると判定し、プラズマがICPとして発生したことを表すICP判定信号を出力してステップS9に進む。これにより、プラズマがCCPからICPに変化したことが分かる。 Step S6: The control means 60 determines that the plasma is generated as ICP, outputs an ICP determination signal indicating that the plasma is generated as ICP, and proceeds to step S9. This indicates that the plasma has changed from CCP to ICP.
図5のフローチャートと比較すると、図6のフローチャートでは図5のステップS8に相当する処理がない。しかし、ステップS7においてインピーダンスの標準偏差が所定範囲内であるか否かを判定しているので、ステップS6において出力されるICP判定信号は、図5のステップS8において出力される安定判定信号と実質的に同じなので、図5のフローチャートを実行する場合と同様の効果を得ることができる。 Compared with the flowchart of FIG. 5, the flowchart of FIG. 6 does not have the process corresponding to step S8 of FIG. However, since it is determined in step S7 whether or not the standard deviation of the impedance is within the predetermined range, the ICP determination signal output in step S6 is substantially the same as the stability determination signal output in step S8 of FIG. Since it is practically the same, it is possible to obtain the same effect as when executing the flowchart of FIG.
<図6の変形例1>
図6の変形例として、ステップS7とステップS4の順番を逆にしてもよい。このようにしても同様の効果が得られる。
<
As a modification of FIG. 6, the order of steps S7 and S4 may be reversed. Similar effects can be obtained in this way as well.
<図6の変形例2>
図4で説明したように、ガスの圧力や流量によっては、CCPが発生した後、プラズマの状態が安定したときに、ICPが発生したと判定できる。例えば、図4に示すように、ガスの圧力が低圧で、ガスの流量が小流量の場合には、インピーダンスの変動が少なく、ICPが発生していると判定できる。
そのため、図6の第2の変形例として、ステップS7においてインピーダンスの標準偏差が所定範囲内であると判定された場合(Yes)に、点線矢印で示すように、ステップS6に進むようにしてもよい。すなわち、ステップS4におけるインピーダンスが所定のICP閾値以下であるか否かを判定する処理を省略する。このようにしても、プラズマがCCPからICPに変化したことが判定可能である。
<Modification 2 of FIG. 6>
As described with reference to FIG. 4, depending on the gas pressure and flow rate, it can be determined that ICP has occurred when the plasma state stabilizes after CCP has occurred. For example, as shown in FIG. 4, when the gas pressure is low and the gas flow rate is small, it can be determined that there is little impedance variation and ICP is occurring.
Therefore, as a second modification of FIG. 6, when it is determined that the standard deviation of the impedance is within the predetermined range (Yes) in step S7, the process proceeds to step S6 as indicated by the dotted arrow. That is, the process of determining whether the impedance in step S4 is equal to or less than the predetermined ICP threshold is omitted. Even in this way, it can be determined that the plasma has changed from CCP to ICP.
なお、図5のステップS7での説明と同様に、電力一定段階になってから、取得した検出データに基づいてインピーダンスの標準偏差を算出する場合は、電力増加段階においてステップS7をスキップすればよい。すなわち、電力増加段階ではプラズマがCCPからICPに変化したか否かの判定は行われない。 As in the description of step S7 in FIG. 5, when the standard deviation of impedance is calculated based on the acquired detection data after the constant power stage, step S7 may be skipped in the power increase stage. . That is, the power-up phase does not determine whether the plasma has changed from CCP to ICP.
<その他の変形例>
CCP判定信号およびICP判定信号の内容、形式、出力態様および利用方法は、当業者が適宜設計可能である。たとえば、制御手段60には表示装置が接続されていてもよく、その表示装置にこれらの信号が出力されたことを示す情報が表示されてもよい。情報の具体例としては、CCPが発生したことを示すメッセージまたは画像、および、プラズマの状態がCCPからICPに変化したことを示すメッセージまたは画像とすることができる。
<Other Modifications>
A person skilled in the art can appropriately design the content, format, output mode and usage of the CCP decision signal and the ICP decision signal. For example, a display device may be connected to the control means 60, and information indicating that these signals have been output may be displayed on the display device. Specific examples of information may be a message or image indicating that CCP has occurred and a message or image indicating that the state of the plasma has changed from CCP to ICP.
また、たとえば、制御手段60は、これらの信号の出力に応じて特定の処理の実行を開始してもよい。より具体的な例としては、ICP判定信号の出力とともにタイマーを起動してもよい。このタイマーの値は、ICPが発生してからの経過時間を示す値として利用することができる。 Also, for example, the control means 60 may start execution of specific processing according to the output of these signals. As a more specific example, a timer may be started together with the output of the ICP determination signal. The value of this timer can be used as a value indicating the elapsed time after the occurrence of ICP.
図5及び図6のステップS1~S2の処理において、電力値が所定閾値以上となった場合には、エラー処理を行ってもよい。たとえば、電力値が5000W以上である場合にエラー信号を出力するようにすれば、障害等によりプラズマが発生しない場合にも適切に対応することができる。 In the processing of steps S1 to S2 in FIGS. 5 and 6, error processing may be performed when the power value exceeds a predetermined threshold. For example, by outputting an error signal when the power value is 5000 W or more, it is possible to appropriately cope with the case where plasma is not generated due to an obstacle or the like.
図5及び図6のステップS3及びS5は省略してもよい。すなわち、CCPが発生したことの判定は省略してもよい。そのような場合でも、電力値の増加に伴ってプラズマが発生しICPに変化するので、ICPの発生は適切に判定することができる。 Steps S3 and S5 in FIGS. 5 and 6 may be omitted. That is, the determination of occurrence of CCP may be omitted. Even in such a case, as the power value increases, plasma is generated and changes to ICP, so the occurrence of ICP can be determined appropriately.
10…プラズマ源
20…直流電源回路
30…インバータ回路
40…共振回路
41…LC回路部
42…コンデンサ
50…放電部
51…アンテナ
52…抵抗
60…制御手段(制御部、判定部)
90…VIセンサ(センサ)
DESCRIPTION OF
90... VI sensor (sensor)
Claims (5)
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と前記放電部との間に配置された共振回路と、
前記アンテナに印加される電圧と前記アンテナに流れる電流とに対応する電圧の電圧値と電流の電流値とを検出するセンサと、
前記電圧値を変化させるように、前記直流電源回路又は前記インバータ回路の出力電圧値を制御する制御部と、
前記放電管内部のプラズマの状態を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記プラズマが発生した後に、前記電圧値の前記電流値に対する比の安定度が予め定めた範囲内である場合に、前記プラズマが誘導結合プラズマに変化したと判定する、誘導結合型プラズマ源。 a discharge section having a discharge tube and an antenna for generating plasma therein;
a DC power supply circuit that outputs a DC voltage;
an inverter circuit that converts a DC voltage output from the DC power supply circuit into an AC voltage;
a resonance circuit arranged between the inverter circuit and the discharge section;
a sensor for detecting the voltage value of the voltage and the current value of the current corresponding to the voltage applied to the antenna and the current flowing through the antenna;
a control unit that controls the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so as to change the voltage value;
a determination unit that determines the state of the plasma inside the discharge tube;
with
The determination unit determines that the plasma has changed to inductively coupled plasma when the stability of the ratio of the voltage value to the current value after the plasma is generated is within a predetermined range. type plasma source.
前記判定部は、前記電力値が増加するように前記制御部が制御している間に、前記センサで検出した電圧の電圧値と電流の電流値とに基づいて、前記電圧値の前記電流値に対する比の安定度を算出する、請求項1に記載の誘導結合型プラズマ源。 The controller controls the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so that the power value of the power supplied to the antenna increases after the plasma is generated, and then the power value remains constant. configured to control the output voltage value of the DC power supply circuit or the inverter circuit so that
The determination unit determines the current value of the voltage value based on the voltage value of the voltage and the current value of the current detected by the sensor while the control unit is controlling to increase the power value. 2. The inductively coupled plasma source according to claim 1, wherein the stability of the ratio to is calculated.
前記センサは、
前記直流電源回路の出力電圧値と、
前記直流電源回路および前記インバータ回路の間に流れる電流の電流値と、
を検出する、請求項1~3のいずれか一項に記載の誘導結合型プラズマ源。 The sensor is arranged between the DC power supply circuit and the inverter circuit,
The sensor is
an output voltage value of the DC power supply circuit;
a current value of current flowing between the DC power supply circuit and the inverter circuit;
The inductively coupled plasma source according to any one of claims 1 to 3, which detects
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JP2021153874A JP2023045457A (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Induction coupling type plasma source |
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