KR101520216B1 - 플라즈마 생성용 전원 장치 및 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법 - Google Patents
플라즈마 생성용 전원 장치 및 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법 Download PDFInfo
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Abstract
임피던스 정합까지의 시간을 단축할 수 있어 처리 효율을 향상할 수 있는 플라즈마 생성용 전원 장치를 제공한다.
소정 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와 기준 신호를 증폭해 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와 기준 신호의 주파수를 변화시켜 전력 증폭부에서의 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하는 플라즈마 생성용 전원 장치에 대하고, 제 1 시간에 있어 기준 신호를 제1의 주파수에 고정해 반사파 전력이 제 1 전력값 이하가 되도록 제어해, 그 후의 제 2 시간에 있고, 반사파 전력이 제 2 전력값 이하가 되도록 기준 신호의 주파수를 소인 하는 플라즈마 생성 동작을 실시하는 것과 동시에, 제1의 주파수, 제 1 시간, 제 2 시간의 최적치를 찾아내는 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 실시한다.
소정 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와 기준 신호를 증폭해 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와 기준 신호의 주파수를 변화시켜 전력 증폭부에서의 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하는 플라즈마 생성용 전원 장치에 대하고, 제 1 시간에 있어 기준 신호를 제1의 주파수에 고정해 반사파 전력이 제 1 전력값 이하가 되도록 제어해, 그 후의 제 2 시간에 있고, 반사파 전력이 제 2 전력값 이하가 되도록 기준 신호의 주파수를 소인 하는 플라즈마 생성 동작을 실시하는 것과 동시에, 제1의 주파수, 제 1 시간, 제 2 시간의 최적치를 찾아내는 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 실시한다.
Description
본 발명은, 플라즈마를 생성하기 위해서 이용되는 고주파 전원 장치인 플라즈마 생성용 전원 장치나 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 반도체 집적 회로 장치(이하, IC라고 함)를 제조하기 위한 기판에 대해 플라즈마 애싱 등의 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에서, 플라즈마를 생성하기 위해서 이용되는 플라즈마 생성용 전원 장치나 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법에 관한 것이다.
예를 들면, IC, LSI 등의 반도체 장치의 제조 공정에서는, 에칭 공정 후에, 불필요해진 유기물로 구성되어 있는 레지스트를 분해 제거하기 위해서, 산소 가스를 함유하는 분위기 중에서 방전시키는 것에 의해서 발생하는 산소 플라즈마를 이용하는 플라즈마 애싱 장치(회화(灰化) 장치)가 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 애싱 장치에서는, 예를 들면, 기판을 수용한 반응관 내에 산소 가스를 도입하고, 해당 반응관 주위를 권회하도록 마련한 코일에 고주파 전원으로부터 전류를 공급하고, 반응관 내부의 가스 중에 방전을 일으켜 플라즈마를 발생시킨다. 방전에 의해서 생성한 래디컬이나 이온화 분자를 포함한 가스에 의해, 기판 상의 레지스트는 애싱되어, 이산화탄소나 물 등으로 되어 제거된다.
이 때, 플라즈마를 생성하기 위해서, 고주파 전원으로부터의 출력 주파수를 부하 임피던스에 정합시키지만, 가스의 종류나 압력, 혹은 인가 전력에 의해서도 공진 주파수가 변동하기 때문에, 고주파 전원으로부터의 출력 주파수를 조금씩 변화시켜 임피던스 정합을 행한다. 임피던스 정합까지의 시간이 길어지면, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 부하로부터의 반사파에 장시간 노출되는 것에 의해, 스트레스(열 데미지)를 받아 소자의 수명이 짧아진다. 또한, 임피던스 정합까지의 시간이 길어지면, 애싱 장치에서의 처리 효율(스루풋)이 저하된다. 하기의 특허문헌 1에는, 반사파 전력이 최소로 되도록 고주파 전원의 발진 주파수를 변화시켜 임피던스 정합을 행하는 기술이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 임피던스 정합까지의 시간을 단축하고, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 부하로부터의 반사파에 의해 받는 스트레스를 저감하거나, 혹은, 플라즈마 처리 장치에서의 처리 효율을 향상하는 플라즈마 생성용 전원 장치나 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성용 전원 장치의 대표적인 구성은 다음과 같다. 즉, 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와, 상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와, 상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하며, 외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에서의 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법의 대표적인 구성은 다음과 같다. 즉, 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하는 플라즈마 생성 방법에 이용되는 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간의 설정 방법으로서, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 스텝과, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 스텝과, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법.
상기의 구성에 의하면, 임피던스 정합까지의 시간을 단축하여, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 부하로부터의 반사파에 의해 받는 스트레스를 저감하거나, 혹은 플라즈마 처리 장치에서의 처리 효율을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 애싱 장치에 이용되는 플라즈마 처리 유닛을 나타내는 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성용 전원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스에서의 진행파와 반사파의 시간적 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는, 디폴트값으로의 동작 확인 처리의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 개시 주파수 설정 처리의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 개시 주파수 송신 시간 설정 처리의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 주파수 소인 시간 설정 처리의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성용 전원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스에서의 진행파와 반사파의 시간적 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는, 디폴트값으로의 동작 확인 처리의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 개시 주파수 설정 처리의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 개시 주파수 송신 시간 설정 처리의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리를 구성하는 주파수 소인 시간 설정 처리의 흐름도이다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에서는, 예로서, 반도체 제조 장치로서 이용되는 플라즈마 애싱 장치에서의 플라즈마 생성용 전원 장치를 나타낸다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 애싱 장치에 이용되는 플라즈마 처리 유닛(10)을 나타내는 수직 단면도이다.
플라즈마 처리 유닛(10)은, 반도체 기판이나 반도체 소자에 대해, 건식 처리로 애싱을 실시하는 고주파 무전극 방전형의 플라즈마 처리 유닛이다. 플라즈마 처리 유닛(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마를 생성하는 공간인 플라즈마 생성 공간(30), 반도체 기판 등의 웨이퍼(20)를 수용하는 처리 공간(45), 처리 공간(45)의 하부의 제 1 배기실(74), 제 2 배기실(76), 공진 코일(32) 등의 플라즈마 생성부, 해당 플라즈마 생성부에 고주파 전력을 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치(40) 등을 구비하고 있다. 플라즈마 생성 공간(30)과 처리 공간(45)은 연결되어 있고, 플라즈마 생성 공간(30)과 처리 공간(45)으로 처리실이 구성된다. 플라즈마 처리 유닛(10)은, 예를 들면, 수평인 가대(架臺)인 베이스 플레이트(48)의 위쪽에 플라즈마 생성부가 배치되고, 베이스 플레이트(48)의 아래쪽에 처리 공간(45)이 배치되어 구성된다.
플라즈마 생성부는, 감압 가능하게 구성되고 또한 플라즈마용의 반응 가스가 공급되는 반응 용기(31)와, 반응 용기(31)의 외주에 권회된 공진 코일(32)과, 공진 코일(32)의 외주에 배치되고 또한 전기적으로 접지된 외측 쉴드(52)로 구성된다. 공진 코일(32)은 반응 용기(31) 내부의 가스 중에 방전을 일으키게 하여, 플라즈마를 발생시키기 위한 코일이다.
반응 용기(31)는, 본 예에서는, 고순도의 석영 유리나 세라믹으로 원통 형상으로 형성되고, 플라즈마 생성 공간(30)을 형성한다. 처리실 측벽(68)은, 본 예에서는, 알루미늄으로 형성되고, 처리 공간(45)을 형성한다. 플라즈마 생성 공간(30), 처리 공간(45), 제 1 배기실(74), 제 2 배기실(76)은 그들 사이가 연통되어 있고, 가스가 통과 가능하게 되어 있다. 플라즈마 생성 공간(30), 처리 공간(45), 제 1 배기실(74), 제 2 배기실(76)은 톱 플레이트(54) 및 바닥판(69)에 의해 상하단이 기밀하게 밀봉된다.
처리 공간(45)의 하부에는, 복수(예를 들면 4개)의 지주(61)에 의해서 지지되는 서셉터(기판 탑재부)(11)가 마련된다. 서셉터(11) 상에는, 피처리 기판인 웨이퍼(20)가 탑재된다.
서셉터(11)의 하부에 배기판(65)이 배치된다. 배기판(65)은 가이드 샤프트(67)를 거쳐서 바닥판(69)에 고정된다. 승강 기판(71)이, 가이드 샤프트(67)를 가이드로 하여 승강 자유롭게 움직이도록 마련된다. 승강 기판(71)은 적어도 3개의 리프터 핀(13)을 지지하고 있다.
리프터 핀(13)은 서셉터(11)를 관통하고, 리프터 핀(13)의 정부(頂部)에는, 웨이퍼(20)를 지지하는 웨이퍼 지지부(14)가 마련되어 있다. 리프터 핀(13)의 승강에 의해서, 웨이퍼(20)를 서셉터(11)에 탑재하거나 혹은 서셉터(11)로부터 들어올릴 수 있다. 바닥판(69)을 경유하여, 승강 구동부(도시 생략)의 승강 샤프트(73)가 승강 기판(71)에 연결되어 있다. 승강 구동부가 승강 샤프트(73)를 승강시킴으로써, 승강 기판(71)과 리프터 핀(13)을 거쳐서 웨이퍼 지지부(14)가 승강한다.
서셉터(11) 아래쪽의 배기판(65)에 배기 연통 구멍(75)이 마련된다. 배기 연통 구멍(75)에 의해서, 제 1 배기실(74)과, 제 1 배기실(74)의 아래쪽에 마련된 제 2 배기실(76)이 연통된다. 제 2 배기실(76)은 배기판(65)과 바닥판(69)으로 형성된다. 제 2 배기실(76)에는, 바닥판(69)을 관통하는 배기관(80)이 연통되어 있다. 배기관(80)에는, 가스 흐름의 상류로부터 순서대로, 압력 조정 밸브로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(81), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(82)가 마련되어 있다. 진공 펌프(82)는 처리실 내의 압력이 소정의 압력(진공도)으로 되도록, 처리실 내를 진공 배기하게 구성되어 있다. APC 밸브(81)는 후술하는 제어부(90)에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(90)는 처리실 내의 압력이 소망하는 타이밍에서 소망하는 압력으로 되도록, APC 밸브(81)의 개방도나, 후술하는 가스 공급 유닛의 유량 제어 장치를 제어하도록 구성되어 있다. 배기관(80), APC 밸브(81), 진공 펌프(82)로 가스 배기부가 구성된다.
반응 용기(31)의 상부의 톱 플레이트(54)에는, 가스 공급 유닛으로부터 신장되고 또한 소요의 플라즈마 발생용의 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(55)이 가스 도입구(33)에 부설되어 있다. 가스 공급관(55)에는, 산소 가스 공급관(21)이 접속되어 있다. 산소 가스 공급관(21)에는, 가스 흐름의 상류로부터 순서대로, 산소 가스를 공급하는 산소 가스원(24), 유량 제어 장치로서의 MFC(매스플로우 콘트롤러)(23), 및 개폐 밸브(22)가 각각 마련되어 있다. 산소 가스 공급관(21), 산소 가스원(24), MFC(23), 개폐 밸브(22)로 가스 공급부가 구성된다.
MFC(23) 및 개폐 밸브(22)는 후술하는 제어부(90)에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(90)는 공급하는 가스의 종류가 소망하는 타이밍에서 소망하는 가스종으로 되도록, 또한, 공급하는 가스의 유량이 소망하는 타이밍에서 소망하는 유량으로 되도록, MFC(23) 및 개폐 밸브(22)를 제어한다. 또한, 반응 용기(31) 내에는, 가스 도입구(33)로부터 도입된 반응 가스를 반응 용기(31)의 내벽을 따라 흐르도록 하기 위한 대략 원판형으로 석영으로 이루어지는 배플판(60)이 마련되어 있다.
공진 코일(32)은, 소정의 파장의 정재파를 형성하기 위해, 일정 파장 모드에서 공진하도록 권회 직경, 권회 피치, 권회수가 설정된다. 즉, 공진 코일(32)의 전기적 길이는, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공급되는 전력의 소정 주파수에서의 1파장의 정수배(1배, 2배, …), 또는 반파장, 혹은 1/4파장에 상당하는 길이로 설정된다. 예를 들면, 1 파장의 길이는 27.12㎒의 경우 약 11미터로 된다.
공진 코일(32)의 양단은 전기적으로 접지되지만, 공진 코일(32)의 적어도 일단은 본 장치의 최초의 설치시 또는 처리 조건의 변경시에, 당해 공진 코일의 전기적 길이를 미세 조정하기 위해, 가동 탭(62)을 거쳐서 접지된다. 도 1 중의 참조부호 64는 다른쪽의 고정 그라운드를 나타낸다. 또한, 본 장치의 최초의 설치시 또는 처리 조건의 변경시에, 공진 코일(32)의 임피던스를 미세 조정하기 위해, 공진 코일(32)의 접지된 양단 사이에는, 가동 탭(63)에 의해서 급전부가 구성된다.
즉, 공진 코일(32)은, 전기적으로 접지된 그라운드부를 양단에 구비하고, 또한 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 전력 공급되는 급전부를 각 그라운드부 사이에 구비하고, 게다가 적어도 한쪽의 그라운드부는 위치 조정 가능한 가변식 그라운드부로 되고, 그리고 급전부는 위치 조정 가능한 가변식 급전부로 된다.
외측 쉴드(52)는, 공진 코일(32)의 외측으로의 전자파의 누락을 차폐함과 아울러, 공진 회로를 구성하는데 필요한 용량 성분을, 공진 코일(32)과의 사이에 형성하기 위해서 마련된다. 외측 쉴드(52)는, 일반적으로는, 알루미늄 합금, 구리 또는 구리 합금 등의 도전성 재료를 사용하여 원통 형상으로 형성된다. 외측 쉴드(52)는 공진 코일(32)의 외주로부터, 예를 들면 5~150㎜ 정도 떨어져 배치된다.
제어부(90)는, 후술하는 바와 같이 플라즈마 생성용 전원 장치(40)를 제어하는 것 외에, 플라즈마 애싱 장치의 각 구성부의 제어를 행하고 있다. 제어부(90)는, 레시피(애싱 프로세스의 제어 시퀀스)에 근거하여, 처리실 내의 온도 제어나 압력 제어, 처리 가스 등의 유량 제어, 및 처리실 내로의 웨이퍼 반입 등의 기계 구동 제어 등을 행한다. 제어부(90)에는, 표시부(92)나, 조작자로부터의 지시를 받아들이는 조작부(91), 각종 데이터나 레시피 등을 기억하는 기억부(93)가 접속되어 있다. 제어부(90)는, 하드웨어 구성으로서, CPU(중앙 연산 유닛)와, CPU의 동작 프로그램을 저장하는 메모리를 구비하는 것이다.
다음으로, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)의 구성에 대해 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성용 전원 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에 있어서, 41은 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부이며, 본 예에서는 주파수 신디사이저 회로이다. 주파수 신디사이저 회로(41)에는, 예를 들면 참조하기 위한 참조 주파수 신호를 발생하는 수정 발진기(비도시)가 접속되고, 이 수정 발진기로부터의 참조 주파수 신호에 근거하여, 해당 참조 주파수 신호의 정수배 또는 정수로 나눈 주파수의 기준 주파수 신호(예를 들면 27.12㎒)가 주파수 신디사이저 회로(41)으로부터 출력된다. 또, 참조 주파수 신호로서, 수정 발진기를 이용하지 않고, 외부의 참조 클록 신호를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 주파수 신디사이저 회로(41)는, 제어부(90)로부터의 지시에 근거하여, 상기 기준 주파수 신호를 중심으로 해서 소정의 범위에서, 그 출력 주파수를 변경할 수 있도록 되어 있다.
42는, 주파수 신디사이저 회로(41)에서 생성된 소정 주파수의 기준 신호의 전력을 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부이다. 전력 증폭부(42)에서 생성된 고주파 전력 신호는, 후술하는 검출부(43)를 거쳐서, 부하인 공진 코일(32)에 출력된다. 검출부(43)는, 예를 들면 CM형 방향성 결합기로 구성되고, 전력 증폭부(42)로부터 출력된 고주파 전력 신호로부터, 해당 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하여 제어부(90)에 출력한다.
제어부(90)는, 검출부(43)에서 검출된 반사파 전력에 근거하여, 해당 반사파 전력을 작게 하도록, 주파수 신디사이저 회로(41)를 제어하고, 또한, 검출부(43)에서 검출된 진행파 전력과 반사파 전력에 근거하여, 소정의 전력 증폭도로 되도록 전력 증폭부(42)를 제어한다.
또, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)를 제어하는 제어부를, 처리실의 압력 등을 제어하는 제어부와는 별도로 마련하도록 하여도 좋다.
다음으로, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)의 플라즈마 생성 동작의 개략에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 가로축은 시간을 나타낸다. 세로축(왼쪽)은 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 부하인 공진 코일(32)로 공급되어 인가되는 전력을 나타낸다. 세로축(오른쪽)은 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 부하인 공진 코일(32)로 공급되어 인가되는 전력의 주파수를 나타낸다.
주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수가 소정의 개시 주파수 F1(예를 들면 약 30㎒)로 설정되고, 도 3의 시각 t1에서, 전력 인가, 즉 전력 증폭부(42)에서 전력 증폭이 개시(RF-ON)된다. 개시 주파수 F1은 플라즈마 생성용 가스를 플라즈마 생성 공간(30)에 공급했을 때의 공진 코일(32)의 공진 주파수보다 높아지도록 설정된다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를 개시 주파수 F1로부터 서서히 내려가는 것에 의해, 반(反)공진 주파수를 거쳐 공진 주파수에 이르도록 하고 있다. 반공진 주파수에서의 전력 인가에 의해, 플라즈마 생성용 가스에 효율 좋게 에너지를 인가할 수 있어, 플라즈마 생성이 용이하게 행해진다.
시각 t1에서 전력 증폭이 개시(RF-ON)되면, 인가 전력의 증가에 따라, 진행파 전력 PF와 반사파 전력 PR이 증가한다. 도 3에서는, 시각 t1로부터 t3까지는 진행파 전력 PF와 반사파 전력 PR은 동일한 정도의 값이다. 시각 t2에서 반사파 전력 PR의 값이 허용 가능한 최대 반사파 전력 PRmax(예를 들면 약 1㎾)에 이르면, 인가 전력의 증가를 정지하고, 반사파 전력 PR을 최대 반사파 전력 PRmax 이하로 억제한 상태에서, 인가 전력을 시각 t2로부터 t3까지 소정 시간 거의 일정 레벨로 유지한다.
이렇게 해서, 개시 시각 t1로부터 t3까지의 T1 시간(예를 들면 약 500ms 동안), 개시 주파수 F1로 유지한 상태에서, 플라즈마 생성 공간(30) 내의 플라즈마 생성용 가스에, 전리하여 플라즈마화하기 위한 에너지를 공급한다. 또, 반사파 전력 PR의 값을 최대 반사파 전력 PRmax 이하로 억제하는 이유는 전력 증폭부(42)의 출력 디바이스가 파괴되는 것을 방지하기 위해서이다.
T1 시간이 경과하여 시각 t3으로 되면, 시각 t3으로부터 시각 t6까지의 T2 시간(예를 들면 약 800ms 동안)에서, 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를, 개시 주파수 F1(예를 들면 약 30㎒)로부터 목표 주파수 F2(예를 들면 약 25㎒)로 향해 서서히 변화시키는 주파수 소인(掃引) 동작을 행한다. 도 3의 예에서는, 개시 주파수 F1로부터 서서히 주파수를 내리고 있고, 그에 따라, 서서히 임피던스 매칭이 개선되어 간다. 주파수를 내리고 있는 도중에, 시각 t5에서 주파수 FM1로 되고 매칭 주파수(공진 주파수) FM2에 가까워지면, 급격하게 임피던스 매칭이 진행되고, 시각 t7에서, 임피던스 매칭이 최선으로 되어 반사파 전력이 최소 상태가 된다. 이와 같이, 실제의 주파수 소인 시간은 설정된 주파수 소인 시간인 T2 시간보다 짧아진다.
이 동안, 주파수 소인 개시(시각 t3)로부터 서서히 임피던스가 매칭해 나감에 따라 반사파 전력 PR이 저하되기 때문에, 반사파 전력 PR을 최대 반사파 전력 PRmax 이하로 억제한 상태를 유지하면서, 인가 전력을 증가시켜 간다. 이것에 의해, 반사파 전력 PR의 증가가 억제되면서 진행파 전력 PF을 증가시킬 수 있다. 도 3에서는, 시각 t3으로부터 시각 t5에 걸쳐, 반사파 전력 PR을 조금씩 감소시키면서 진행파 전력 PF을 증가시켜 가는 형태가 나타내어져 있다.
또한, 주파수 소인 개시(시각 t3)로부터 시간이 경과하여 시각 t4로 되면, 진행파 전력 PF와 반사파 전력 PR의 차이가 증대하고, 그 차이가 소정의 값, 예를 들면 100W 이상으로 된다. 이 상태를 플라즈마 착화된 상태라고 판정한다. 플라즈마 착화된 상태로 되면, 그 후, 안정적으로 플라즈마가 생성된다.
시각 t5로부터 급격하게 임피던스 매칭이 진행됨에 따라, 반사파 전력 PR이 급격하게 저하하고, 시각 t7로 되면 반사파 전력 PR이 최소값으로 된다. 한편, 진행파 전력 PF는 소정의 설정 출력(예를 들면 약 3㎾)으로 되도록, 전력 증폭부(42)에서 조정된다. 시각 t5 내지 시각 t7 동안에서는, 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수는, 반사파 전력 PR이 최소가 되도록 조정되는, 즉, 반사파 전력 PR이 최소가 되도록, 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를 추종시킨다.
이와 같이, 제어부(90)는, 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 전력 폭부(42)에서 생성된 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간 T1에서, 기준 신호인 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를 소정의 개시 주파수 F1로 고정하고, 반사파 전력 PR이 소정의 제 1 전력값(예를 들면 최대 반사파 전력) 이하로 되도록 제어하고, 제 1 시간 T1 경과 후의 소정의 제 2 시간 T2에서, 반사파 전력 PR이 소정의 제 2 전력값(예를 들면 최소치) 이하로 되도록, 기준 신호의 주파수를 개시 주파수 F1로부터 소정의 목표 주파수 F2로 향해 소인하는 주파수 소인 동작을 행하고, 거의 공진 주파수에 이르면, 즉, 반사파 전력이 급격하게 감소하기 시작하는 주파수 FM1(시각 t5)에 이르면, 반사파 전력 PR가 소정의 제 2 전력값(예를 들면 최소값) 이하로 되도록 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를 추종시키는 주파수 추종 동작을 행하는 것에 의해, 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성된다.
다음으로, 최적의 플라즈마 생성 시퀀스, 즉 임피던스 정합까지의 시간을 단축하고, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 부하로부터의 반사파에 의해 받는 스트레스를 저감할 수 있는 플라즈마 생성 시퀀스를 찾아내기 위한 제어부(90)의 처리에 대해 설명한다.
도 4~도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 생성 시퀀스를 최적화하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작의 흐름도로서, 도 4는 디폴트값에서의 동작 확인 처리이고, 도 5는 최적의 개시 주파수를 찾아내기 위한 개시 주파수 설정 처리이고, 도 6은 최적의 개시 주파수 송신 시간을 찾아내기 위한 개시 주파수 송신 시간 설정 처리이며, 도 7은 최적의 주파수 소인 시간을 찾아내기 위한 주파수 소인 시간 설정 처리이다.
본 실시 형태에서는, 이 플라즈마 생성 시퀀스를 최적화하는 처리는 제어부(90)의 CPU의 동작 프로그램으로서 실행되고, 도 3에서 설명한 개시 주파수 F1, 개시 주파수 F1의 송신 시간 T1, 주파수 소인 시간 T2를 최적화하는 것이다.
또, 도 3에서 설명한 바와 같이, 이 플라즈마 생성 시퀀스에서는, 개시 주파수 F1은, 플라즈마 생성용 가스를 플라즈마 생성 공간(30)에 넣었을 때의 공진 코일(32)의 공진 주파수보다 높아지도록 설정되고, 주파수 신디사이저 회로(41)의 출력 주파수를 개시 주파수 F1로부터 서서히 내려가는 것에 의해, 반공진 주파수를 거쳐 공진 주파수에 이르게 되어 있다.
도 4에 있어서, 제어부(90)는, 플라즈마 생성 시퀀스를 최적화하는 동작 프로그램에, 개시 주파수 F1로서 그 디폴트값(예를 들면 30㎒)을 설정하고(스텝 S41), 개시 주파수 송신 시간 T1로서 그 디폴트값(예를 들면 1s)을 설정하고(스텝 S42), 주파수 소인 시간 T2로서 그 디폴트값(예를 들면 2s)을 설정한다(스텝 S43). 이들의 디폴트값은, 실험 등에 근거하여 구해진 것이기 때문에, 플라즈마 발생을 확실히 행하도록, 충분한 여유를 가진 값으로 설정되고, 미리 기억부(93)에 기억되어 있다.
다음으로, 제어부(90)는, 플라즈마 생성 공간(30) 내에 소정의 플라즈마 생성용 가스(예를 들면 산소 가스)를 공급하고, 플라즈마 생성 공간(30) 내를 소정의 압력(예를 들면 2토르)으로 한 후, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한다(스텝 S44). 즉, 도 3에서 설명한 바와 같이, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1을 디폴트값(30㎒)으로 고정한 상태에서, 개시 주파수 송신 시간 T1(디폴트값: 1s) 동안, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한 후, 주파수 소인 시간 T2(디폴트값: 2s)에서, 목표 주파수 F2(예를 들면 25㎒)로 향해 주파수 소인 동작을 행하도록 제어한다.
스텝 S44의 전력 인가 중에서 주파수 소인 시간 T2 동안에, 제어부(90)는 플라즈마 착화되었는지 여부를 판정하는(스텝 S45), 즉, 진행파 전력 PF와 반사파 전력 PR의 차이가 증대하고, 그 차이가 소정의 값, 예를 들면 100W 이상으로 되었는지 여부를 판정한다.
주파수 소인 시간 T2 동안에 플라즈마 착화되지 않은 경우는(스텝 S45에서 아니오), 제어부(90)는 플라즈마 착화 없음을 표시부(92)에 표시하고, 전력 인가를 정지한다(스텝 S47). 이 경우는, 상술한 각 디폴트값의 적어도 1개가 부적절하기 때문에, 조작자는 각 디폴트값을 재검토하여 기억부(93)에 재설정하고(스텝 S48), 재차 스텝 S41로부터 개시하도록, 조작부(91)로부터 지시를 행한다.
플라즈마 착화된 경우는(스텝 S45에서 예), 제어부(90)는 주파수 소인 동작을 중지해 전력 인가를 정지하고(스텝 S46), 도 5의 개시 주파수 설정 처리(스텝 S51)로 이행한다.
도 5에 있어서, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1로서 전회의 설정값 즉 디폴트값으로부터 소정의 주파수 폭을 뺀 값을 설정하고, 본 예에서는 전회의 설정값(30㎒)으로부터 0.1㎒ 뺀 값인 29.9㎒를 설정하고(스텝 S51), 개시 주파수 송신 시간 T1로서 그 디폴트값(1s)을 설정하고(스텝 S52), 주파수 소인 시간 T2로서 그 디폴트값(2s)을 설정한다(스텝 S53).
다음으로, 제어부(90)는, 도 4의 디폴트값으로의 동작 확인 처리와 마찬가지로, 플라즈마 생성 공간(30) 내에 소정의 플라즈마 생성용 가스를 공급하고, 플라즈마 생성 공간(30) 내를 소정의 압력으로 한 후, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한다(스텝 S54). 즉, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1을 29.9㎒로 고정한 상태에서, 개시 주파수 송신 시간 T1(디폴트값: 1s) 동안, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한 후, 주파수 소인 시간 T2(디폴트값: 2s)에서, 목표 주파수 F2(25㎒)를 향해 주파수 소인 동작을 행하도록 제어한다.
스텝 S54의 전력 인가 중에서 주파수 소인 시간 T2 동안에, 제어부(90)는 플라즈마 착화되었는지 여부를 판정한다(스텝 S55). 플라즈마 착화된 경우는(스텝 S55에서 예), 제어부(90)는, 주파수 소인 동작을 중지하여 전력 인가를 정지(스텝 S56)한 후, 스텝 S51로 되돌아와서, 개시 주파수 F1로서 전회의 설정값(29.9㎒)으로부터 소정의 주파수 폭(0.1㎒)를 뺀 값인 29.8㎒를 설정한다. 이렇게 해서, 플라즈마 착화 없음이 검출될 때까지, 스텝 S51~S56을 반복한다.
주파수 소인 시간 T2 동안에 플라즈마 착화되지 않은 경우는(스텝 S55에서 아니오), 제어부(90)는, 전력 인가를 정지하고(스텝 S57), 개시 주파수 F1의 최적값으로서, 플라즈마 착화 있음이 검출된 바로 근처의 주파수를 설정하는, 즉, 플라즈마 착화 없음이 검출된 시점의 개시 주파수 F1 설정값(예를 들면 28.0㎒)에 소정의 주파수 폭(0.1㎒)을 가산한 값인 28.1㎒를 설정하고(스텝 S58), 도 6의 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(스텝 S61)로 이행한다.
도 6에 있어서, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1로서, 도 5의 개시 주파수 설정 처리에서 구한 최적값(28.1㎒)을 설정하고(스텝 S61), 개시 주파수 송신 시간 T1로서, 전회의 설정값 즉 디폴트값(1s)으로부터 소정의 시간을 뺀 값을 설정하고, 본 예에서는 전회의 설정값으로부터 10ms 뺀 값인 990ms를 설정하고(스텝 S62), 주파수 소인 시간 T2로서 그 디폴트값(2s)을 설정한다(스텝 S63).
다음으로, 제어부(90)는, 도 4의 디폴트값에서의 동작 확인 처리와 마찬가지로, 플라즈마 생성 공간(30) 내에 소정의 플라즈마 생성용 가스를 공급하고, 플라즈마 생성 공간(30) 내를 소정의 압력으로 한 후, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한다(스텝 S64). 즉, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1을 최적값(28.1㎒)으로 고정한 상태에서, 상기 설정한 개시 주파수 송신 시간 T1(990ms) 동안, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한 후, 주파수 소인 시간 T2(디폴트값: 2s)에서, 목표 주파수 F2(25㎒)를 향해 주파수 소인 동작을 행하도록 제어한다.
스텝 S64의 전력 인가 중에 있어서 주파수 소인 시간 T2 동안에, 제어부(90)는 플라즈마 착화되었는지 여부를 판정한다(스텝 S65).
플라즈마 착화된 경우는(스텝 S65에서 예), 제어부(90)는 주파수 소인 동작을 중지하고 전력 인가를 정지(스텝 S66)한 후, 전술한 스텝 S61로 되돌아와서, 스텝 S62에서, 개시 주파수 송신 시간 T1로서, 전회의 설정값(990ms)으로부터 소정의 시간(10ms)을 뺀 값인 980ms를 설정한다. 이렇게 해서, 플라즈마 착화 없음이 검출될 때까지, 스텝 S61~S66을 반복한다.
주파수 소인 시간 T2 동안에 플라즈마 착화되지 않은 경우는(스텝 S65에서 아니오), 제어부(90)는, 전력 인가를 정지하고(스텝 S67), 개시 주파수 송신 시간 T1의 최적값으로서, 플라즈마 착화 있음이 검출된 최근의 개시 주파수 송신 시간 T1을 설정하고, 즉, 플라즈마 착화 없음이 검출된 시점의 개시 주파수 송신 시간 T1(예를 들면 490ms)에 소정의 시간(10ms)을 가산한 값인 500ms를 설정하고(스텝 S68), 도 7의 주파수 소인 시간 설정 처리(스텝 S71)로 이행한다.
도 7에 있어서, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1로서, 도 5의 개시 주파수 설정 처리에서 구한 최적값(28.1㎒)을 설정하고(스텝 S71), 개시 주파수 송신 시간 T1로서, 도 6의 개시 주파수 송신 시간 설정 처리에서 구한 최적값(500ms)을 설정하고(스텝 S72), 주파수 소인 시간 T2로서 전회의 설정값 즉 디폴트값으로부터 소정의 시간을 뺀 값을 설정하고, 본 예에서는 전회의 설정값(2s)으로부터 10ms 뺀 값인 1990ms를 설정한다(스텝 S73).
다음으로, 제어부(90)는, 도 4의 디폴트값에서의 동작 확인 처리와 마찬가지로, 플라즈마 생성 공간(30) 내에 소정의 플라즈마 생성용 가스를 공급하고, 플라즈마 생성 공간(30) 내를 소정의 압력으로 한 후, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한다(스텝 S74). 즉, 제어부(90)는, 개시 주파수 F1을 최적값(28.1㎒)으로 고정한 상태에서, 최적값으로 설정한 개시 주파수 송신 시간 T1(500ms) 동안, 플라즈마 생성용 전원 장치(40)로부터 공진 코일(32)로 전력 인가한 후, 상기 설정한 주파수 소인 시간 T2(1990ms)에서, 목표 주파수 F2(25㎒)를 향해 주파수 소인 동작을 행하도록 제어한다.
스텝 S74의 전력 인가 중에 있어서 주파수 소인 시간 T2 동안에, 제어부(90)는 플라즈마 착화되었는지 여부를 판정한다(스텝 S75).
플라즈마 착화된 경우는(스텝 S75에서 예), 제어부(90)는, 주파수 소인 동작을 중지하여 전력 인가를 정지(스텝 S76)한 후, 전술한 스텝 S71로 되돌아가, 스텝 S73에서, 주파수 소인 시간 T2로서 전회의 설정값(1990ms)으로부터 소정의 시간(10ms)을 뺀 값인 1980ms를 설정한다. 이렇게 해서, 플라즈마 착화 없음이 검출될 때까지, 스텝 S71~S76을 반복한다.
주파수 소인 시간 T2 동안에 플라즈마 착화되지 않은 경우는(스텝 S75에서 아니오), 제어부(90)는, 전력 인가를 정지하고(스텝 S77), 주파수 소인 시간 T2의 최적값으로서, 플라즈마 착화 있음이 검출된 바로 근방의 주파수 소인 시간 T2를 설정하고, 즉, 플라즈마 착화 없음이 검출된 시점의 주파수 소인 시간 T2(예를 들면 790ms)에 소정의 시간(10ms)을 가산한 값인 800ms를 설정하고(스텝 S78), 처리를 종료한다.
이상 설명한 플라즈마 생성 시퀀스 최적화 처리에 의해, 예를 들면, 개시 주파수 F1의 최적값으로서 디폴트값의 30㎒보다 낮은 28.1㎒를 얻을 수 있고, 개시 주파수 송신 시간 T1의 최적값으로서 디폴트값의 1s보다 작은 500ms를 얻을 수 있고, 주파수 소인 시간 T2의 최적값으로서 디폴트값의 2s보다 작은 800ms를 얻을 수 있다. 이렇게 해서, 플라즈마 생성 시퀀스에 요하는 시간을, 예를 들면 종래의 5초 정도로부터 1~2초 정도로 단축할 수 있다.
상기 실시 형태에 의하면, 적어도 다음의 (1)~(4)의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 임피던스 정합까지의 시간을 단축하고, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 부하로부터의 반사파에 의해 받는 스트레스를 저감하거나, 혹은, 플라즈마 처리 장치에서의 처리 효율을 향상할 수 있다.
(2) 개시 주파수 설정 처리, 개시 주파수 송신 시간 설정 처리, 주파수 소인 시간 설정 처리의 순서로 처리를 행하기 때문에, 최적의 플라즈마 생성 파라미터를 효율 좋게 설정할 수 있다.
(3) 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작에서, 전력 인가 중에 진행파 전력값과 반사파 전력값의 차분이 소정값 이상 커지면 플라즈마 착화되었다고 판정하고, 플라즈마 착화 있음으로 판정하면, 그 시점에서 전력 인가를 정지하여 플라즈마 생성 동작을 종료하기 때문에, 임피던스 매칭할 때까지 플라즈마 생성 동작을 행하는 경우와 비교해서, 효율 좋게 최적의 플라즈마 생성 파라미터를 찾아낼 수 있다.
(4) 개시 주파수 설정 처리에서, 반사파 전력이 허용 가능한 최대 반사파 전력값에 이르면, 그 전력값을 유지하기 때문에, 고주파 전원의 출력 회로 소자가 반사파에 의해 파괴되는 것을 억제하고, 또한, 최대의 전력을 코일 등의 부하에 공급할 수 있으므로, 개시 주파수 설정 처리 시간을 단축할 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
상기 실시 형태의 디폴트값에서의 동작 확인 처리(도 4)에서는, 전력 인가 중에 플라즈마 착화 있음으로 판정하면, 그 시점에서 전력 인가를 정지하도록 했지만, 플라즈마 착화 있음으로 판정한 후도 전력 인가를 계속하여, 임피던스 정합을 할 수 있는 것을 확인하도록 구성하는 것도 가능하다. 즉, 플라즈마 착화 있음으로 판정한 후도 전력 인가를 계속하여, 거의 공진 주파수에 이르면, 즉, 반사파 전력이 급격하게 감소하기 시작하는 주파수 FM1에 이르면, 그 후, 주파수 추종 동작을 행하고, 공진 주파수 FM2로 임피던스 정합을 할 수 있는 것을 확인하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 쪽이, 확실히 플라즈마 생성하는데 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태의 개시 주파수 설정 처리(도 5)나, 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(도 6)나, 주파수 소인 시간 설정 처리(도 7)에서는, 전력 인가 중에 플라즈마 착화 있음으로 판정하면, 그 시점에서 전력 인가를 정지하도록 했지만, 플라즈마 착화 있음으로 판정한 후도 전력 인가를 계속하고, 임피던스 정합을 할 수 있는 것을 확인하도록 구성할 수도 있다. 즉, 플라즈마 착화 있음으로 판정한 후도 전력 인가를 계속하고, 거의 공진 주파수에 이르면, 즉, 반사파 전력이 급격하게 감소하기 시작하는 주파수 FM1에 이르면, 그 후, 주파수 추종 동작을 행하고, 공진 주파수 FM2로 임피던스 정합을 할 수 있는 것을 확인하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 반공진점의 주파수가 공진점의 주파수보다 높은 경우에 있어서, 반공진점의 주파수보다 높은 개시 주파수 F1로부터, 공진점의 주파수보다 낮은 목표 주파수 F2로 향해, 고주파수로부터 저주파수로 주파수 소인을 행했지만, 공진점의 주파수보다 낮은 개시 주파수 F1로부터, 반공진점의 주파수보다 높은 목표 주파수 F2로 향해, 저주파수로부터 고주파수로 주파수 소인을 행하도록 구성할 수도 있다. 이 경우는, 적어도 반공진점의 주파수까지 저주파수로부터 고주파수로 주파수 소인을 행한 후, 공진점의 주파수 방향으로 고주파수로부터 저주파수로 주파수 소인을 행하는 것이 플라즈마 생성 효율을 향상하는데 바람직하다.
또한, 반공진점의 주파수가 공진점의 주파수보다 낮은 경우에서는, 반공진점의 주파수보다 낮은 개시 주파수 F1로부터, 공진점의 주파수보다 높은 목표 주파수 F2로 향해, 저주파수로부터 고주파수로 주파수 소인을 행하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 개시 주파수 설정 처리(도 5), 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(도 6), 주파수 소인 시간 설정 처리(도 7)를 행했지만, 개시 주파수의 적정값을 알고 있는 경우는 개시 주파수 설정 처리를 생략할 수 있고, 또한, 개시 주파수 송신 시간의 적정값을 알고 있는 경우는 개시 주파수 송신 시간 설정 처리를 생략할 수 있고, 또한, 주파수 소인 시간의 적정값을 알고 있는 경우는 주파수 소인 시간 설정 처리를 생략할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태의 개시 주파수 설정 처리(도 5)에서는, 1회째의 전력 인가 처리에서, 개시 주파수 설정값을 소정값(0.1㎒)만큼 빼도록 했지만, 1회째의 전력 인가 처리에서는, 디폴트값에서의 동작 확인 처리(도 4)를 행하고, 재차, 플라즈마 착화할 수 있는 것을 확인한 후에, 2회째의 전력 인가 처리 이후에서, 개시 주파수 설정값을 소정값(0.1㎒)만큼 빼도록 구성할 수도 있다.
마찬가지로, 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(도 6)의 1회째의 전력 인가 처리에서, 플라즈마 착화한 최종회의 개시 주파수 설정 처리(도 5)를 행하고, 재차, 플라즈마 착화할 수 있는 것을 확인한 후에, 2회째의 전력 인가 처리 이후에서, 개시 주파수 송신 시간 설정값을 소정값(10ms)만큼 빼도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 1회째의 전력 인가 처리에서 플라즈마 착화할 수 없었을 때는, 개시 주파수 설정값을 소정값(0.1㎒)만큼 가산하고, 재차 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(도 6)를 행하도록 구성한다.
마찬가지로, 주파수 소인 시간 설정 처리(도 7)의 1회째의 전력 인가 처리에서, 플라즈마 착화한 최종회의 개시 주파수 송신 시간 설정 처리(도 6)를 행하고, 재차 플라즈마 착화할 수 있는 것을 확인한 후에, 2회째의 전력 인가 처리 이후에서, 주파수 소인 시간 설정값을 소정값(10ms)만큼 빼도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 1회째의 전력 인가 처리에서 플라즈마 착화할 수 없었을 때는, 개시 주파수 송신 시간 설정값을 소정값(10ms)만큼 가산하고, 재차 주파수 소인 시간 설정 처리(도 7)를 행하도록 구성한다.
본 명세서의 기재 사항에는, 적어도 다음의 발명이 포함된다. 즉, 제 1 발명은, 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와, 상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와, 상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하며, 외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에서의 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 2 발명은, 상기 제 1 발명의 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작에서, 상기 플라즈마 생성 동작 실행 중에 상기 진행파 전력이 상기 반사파 전력보다 소정값 이상 커지면 플라즈마 착화되었다고 판단하고, 상기 실행 중인 플라즈마 생성 동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 3 발명은, 상기 제 1 발명 또는 제 2 발명의 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 플라즈마 생성 동작의 상기 제 1 시간에서, 상기 반사파 전력이 상기 제 1 전력값에 이르면, 상기 전력 증폭부에서의 전력 증폭도를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 4 발명은, 상기 제 1 발명 내지 제 3 발명의 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 반사파 전력의 소정의 제 1 전력값은 허용 가능한 최대 반사파 전력이고, 상기 반사파 전력의 소정의 제 2 전력값은 최소 반사파 전력인 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 5 발명은, 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와, 상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와, 상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하며, 외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에서의 파라미터인 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 6 발명은, 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와, 상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와, 상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하며, 외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에서의 파라미터인 상기 개시 주파수, 또는 상기 제 1 시간, 혹은 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 동작을 행하거나, 또는 상기 개시 주파수 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하거나, 혹은 상기 개시 주파수 및 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고서, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하거나, 어느 하나의 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
제 7 발명은, 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와, 상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와, 상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부와, 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 구비하는 플라즈마 생성용 장치로서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어ㅎ하고 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에서의 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고, 상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고, 다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 장치.
제 8 발명은, 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수로 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하는 플라즈마 생성 방법에 이용되는 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간의 설정 방법으로서, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 스텝과, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 스텝과, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법.
10: 플라즈마 처리 유닛
11: 서셉터
13: 리프터 핀
14: 웨이퍼 지지부
20: 웨이퍼
21: 공급관
22: 밸브
23: MFC
24: 가스 공급원
30: 플라즈마 생성 공간
31: 반응 용기
32: 공진 코일
33: 가스 도입구
40 : 플라즈마 생성용 전원 장치
41: 주파수 신디사이저 회로(기준 신호 생성부)
42: 전력 증폭부
43: 검출부
45: 처리 공간
48: 베이스 플레이트
52: 외측 쉴드
54: 톱 플레이트
55: 가스 공급관
60: 배플판
61: 지주
62: 가동 탭
63: 가동 탭
64: 고정 그라운드
65: 배기판
67: 가이드 샤프트
68: 처리실 측벽
69: 바닥판
71: 승강 기판
73: 승강 샤프트
74: 제 1 배기실
75: 배기 연통 구멍
76: 제 2 배기실
80: 배기관
81: APC
82: 진공 펌프
90: 제어부
91: 조작부
92: 표시부
93: 기억부
11: 서셉터
13: 리프터 핀
14: 웨이퍼 지지부
20: 웨이퍼
21: 공급관
22: 밸브
23: MFC
24: 가스 공급원
30: 플라즈마 생성 공간
31: 반응 용기
32: 공진 코일
33: 가스 도입구
40 : 플라즈마 생성용 전원 장치
41: 주파수 신디사이저 회로(기준 신호 생성부)
42: 전력 증폭부
43: 검출부
45: 처리 공간
48: 베이스 플레이트
52: 외측 쉴드
54: 톱 플레이트
55: 가스 공급관
60: 배플판
61: 지주
62: 가동 탭
63: 가동 탭
64: 고정 그라운드
65: 배기판
67: 가이드 샤프트
68: 처리실 측벽
69: 바닥판
71: 승강 기판
73: 승강 샤프트
74: 제 1 배기실
75: 배기 연통 구멍
76: 제 2 배기실
80: 배기관
81: APC
82: 진공 펌프
90: 제어부
91: 조작부
92: 표시부
93: 기억부
Claims (6)
- 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와,
상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와,
상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와,
상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하고,
외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서,
상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하가 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수를 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에 있어서의 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고,
상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서, 상기 플라즈마 생성 동작을 행하여, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 동작을 행하고,
다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고,
다음으로, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작에서, 상기 플라즈마 생성 동작 실행 중에 상기 진행파 전력이 상기 반사파 전력보다 소정값 이상 커지면 플라즈마 착화했다고 판단하고, 상기 실행 중인 플라즈마 생성 동작을 종료하는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
- 소정의 주파수의 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부와,
상기 기준 신호를 전력 증폭하여 고주파 전력 신호를 생성하는 전력 증폭부와,
상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력과 반사파 전력을 검출하는 검출부와,
상기 기준 신호 생성부에 대해 기준 신호의 주파수를 변화시키고, 상기 전력 증폭부에 대해 전력 증폭도를 변화시키는 제어부를 구비하고,
외부에 마련되고 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 상기 전력 증폭부에서 생성된 고주파 전력 신호를 공급하는 플라즈마 생성용 전원 장치로서,
상기 제어부는, 상기 플라즈마 생성부에 상기 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 기준 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수를 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하도록 구성됨과 아울러, 상기 플라즈마 생성 동작에 있어서의 파라미터인 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간에 관해 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작을 행하도록 구성되고,
상기 플라즈마 생성 파라미터 설정 동작은, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하고,
다음으로, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하도록 구성되는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성용 전원 장치.
- 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에, 소정의 주파수의 기준 신호를 전력 증폭하여 생성된 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수를 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하는 플라즈마 생성 방법에 이용되는 파라미터인 상기 개시 주파수, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간의 설정 방법으로서,
상기 개시 주파수를 미리 설정된 디폴트값으로부터 상기 목표 주파수에 근접한 값으로 설정하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 개시 주파수의 갱신값을 찾아내어 새로운 개시 주파수로서 설정하는 개시 주파수 설정 스텝과,
상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 스텝과,
상기 기준 신호의 주파수를 상기 개시 주파수의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 스텝
을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 플라즈마 생성 동작 실행 중에 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 진행파 전력이 상기 반사파 전력보다 소정값 이상 커지면 플라즈마 착화했다고 판단하고, 상기 실행 중인 플라즈마 생성 동작을 종료하는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법.
- 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부에 고주파 전력 신호가 공급될 때에, 소정의 제 1 시간에서, 고주파 전력 신호의 주파수를 소정의 개시 주파수로 고정하고, 상기 고주파 전력 신호에 포함되는 반사파 전력이 소정의 제 1 전력값 이하로 되도록 제어하고, 상기 제 1 시간 경과 후의 소정의 제 2 시간에서, 상기 반사파 전력이 소정의 제 2 전력값 이하로 되도록, 상기 고주파 전력 신호의 주파수를 상기 개시 주파수로부터 소정의 목표 주파수를 향해 소인하는 플라즈마 생성 동작을 행하는 플라즈마 생성 방법에 이용되는 파라미터인 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간의 설정 방법으로서,
상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로 설정하고, 상기 제 1 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 1 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 1 시간으로서 설정하는 개시 주파수 송신 시간 설정 동작을 행하는 개시 주파수 송신 시간 설정 스텝과,
상기 제 1 시간을 상기 제 1 시간의 갱신값으로 설정하고, 상기 제 2 시간을 미리 설정된 디폴트값으로부터 단축한 값으로 설정한 상태에서 상기 플라즈마 생성 동작을 행하고, 플라즈마 생성이 가능한 상기 제 2 시간의 갱신값을 찾아내어 새로운 제 2 시간으로서 설정하는 주파수 소인 시간 설정 동작을 행하는 주파수 소인 시간 설정 스텝을 구비하는 것
을 특징으로 하는 플라즈마 생성 파라미터 설정 방법.
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