KR101707276B1 - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
(과제) 아크 방전의 발생을 정확하게 검지할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 플라즈마를 이용하여 기판 G에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치(10)는, 고주파 전력이 공급되어 내부에 플라즈마가 발생하는 챔버(11)와, 고주파 전력의 진행파 전압 Vf를 시간적으로 미분하는 제 1 미분 회로(21)와, 고주파 전력의 반사파 전압 Vr을 시간적으로 미분하는 제 2 미분 회로(23)와, dVr/dt-dVf/dt를 산출하고, 그 산출된 dVr/dt-dVf/dt가 아크 방전 검출치를 상회하는 경우에 챔버(11) 내에서 아크 방전이 발생한 것으로 판정하여 신호를 송신하는 콤퍼레이터(22)와, dVf/dt가 음이 되는 경우, dVr/dt-dVf/dt가 작아지도록, dVf/dt를 0으로 하는 다이오드(25)를 구비한다.A plasma processing apparatus capable of accurately detecting occurrence of an arc discharge is provided.
A plasma processing apparatus (10) for performing a process on a substrate (G) by using plasma is provided with a chamber (11) in which a plasma is generated by a high frequency power supplied thereto, and a high frequency power source DVr / dt-dVf / dt, and outputs the calculated dVr / dt-dVf / dt to the first differential circuit 21. The second differential circuit 23 demultiplexes the reflected wave voltage Vr of the high- dVr / dt-dVf / dt is set to a value equal to or greater than the dVr / dt-dVf / dt when the dVf / dt is negative, the comparator 22 determines that an arc discharge has occurred in the chamber 11 when the dt exceeds the arc discharge detection value, And a diode 25 for setting dVf / dt to 0 so as to be smaller.
Description
본 발명은, 아크 방전의 발생을 방지하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a plasma processing apparatus for preventing occurrence of an arc discharge.
고주파 전력을 공급하여 발생시킨 플라즈마를 이용하여 기판, 예컨대, FPD의 제조에 이용되는 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마가 발생하는 처리실 내에 있어서 아크 방전이 발생하는 일이 있다. 아크 방전이 지속되면 처리실 내의 부품, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 손상을 줄 우려가 있기 때문에, 아크 방전의 발생이 검지되면 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력의 공급을 신속하게 정지할 필요가 있다.In a plasma processing apparatus for performing a predetermined process on a substrate, for example, a glass substrate or a semiconductor wafer used for manufacturing a substrate, for example, a FPD using plasma generated by supplying high-frequency power, arc discharge occurs in a processing chamber where plasma is generated There is work. If the arc discharge is continued, there is a fear of damaging the parts in the processing chamber, the glass substrate or the semiconductor wafer. Therefore, if the occurrence of the arc discharge is detected, it is necessary to stop the supply of the high frequency power for generating the plasma quickly.
아크 방전이 발생하면 고주파 전력의 반사파 전압에 피크가 발생하기 때문에, 반사파 전압을 모니터하고, 피크의 발생을 검지하면 고주파 전력의 공급을 차단하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.When arc discharge occurs, a peak occurs in the reflected wave voltage of high frequency electric power. Therefore, it is generally performed to monitor the reflected wave voltage and to interrupt the supply of the high frequency electric power when detecting the occurrence of a peak.
고주파 전력의 공급 형태는, 소정의 처리의 내용에 따라 다양한 형태가 있지만, 종래, 공급 형태가 변화하는 형태로서는, 공급되는 고주파 전력을 단계적으로 증대시켜 가는 형태가 주류였다.The supply form of the high-frequency electric power has various forms according to the contents of a predetermined process, but a form in which the supply form is changed is a form in which the supplied high-frequency electric power is gradually increased.
그런데, 고주파 전력을 단계적으로 증대시켜 갈 때, 진행파 전압도 증가하지만, 이 경우, 매칭 회로에 의해 진행파 전압과 반사파 전압의 임피던스의 정합을 취할 수 있을 때까지, 반사파 전압에 피크가 발생하는 일이 있다.However, when the high frequency power is stepwise increased, the traveling wave voltage also increases. In this case, until the matching circuit can match the impedance of the traveling wave voltage and the reflected wave voltage, a peak occurs in the reflected wave voltage have.
그래서, 진행파 전압의 증가에 기인하는 반사파 전압의 피크의 발생을, 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압의 피크의 발생으로 오인하지 않도록, 통상, 하기 식이 성립하는 경우에 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생했다고 판정한다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).Therefore, in order to prevent the occurrence of the peak of the reflected wave voltage due to the increase of the traveling wave voltage as the occurrence of the peak of the reflected wave voltage caused by the occurrence of the arc discharge, in general, It is determined that a peak of the reflected wave voltage has occurred (see, for example, Patent Document 1).
dVr/dt-dVf/dt>아크 방전 검출치dVr / dt-dVf / dt > The arc discharge detection value
여기서, Vr은 반사파 전압이고, Vf는 진행파 전압이고, 아크 방전 검출치는 미리 설정되는 소정의 임계치이다.Here, Vr is the reflected wave voltage, Vf is the traveling wave voltage, and the arc discharge detection value is a predetermined threshold value set in advance.
상기 식에서는, 진행파 전압이 증가하는 경우, dVr/dt-dVf/dt의 값이 작아지기 때문에, 진행파 전압의 증가에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생하더라도, 상기 식은 거의 성립하지 않는다.
In the above equation, when the traveling wave voltage increases, the value of dVr / dt-dVf / dt becomes small, so that even when a peak of the reflected wave voltage due to the increase of the traveling wave voltage occurs, the above formula hardly occurs.
(선행 기술 문헌)(Prior art document)
(특허 문헌)(Patent Literature)
(특허 문헌 1) 국제 공개 제 03/037047호
(Patent Document 1) International Publication No. 03/037047
그런데, 최근, 플라즈마 처리의 복잡화에 따라, 고주파 전력(진행파 전압)의 증가뿐 아니라, 도 7에 나타내는 바와 같이, 진행파 전압의 저하가 따르는 고주파 전력의 공급 형태가 요구되게 되고 있다.In recent years, along with the complication of the plasma processing, there has been demanded not only an increase in high frequency electric power (traveling wave voltage) but also a supply form of high frequency electric power accompanied by a decrease in traveling wave voltage as shown in Fig.
진행파 전압이 저하하는 경우에도, 매칭 회로에 의해 진행파 전압과 반사파 전압의 임피던스의 정합을 취할 수 있을 때까지, 반사파 전압에 피크가 발생하는 일이 있지만, 이때, 상기 식의 dVf/dt가 음의 값이 되기 때문에, dVr/dt-dVf/dt의 값이 지나치게 커져 상기 식이 성립하고, 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생한 것으로 잘못 판정될 우려가 있다.Even when the traveling wave voltage drops, a peak may occur in the reflected wave voltage until the impedance of the traveling wave voltage and the reflected wave voltage can be matched by the matching circuit. At this time, if dVf / dt of the above expression is negative Value, the value of dVr / dt-dVf / dt becomes excessively large, so that the above equation is established, and there is a possibility that a peak of the reflected wave voltage caused by the occurrence of the arc discharge is erroneously determined.
아크 방전 검출치를 크게 하면, 상술한 오판정의 가능성은 저하하지만, 그다지 강하지 않은 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생할 뿐이고, dVr/dt가 커지지 않는 경우, 아크 방전의 발생을 검지할 수 없게 될 우려가 있다.When the arc discharge detection value is made large, the possibility of defining the misfire is lowered. However, when the peak of the reflected wave voltage due to the arc discharge which is not so strong occurs and dVr / dt does not become large, There is a possibility that it will be lost.
본 발명의 목적은, 아크 방전의 발생을 정확하게 검지할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of accurately detecting the occurrence of an arc discharge.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 형태의 플라즈마 처리 장치는, 고주파 전력이 공급되는 처리실을 구비하고, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시켜 그 플라즈마를 이용하여 피처리체에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 처리실로 향하는 고주파 전력의 진행파 전압을 시간적으로 미분하는 제 1 시간 미분부와, 상기 처리실로부터 되돌아오는 고주파 전력의 반사파 전압을 시간적으로 미분하는 제 2 시간 미분부와, 상기 반사파 전압의 시간 미분치 및 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 차분에 대응하는 값을 산출하고, 그 산출된 차분에 대응하는 값이 소정의 임계치를 상회하는 경우에 상기 처리실 내에서 아크 방전이 발생했다고 판정하는 판정부와, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 차분에 대응하는 값이 소정의 임계치보다 작아지도록, 적어도 상기 반사파 전압의 시간 미분치 및 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 어느 한쪽을 변경하는 미분치 변경부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention is a plasma processing apparatus that includes a processing chamber to which a high-frequency power is supplied, generates plasma in the processing chamber, A second time differentiator for temporally differentiating the reflected wave voltage of the high frequency power returning from the process chamber; and a second time differentiator for temporally differentiating the reflected wave voltage of the high frequency power returning from the process chamber, Calculating a value corresponding to a time differential value and a time differential value of the progressive wave voltage and judging that an arc discharge has occurred in the processing chamber when a value corresponding to the calculated difference exceeds a predetermined threshold value; And when the time derivative of the traveling wave voltage becomes negative, a value corresponding to the difference And a differential value changing unit that changes at least one of a time differential value of at least the reflection wave voltage and a time differential value of the traveling wave voltage so that the difference value becomes smaller than a predetermined threshold value.
본 발명의 제 2 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 1 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 판정부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 입력되는 제 1 입력부와, 상기 반사파 전압의 시간 미분치가 입력되는 제 2 입력부를 갖고, 상기 미분치 변경부는, 적어도 제 1 입력부 및 제 2 입력부의 어느 한쪽에 접속되는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus of the first aspect, the determination section may include: a first input section to which the time derivative of the traveling wave voltage is input; 2-input section, and the differential value changing section is connected to at least one of the first input section and the second input section.
본 발명의 제 3 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 1 형태 또는 제 2 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 차분에 대응하는 값은, 상기 반사파 전압의 시간 미분치로부터 상기 진행파 전압의 시간 미분치를 뺀 값인 것을 특징으로 한다.In the plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus of the first or second aspect, the value corresponding to the difference is obtained by subtracting the time derivative of the traveling wave voltage from the time derivative of the reflected wave voltage Value.
본 발명의 제 4 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 1 형태 내지 제 3 형태 중 어느 한 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 진행파 전압의 시간 미분치를 0으로 하는 것을 특징으로 한다.In a plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to third aspects, when the time derivative of the progressive wave voltage becomes negative, And the time differential value of the voltage is set to zero.
본 발명의 제 5 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 4 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 미분치 변경부는 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the plasma processing apparatus of the fifth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus of the fourth aspect, the differential value changing section is formed of a diode.
본 발명의 제 6 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 1 형태 내지 제 3 형태 중 어느 한 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 절대치를 작게 하는 것을 특징으로 한다.In a plasma processing apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to third aspects, when the time derivative of the progressive wave voltage becomes negative, And the absolute value of the time differential value of the voltage is made small.
본 발명의 제 7 형태의 플라즈마 처리 장치는, 제 1 형태 내지 제 3 형태 중 어느 한 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 반사파 전압의 시간 미분치를 작게 하는 것을 특징으로 한다.
In a plasma processing apparatus according to a seventh aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to third aspects, when the time derivative of the traveling wave voltage becomes negative, And the time differential value of the voltage is made small.
본 발명에 의하면, 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 고주파 전력의 반사파 전압의 시간 미분치 및 진행파 전압의 시간 미분치의 차분에 대응하는 값이 작아지도록, 적어도 반사파 전압의 시간 미분치 및 진행파 전압의 시간 미분치의 어느 한쪽이 변경되므로, 산출된 차분에 대응하는 값이 소정의 임계치를 상회하기 어렵게 된다. 이것에 의해, 진행파 전압의 감소에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생하더라도, 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압의 피크가 발생한 것으로 잘못 판정되는 것이 억제되고, 아크 방전의 발생을 더욱 정확하게 검지할 수 있다.
According to the present invention, when the time differential value of the traveling wave voltage becomes negative, the time differential value of the reflected wave voltage of the high frequency power and the time differential value of the traveling wave voltage and the time differential value of the traveling wave Any one of the time differential values of the voltage is changed, so that the value corresponding to the calculated difference is less likely to exceed the predetermined threshold value. This makes it possible to suppress erroneous determination that a peak of the reflected wave voltage due to the occurrence of the arc discharge has occurred even if a peak of the reflected wave voltage due to the reduction of the traveling wave voltage is generated and to detect the occurrence of the arc discharge more accurately have.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 진행파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 제 1 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 진행파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 제 2 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 반사파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 복잡화된 플라즈마 처리에 따른 고주파 전력의 공급 형태를 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram for explaining a process of changing the time differential value of the traveling wave voltage to be executed in the plasma processing apparatus of Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a view schematically showing a configuration of a first modification of the plasma processing apparatus of FIG. 1;
Fig. 4 is a view for explaining a process of changing the time differential value of the traveling wave voltage, which is executed in the plasma processing apparatus of Fig. 3;
Fig. 5 is a view schematically showing a configuration of a second modification of the plasma processing apparatus of Fig. 1;
FIG. 6 is a diagram for explaining a process of changing the time differential value of the reflected wave voltage to be executed in the plasma processing apparatus of FIG. 5; FIG.
7 is a view showing a supply mode of high frequency power according to a complicated plasma process.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 내부가 감압되는 직육면체 형상의 챔버(11)(처리실)와, 고주파 전원(12)을 구비하고, 챔버(11)는, 저부에 배치된 받침대 형상의 서셉터(13)와, 천장부에 배치된 샤워 헤드(14)를 내부에 갖고, 고주파 전원(12)은 서셉터(13)에 접속되어 그 서셉터(13)에 고주파 전력을 공급한다. 서셉터(13)는 하부 전극으로서 기능하고, 샤워 헤드(14)는 상부 전극으로서 기능한다. 이것에 의해, 서셉터(13) 및 샤워 헤드(14)의 사이의 처리 공간 S에 서셉터(13)에 공급된 고주파 전력을 인가할 수 있다.1, the
챔버(11)에서는, 서셉터(13)에 피처리체로서의 유리 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 한다.) G가 탑재되고, 샤워 헤드(14)가 내부의 처리 공간 S에 처리 가스를 도입함과 아울러, 서셉터(13)가 처리 공간 S에 고주파 전력을 인가하여 처리 공간 S에 있어서 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 이 플라즈마 중의 이온이나 라디칼은 기판 G에 도달하여 그 기판 G에 소정의 플라즈마 처리, 예컨대, 드라이 에칭 처리를 실시한다.In the
챔버(11) 및 고주파 전원(12)의 사이에는, 챔버(11)측으로부터 차례로, 직류 컷 커패시터(15), 매칭 회로(16), 동축 케이블(17) 및 전력계(18)가 개재되고, 고주파 전류 공급로를 형성한다. 고주파 전류 공급로에 있어서, 전력계(18)는 고주파 전원(12)으로부터 서셉터(13)에 공급되는 고주파 전력의 진행파 전압 Vf 및 반사파 전압 Vr을 측정하고, 각각의 값을 출력한다.A
전력계(18)의 진행파 전압 Vf의 출력측은 제 1 앰프(19)에 접속되고, 제 1 앰프(19)는 입력된 진행파 전압 Vf를 적당한 크기의 신호로 증폭, 또는 감쇠시킨다. 또한, 전력계(18)의 반사파 전압 Vr의 출력측은 제 2 앰프(20)에 접속되고, 제 2 앰프(20)는 입력된 반사파 전압 Vr을 적당한 크기의 신호로 증폭, 또는 감쇠시킨다.The output side of the traveling wave voltage Vf of the
제 1 앰프(19)로부터 출력된 진행파 전압 Vf는 제 1 미분 회로(21)(제 1 시간 미분부)에 의해 시간적으로 미분되고, 그 미분된 진행파 전압 Vf(이하, 「dVf/dt」라고 한다.)(진행파 전압의 시간 미분치)는 콤퍼레이터(22)(판정부)의 마이너스 입력측(22a)(제 1 입력부)에 입력된다.The traveling wave voltage Vf output from the
제 2 앰프(20)로부터 출력된 반사파 전압 Vr은 제 2 미분 회로(23)(제 2 시간 미분부)에 의해 시간적으로 미분되고, 그 미분된 반사파 전압 Vr(이하, 「dVr/dt」라고 한다.)(반사파 전압의 시간 미분치)은 콤퍼레이터(22)의 플러스 입력측(22b)(제 2 입력부)에 입력된다.The reflected wave voltage Vr output from the
처리 공간 S에 아크 방전이 발생했는지 여부에 대해서는, 반사파 전압 Vr의 시간 미분치를 모니터함으로써 판정할 수 있지만, 진행파 전압 Vf에 기인한 반사파 전압 Vr의 변화분을 배제하기 위해, 반사파 전압 Vr의 시간 미분치로부터 진행파 전압 Vf의 시간 미분치를 뺀 평가치를 이용하여, 그 평가치가 소정의 임계치를 넘었는지 여부에 의해 판정한다. 구체적으로는, 콤퍼레이터(22)에서 하기 식(1)이 성립하는지 여부가 판정되고, 하기 식(1)이 성립하는 경우, 콤퍼레이터(22)로부터 출력 차단 회로(24)(판정부)에 신호가 송신된다.Whether or not the arc discharge has occurred in the processing space S can be determined by monitoring the time derivative of the reflected wave voltage Vr. However, in order to exclude the variation of the reflected wave voltage Vr due to the traveling wave voltage Vf, By using an evaluation value obtained by subtracting the time derivative of the progressive wave voltage Vf from the measured value, and judging whether or not the evaluation value exceeds a predetermined threshold value. Specifically, it is determined whether or not the following equation (1) is satisfied in the
dVr/dt-dVf/dt>아크 방전 검출치(소정의 임계치) … (1)dVr / dt-dVf / dt > Arc discharge detection value (predetermined threshold value) ... (One)
처리 공간 S에 있어서 발생하는 아크 방전은, 반사파 전압에 대하여 영향을 미치는 한편, 진행파 전압에 대해서는 영향을 미치지 않거나, 또는, 영향을 준다고 하더라도 그 영향은 작기 때문에, 상기 식(1)에 의해 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생했는지 여부를 판정할 수 있고, 상기 식(1)이 성립하는 경우는, 반사파 전압 Vr의 피크가 발생하더라도 진행파 전압 Vf가 증가하지 않거나, 또는, 변화가 미소한 경우에 해당하기 때문에, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생한 경우에 해당한다.Since the arc discharge occurring in the processing space S affects the reflected wave voltage but does not affect the traveling wave voltage or has a small influence even if it affects it, It is possible to judge whether or not an arc discharge has occurred in the case where the traveling wave voltage Vf does not increase even if a peak of the reflected wave voltage Vr is generated or the variation is small This corresponds to the case where an arc discharge occurs in the processing space S.
상기 식(1)이 성립하여 콤퍼레이터(22)로부터 송신된 신호를 수신한 출력 차단 회로(24)는, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생했다고 판단하여 고주파 전원(12)으로 향하여 출력 차단 신호를 송신한다. 그 출력 차단 신호를 수신한 고주파 전원(12)은 소정의 기간에 걸쳐 고주파 전력의 공급을 정지한다. 이것에 의해, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전의 발생이 지속되는 것을 방지한다.When the above equation (1) is established and the signal transmitted from the
단, 플라즈마 처리의 레시피에 따라 진행파 전압 Vf가 저하하는 경우, dVf/dt가 음의 값이 되기 때문에, 반사파 전압 Vr이 변동하지 않을 때(dVr/dt가 0), 노이즈 레벨의 미소한 피크가 발생한 것에 불과할 때, 또는, 매칭 회로(16)에 의해 진행파 전압 Vf와 반사파 전압 Vr의 임피던스의 정합을 취할 수 있을 때까지, 반사파 전압 Vr에 미소한 피크가 발생한 것에 불과할 때(Vr의 증가가 미소)라도, 상기 식(1)이 성립하고, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생했다고 판단되어 고주파 전력의 공급이 정지될 우려가 있다. 즉, 진행파 전압 Vf가 저하하는 경우, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생한 것으로 잘못 판정될 우려가 있다.However, when the progressive wave voltage Vf decreases according to the plasma processing recipe, dVf / dt becomes a negative value. Therefore, when the reflected wave voltage Vr does not fluctuate (dVr / dt is 0), a small peak of the noise level Or when only a small peak is generated in the reflected wave voltage Vr until the matching
본 실시의 형태에서는, 이것에 대응하여, 진행파 전압 Vf가 저하하는 경우, dVr/dt-dVf/dt가 지나치게 증가하지 않도록, 콤퍼레이터(22)의 마이너스 입력측(22a)에 입력되는 dVf/dt를 0으로 한다. 구체적으로는, 제 1 미분 회로(21) 및 콤퍼레이터(22)의 사이에, 제 1 앰프(19)로부터 콤퍼레이터(22)로 향하여 전류를 정류하는 다이오드(25)(미분치 변경부)를 배치한다. 다이오드(25)는, 제 1 미분 회로(21)에서 얻어진 dVf/dt가 양인 경우, 즉, 다이오드(25)의 정류 방향으로 전위차가 발생하는 경우, 또는 dVf/dt가 0인 경우, 즉, 다이오드(25)에 있어서 전위차가 발생하지 않는 경우는, dVf/dt를 그대로 출력하고, dVf/dt가 음인 경우, 즉, 다이오드(25)의 정류 방향과는 반대 방향으로 전위차가 발생하는 경우, 전류를 차단하여 0을 출력한다.The dVf / dt input to the
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 진행파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 2 is a diagram for explaining a process of changing the time differential value of the traveling wave voltage to be executed in the plasma processing apparatus of Fig. 1. Fig.
도 2에 있어서, 반사파 전압 Vr에 아크 방전에 기인하지 않는 미소한 피크가 발생하지만, 진행파 전압 Vf가 감소하는 경우를 나타낸다. 도면 중의 dVf/dt는 파선으로 나타내는 바와 같이 일부가 음의 방향으로 돌출하지만, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, dVf/dt의 돌출부가 플랫이 되도록, 제 1 미분 회로(21)에 의해 얻어지는 dVf/dt가 다이오드(25)에 의해 0으로 변경된다. 이것에 의해, 본래, 도면 중의 파선에 나타내는 바와 같이 변화하여 아크 방전 검출치를 넘는 dVr/dt-dVf/dt가, 실선으로 나타내는 바와 같이 오프셋되고(도면 중 화살표 참조), 아크 방전 검출치를 넘는 일이 없어진다. 즉, 상기 식(1)이 성립하지 않게 된다. 이것에 의해, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생한 것으로 오판단되는 것을 방지할 수 있다.In Fig. 2, there is shown a case where a fine peak not caused by the arc discharge occurs in the reflected wave voltage Vr, but the traveling wave voltage Vf decreases. The dVf / dt in the figure is partially projected in the negative direction as indicated by the broken line. In the
본 실시의 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 진행파 전압 Vf가 저하하여 dVf/dt가 음이 되는 경우라도, dVr/dt-dVf/dt가 지나치게 커지지 않도록, 콤퍼레이터(22)의 마이너스 입력측(22a)에 입력되는 dVf/dt를 0으로 하므로, dVr/dt-dVf/dt가 아크 방전 검출치를 상회하기 어렵게 된다. 이것에 의해, 반사파 전압 Vr이 변동하지 않을 때, 노이즈 레벨의 미소한 피크가 발생한 것에 불과할 때, 또는, 매칭 회로(16)에 의해 진행파 전압 Vf와 반사파 전압 Vr의 임피던스의 정합을 취할 수 있을 때까지, 반사파 전압 Vr에 미소한 피크가 발생한 것에 불과할 때에, 고주파 전력을 감소시키는 플라즈마 처리의 레시피를 실행시켜 진행파 전압 Vf가 저하하더라도, 아크 방전의 발생에 기인하는 반사파 전압 Vr의 피크가 발생한 것으로 잘못 판정되는 것이 억제되고, 아크 방전의 발생을 더욱 정확하게 검지할 수 있다.According to the
또한, 아크 방전의 발생을 정확하게 검지하는 것에 의해, 불필요한 고주파 전력의 공급 정지를 억제할 수 있고, 처리 공간 S에 있어서 플라즈마를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다.Further, by precisely detecting the occurrence of the arc discharge, it is possible to suppress the supply stop of unnecessary high-frequency electric power, and the plasma can be more stably maintained in the processing space S.
이상, 본 발명에 대하여, 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니다.The present invention has been described using the embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments described above.
상술한 실시의 형태에서는, 콤퍼레이터(22)에 있어서, 반사파 전압 Vr의 시간 미분치로부터 진행파 전압 Vf의 시간 미분치를 뺀 차분을 평가치로서 직접 이용하여 아크 방전이 발생했는지 여부를 판정했지만, 상기 차분을 이용하여 산출되는 다른 평가치, 예컨대, 계단함수적으로 변화하는 값으로 변환된 평가치나, 상기 차분의 절대치만을 추출하여 얻은 평가치를 이용하여 아크 방전의 발생의 유무를 판정하더라도 좋다.In the above-described embodiment, the
상술한 플라즈마 처리 장치(10)에서는, dVf/dt를 0으로 하는 수단으로서 다이오드(25)를 이용했지만, 다이오드(25) 대신에, dVf/dt가 양 또는 0인 경우에는 그 dVf/dt를 출력하고, dVf/dt가 음인 경우에는 0을 출력하는 전기 회로를 제 1 미분 회로(21) 및 콤퍼레이터(22)의 마이너스 입력측(22a)의 사이에 배치하더라도 좋다.In the above-described
또한, 상술한 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 진행파 전압 Vf가 저하하여 dVf/dt가 음이 되는 경우, dVf/dt를 0으로 했지만, dVf/dt는 반드시 0으로 할 필요는 없고, 예컨대, dVf/dt의 절대치를 작게 하는 것만으로도 좋다.In the above
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 제 1 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a view schematically showing a configuration of a first modification of the plasma processing apparatus of FIG. 1;
도 3에 있어서, 플라즈마 처리 장치(26)는, 다이오드(25) 대신에 제 1 미분 회로(21) 및 콤퍼레이터(22)의 마이너스 입력측(22a)의 사이에 배치되는 미분치 감소 회로(27)를 구비한다.3, the
미분치 감소 회로(27)는, 제 1 미분 회로(21)에서 얻어진 dVf/dt가 양이나 0인 경우, dVf/dt를 그대로 출력하고, dVf/dt가 음인 경우, dVf/dt의 절대치를 작게 하여 출력한다.The differential
도 4는 도 3의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 진행파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 4 is a view for explaining a process of changing the time differential value of the traveling wave voltage, which is executed in the plasma processing apparatus of Fig. 3;
도 4에 있어서, 반사파 전압 Vr에 아크 방전에 기인하지 않는 미소한 피크가 발생하지만, 진행파 전압 Vf가 감소하는 경우를 나타낸다. 도면 중의 dVf/dt는 파선으로 나타내는 바와 같이 일부가 돌출하지만, 플라즈마 처리 장치(26)에서는, dVf/dt의 돌출량이 감소하도록, 제 1 미분 회로(21)에 의해 얻어지는 dVf/dt의 절대치가 미분치 감소 회로(27)에 의해 작게 된다. 이것에 의해, 본래, 도면 중의 파선에 나타내는 바와 같이 변화하여 아크 방전 검출치를 넘는 dVr/dt-dVf/dt가, 실선으로 나타내는 바와 같이 오프셋되고(도면 중 화살표 참조), 아크 방전 검출치를 넘는 일이 없어진다. 이것에 의해, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생한 것으로 오판단되는 것을 억제할 수 있다.FIG. 4 shows a case in which a fine peak not caused by the arc discharge occurs in the reflected wave voltage Vr, but the traveling wave voltage Vf decreases. The absolute value of dVf / dt obtained by the first differentiating
또한, 진행파 전압 Vf가 저하하여 dVf/dt가 음이 되는 경우, dVf/dt를 변경하지 않고 dVr/dt를 변경하더라도 좋다.When the traveling wave voltage Vf is lowered and dVf / dt becomes negative, dVr / dt may be changed without changing dVf / dt.
도 5는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 제 2 변형예의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.Fig. 5 is a view schematically showing a configuration of a second modification of the plasma processing apparatus of Fig. 1;
도 5에 있어서, 플라즈마 처리 장치(28)는, 다이오드(25) 대신에 제 1 미분 회로(21) 및 콤퍼레이터(22)의 마이너스 입력측(22a)의 사이에 배치되는 미분치 검출 회로(29)와, 그 미분치 검출 회로(29)에 접속되고, 또한 제 2 미분 회로(23) 및 콤퍼레이터(22)의 플러스 입력측(22b)의 사이에 배치되는 미분치 감소 회로(30)를 구비한다.5, the
미분치 검출 회로(29)는, 제 1 미분 회로(21)에서 얻어진 dVf/dt가 음인 것을 검출하면, 미분치 감소 회로(30)에 신호를 송신하고, 그 신호를 수신한 미분치 감소 회로(30)는 제 2 미분 회로(23)에서 얻어진 dVr/dt를 작게 하여 출력한다.The differential
도 6은 도 5의 플라즈마 처리 장치에서 실행되는 반사파 전압의 시간 미분치의 변경 처리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining a process of changing the time differential value of the reflected wave voltage to be executed in the plasma processing apparatus of FIG. 5; FIG.
도 6에 있어서, 반사파 전압 Vr에 아크 방전에 기인하지 않는 미소한 피크가 발생하지만, 진행파 전압 Vf가 감소하는 경우를 나타낸다. 도면 중의 dVr/dt는 파선으로 나타내는 바와 같이 상하로 변동하지만, 플라즈마 처리 장치(28)에서는, dVr/dt의 변동량이 감소하도록, 제 2 미분 회로(23)에 의해 얻어지는 dVr/dt가 미분치 감소 회로(30)에 의해 작게 된다. 이것에 의해, 본래, 도면 중의 파선에 나타내는 바와 같이 변화하여 아크 방전 검출치를 넘는 dVr/dt-dVf/dt는 실선으로 나타내는 바와 같이 변동량이 감소하고, 아크 방전 검출치를 넘는 일이 없어진다. 이것에 의해, 처리 공간 S에 있어서 아크 방전이 발생한 것으로 오판단되는 것을 억제할 수 있다.6 shows a case in which a fine peak not caused by the arc discharge occurs in the reflected wave voltage Vr but the traveling wave voltage Vf decreases. The dVr / dt in the figure fluctuates vertically as indicated by a broken line. In the
또, 본 발명은 고주파 전력을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 장치이면, 적용할 수 있다. 예컨대, 본 발명은, 도 1에 나타내는 바와 같은 평행 평판형(CCP형)의 챔버(11)를 구비하는 플라즈마 처리 장치(10)뿐 아니라, ICP형의 챔버를 구비하는 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
Further, the present invention can be applied to any plasma processing apparatus that generates plasma using high-frequency power. For example, the present invention can be applied not only to the
10, 26, 28 : 플라즈마 처리 장치
11 : 챔버
12 : 고주파 전원
18 : 전력계
21 : 제 1 미분 회로
22 : 콤퍼레이터
22a : 마이너스 입력측
22b : 플러스 입력측
23 : 제 2 미분 회로
24 : 출력 차단 회로
25 : 다이오드
29 : 미분치 검출 회로
27, 30 : 미분치 감소 회로10, 26, 28: Plasma processing apparatus
11: chamber
12: High frequency power source
18: Power meter
21: First differential circuit
22: Comparator
22a: Negative input side
22b: Plus input side
23: second differential circuit
24: Output cut-off circuit
25: Diode
29: Differential value detection circuit
27, 30: Differential value reduction circuit
Claims (7)
상기 처리실로 향하는 고주파 전력의 진행파 전압을 시간적으로 미분하는 제 1 시간 미분부와,
상기 처리실로부터 되돌아오는 고주파 전력의 반사파 전압을 시간적으로 미분하는 제 2 시간 미분부와,
상기 반사파 전압의 시간 미분치 및 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 차분에 대응하는 값을 산출하고, 그 산출된 차분에 대응하는 값이 소정의 임계치를 상회하는 경우에 상기 처리실 내에서 아크 방전이 발생했다고 판정하는 판정부와,
상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 차분에 대응하는 값이 소정의 임계치보다 작아지도록, 적어도 상기 반사파 전압의 시간 미분치 및 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 어느 한쪽을 변경하는 미분치 변경부
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
A plasma processing apparatus comprising a processing chamber to which a high frequency electric power is supplied and which generates plasma in the processing chamber and processes the object to be processed by using the plasma,
A first time differentiator for temporally differentiating a progressive wave voltage of a high frequency power toward the processing chamber,
A second time differential section for temporally differentiating the reflected wave voltage of the high-frequency power returned from the processing chamber,
A value corresponding to a time differential value of the reflected wave voltage and a time differential value of the progressive wave voltage is calculated and an arc discharge is generated in the processing chamber when a value corresponding to the calculated difference exceeds a predetermined threshold value A judging section for judging,
And a differential value changing means for changing at least one of a time differential value of at least the reflected wave voltage and a time differential value of the traveling wave voltage so that a value corresponding to the difference becomes smaller than a predetermined threshold value when the time differential value of the traveling wave voltage becomes negative part
The plasma processing apparatus further comprising:
상기 판정부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 입력되는 제 1 입력부와, 상기 반사파 전압의 시간 미분치가 입력되는 제 2 입력부를 갖고,
상기 미분치 변경부는, 적어도 제 1 입력부 및 제 2 입력부의 어느 한쪽에 접속되는
것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the determination unit includes a first input unit to which the time derivative of the progressive wave voltage is input and a second input unit to which the time derivative of the reflected wave voltage is input,
Wherein the differential value changing unit is connected to at least one of the first input unit and the second input unit
And the plasma processing apparatus.
상기 차분에 대응하는 값은, 상기 반사파 전압의 시간 미분치로부터 상기 진행파 전압의 시간 미분치를 뺀 값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the value corresponding to the difference is a value obtained by subtracting the time derivative of the progressive wave voltage from the time derivative of the reflected wave voltage.
상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 진행파 전압의 시간 미분치를 0으로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the differential value changing unit sets the time differential value of the traveling wave voltage to 0 when the time differential value of the traveling wave voltage becomes negative.
상기 미분치 변경부는 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the differential value changing unit comprises a diode.
상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 진행파 전압의 시간 미분치의 절대치를 작게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the differential value changing unit reduces the absolute value of the time derivative of the traveling wave voltage when the time differential value of the traveling wave voltage becomes negative.
상기 미분치 변경부는, 상기 진행파 전압의 시간 미분치가 음이 되는 경우, 상기 반사파 전압의 시간 미분치를 작게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the differential value changing unit reduces the time differential value of the reflected wave voltage when the time differential value of the traveling wave voltage becomes negative.
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