KR101841409B1 - 고주파 전원 장치, 및 듀얼 캐소드용 전원 - Google Patents

고주파 전원 장치, 및 듀얼 캐소드용 전원 Download PDF

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Abstract

서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치에 있어서, 고주파 출력 회로의 출력을 두 개로 분압하는 구성에서는, 고전압과 저전압의 다른 전압치를 필요에 대응한 전환을 할 수 없고, 출력단의 전압이 고주파 출력 회로의 출력 전압의 1/2의 파고치로 저하된다. 고주파 전원 장치에 있어서, 분압 회로로 분압한 고주파 전압을 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압으로 분압하는 분압 회로의 접속 상태를 전환하여 두 개의 출력단 전압의 전압 비율을 변경함으로써, 고전압과 저전압을 전환하여 출력한다. 분압 회로에 있어서의 접속 상태의 변경에 의해, 고전압과 저전압의 다른 전압치를 선택적으로 출력하는 것을 가능하게 하고, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서, 고전압 출력시에 고전압을 선택하여 출력함으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압으로부터의 저하를 억제한다.

Description

고주파 전원 장치, 및 듀얼 캐소드용 전원
본원 발명은, 서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치, 및 플라즈마 챔버 내의 2개의 전극에 서로 역상인 교류 전압을 인가하는 듀얼 캐소드용 전원에 관한 것이다.
챔버 내에서 생성된 플라즈마를 이용한 성막 장치나 스퍼터링 장치 등의 장치에서는, 챔버 내에 2개의 전극(타깃)을 배치하고, 이들 전극(타깃)에 대해 캐소드가 되는 전압 및 애노드가 되는 전압을 교대로 전환하여 인가하여 플라즈마를 생성하는 듀얼 캐소드 방식으로 불리는 전압 인가를 하고 있다(특허문헌 1 참조).
도 9 (a)는 듀얼 캐소드 방식에 의한 전압 인가의 개략을 설명하기 위한 도이다. 도 9 (a)에 나타내는 구성은, 챔버 내에 배치한 2개의 전극(타깃)(101, 102)과, 전극(타깃)(101)에 고주파 전압(RF: Radio Frequency)을 인가하기 위한 고주파 전원(103)과, 전극(타깃)(102)에 고주파 전압을 인가하기 위한 고주파 전원(104)과, 스위칭 유닛(105)을 구비한다.
스위칭 유닛(105)은 고주파 전원(103)과 고주파 전원(104)을 전환하고, 전극(101)과 전극(102)에 대해 극성을 바꾼 고주파 전압을 교대로 공급한다. 한 쌍의 전극에 대해 서로 역상인 고주파 전압을 인가함으로써, 일방의 전극에 캐소드가 되는 전압을 인가하고 있는 동안에 타방의 전극에 애노드가 되는 전압을 인가하고, 일방의 전극에 애노드가 되는 전압을 인가하고 있는 동안에 타방의 전극에 대해 캐소드가 되는 전압을 인가한다.
서로 역상인 고주파 전압을 인가함으로써 전극(101) 및 전극(102)에 축적된 전하는 해소되기 때문에, 안정적인 플라즈마를 유지할 수 있다(특허문헌 1 참조).
도 9 (b)는 듀얼 캐소드 방식의 전압 인가에 있어서 1대의 고주파 전원으로 이루어지는 구성을 설명하기 위한 도이다. 도 9 (b)에 나타내는 구성은, 챔버 내에 배치한 2개의 전극(타깃)(111, 112)과, 전극(타깃)(111, 112)에 고주파 전압을 인가하기 위한 1대의 고주파 전원(113)과, 고주파 전압을 한 쌍의 전극(111, 112)의 각각에 대해 교대로 전환하여 인가하는 스위칭 회로(115)와, 한 쌍의 전극(타깃) 사이에서 캐소드 및 애노드가 교대로 전환되도록 각 전극에 교류 전압을 인가하는 교류 전원(116)을 구비한다.
이 구성에서는, 한 쌍의 전극(타깃)에 대해 고주파 전원(113)을 공용하여 사용하고, 고주파 전원(113)으로 생성한 고주파 전압을, 교류 전원(116)으로 생성한 교류 전압에 한 쌍의 전극(타깃)의 각각에 교대로 전환하면서 중첩하여 인가한다(특허문헌 2 참조).
일본 공개특허공보 2006-134603호(단락[0025]) 일본 공개특허공보 2010-248577호(단락[0006] ~ 단락[0009])
도 9 (a)에 나타낸 구성에서는, 하나의 전극(타깃)에 대해 1대의 고주파 전원을 사용하기 때문에 한 쌍의 전극(타깃)에 대해 2대의 고주파 전원 장치가 필요하여, 장치의 소형화나 생산 비용의 억제를 방해하는 요인이 되고 있다.
상기의 문제점을 해소하는 구성으로서 도 9 (b)에 나타내는 구성이 제안되어 있다. 이 구성에서는, 한 쌍의 전극(타깃)에 대해 1대의 고주파 전원을 사용함으로써, 장치의 소형화 및 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 한편, 도 9 (b)에 나타낸 구성에서는, 한 쌍의 전극(타깃) 사이에 있어서 캐소드와 애노드를 교대로 전환하기 위해서, 고주파 전압을 출력하는 고주파 전원과는 별도로 스위칭 회로(115)나 교류 전원(116)이 필요하다.
한 쌍의 전극(타깃)에 대해 1대의 고주파 전원을 사용하는 구성에 있어서, 스위칭 수단이나 교류 전원을 요하지 않는 구성으로서 도 9 (c)에 나타내는 구성을 생각할 수 있다.
도 9 (c)에 나타내는 고주파 전원 장치(121)는, 고주파 출력 회로(122)의 출력단 사이에 변압기(123)를 통해 용량성 소자(125, 126)를 직렬 접속하여 이루어지는 분압 회로(124)를 병렬 접속하고, 용량성 소자(125, 126)의 중점을 접지하는 구성이다. 분압 회로(124)는, 변압기(123)를 통해 얻어지는 고주파 출력 회로(122)의 출력단(a, b) 사이의 전압(Vab)을 용량성 소자(125)와 용량성 소자(126)로 교류적으로 두 개의 전압으로 분압한다. 용량성 소자(125, 126)의 중점의 전위가 접지 전위이기 때문에, 출력단(A) 및 출력단(B)은 Vab의 1/2의 파고치(Vab/2)이고 서로 역상인 교류 전압의 출력 전압(Va 및 Vb)을 출력한다.
출력단(A) 및 출력단(B)에 한 쌍의 전극(131, 132)을 접속함으로써, 각 전극(131, 132)에 애노드와 캐소드를 교대로 전환하여 전압을 인가할 수 있다.
고주파 전원 장치에 있어서, 고전압의 출력 전압과 저전압의 다른 전압치의 출력 전압이 요구되는 경우가 있다. 예를 들면, 플라즈마 발생장치를 부하로 하는 경우에는, 플라즈마 착화시에는 이그니션 전압으로서 고전압을 전극에 인가하고, 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하기 위해서는 이그니션 전압보다 낮은 저전압을 인가한다. 듀얼 캐소드 전원에 의해 플라즈마를 생성하는 경우, 플라즈마 착화시에는 플라즈마 유지시보다 높은 파고치의 교류 전압을 인가할 필요가 있다.
도 9 (c)에 나타내는 구성의 고주파 전원 장치는 플러스 전압을 출력하는 구성이고, 항상 일정 파고치의 전압을 출력한다. 이 때문에, 플라즈마 유지시에 있어서도 플라즈마 착화시의 고전압을 인가하게 되어, 부하가 요구하는 전압치에 대해 충분히 대응할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 고주파 출력 회로의 출력을 두 개로 분압하는 구성에서는, 고전압과 저전압의 다른 전압치를 출력할 수 없다고 하는 문제가 있다.
또한, 도 9 (c)의 구성에서는, 고주파 전압을 전환하는 스위칭 회로(115)나, 한 쌍의 전극(타깃) 사이에서 캐소드 및 애노드를 교대로 전환하기 위한 교류 전원(116)을 필요치 않게 할 수 있지만, 출력단의 전압이 고주파 출력 회로의 출력 전압의 1/2의 파고치가 되고, 부하측의 전극에는 고주파 출력 회로의 출력 전압의 1/2의 파고치밖에 인가되지 않아서, 플라즈마를 착화하기 위해서는 충분한 전압이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.
도 10은, 도 9 (c)의 구성의 고주파 전원 장치(121)로부터 배선 케이블(141, 142)을 통해 플라즈마 발생장치(130)에 고주파 전압을 공급하는 구성을 나타내고 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 배선 케이블(141, 142)을 통해 고주파 전압을 공급하는 구성에 있어서도, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서의 출력 전압과 마찬가지로, 전극(131, 132)에 인가되는 교류 전압인 출력 전압(Va 및 Vb)의 파고치는 이하의 식 (1), (2)로 나타내는 바와 같이 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2이 된다.
여기서, 배선 케이블(141, 142)의 인덕턴스 및 커패시턴스를 각각 Lla, Llb, Cla, Clb라 하면, 배선 케이블(141, 142)의 외선(outside wire)은 접지되어 있기 때문에, 전극(A)에 인가되는 교류 전압인 출력 전압(Va)은 이하의 식 (1)로 나타난다. 다만, 수 10 kHz ~ 수 100 kHz의 주파수 대역의 고주파 전압을 사용하는 경우에는, 배선 케이블의 인덕턴스(Lla, Llb)는 생략할 수 있기 때문에, 이하의 식 (1)은 고주파 전원 장치측의 분압 회로의 커패시턴스(Ca, Cb)와, 배선 케이블의 커패시턴스(Cla, Clb)로 나타난다.
Va=[(Cb+Clb)/{(Ca+Cla)+(Cb+Clb)}]·Vab … (1)
여기서, Ca=Cb, Cla=Clb라 하면, 식 (1)은 식 (2)로 나타난다.
Va={(Ca+Cla)/2(Ca+Cla)}·Vab=Vab/2 … (2)
상기한 바와 같이, 도 9 (c)에 나타내는 바와 같이 용량성 소자를 직렬 접속하여 이루어지는 분압 회로를 구비한 고주파 전원 장치에서는, 출력 전압(Va 및 Vb)은 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2로 제한되어 버린다.
출력 전압이 저전압으로 제한된다고 하는 문제에 대해, 고주파 전원 장치가 구비하는 고주파 출력 회로의 출력 전압의 파고치를 높임으로써 플라즈마 착화에 필요한 고전압을 얻는 것은 가능하지만, 고주파 출력 회로의 고출력화는 장치의 대형화나 비용의 상승을 초래하게 된다.
따라서, 서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치에 있어서, 고주파 출력 회로의 출력을 두 개로 분압하는 구성에서는,
(a) 고전압과 저전압의 상이한 전압치를 필요에 응하여 전환하여 출력할 수 없다,
는 문제가 있는 외에,
(b) 출력단의 전압이 고주파 출력 회로의 출력 전압의 1/2의 파고치로 저하된다,
는 문제가 있고,
플라즈마 부하에 전압을 공급할 때에는,
(c) 부하측의 전극에 인가하는 전압의 파고치는 고주파 출력 회로의 출력 전압의 1/2이 되어, 플라즈마 착화에 지장을 초래할 우려가 있다,
는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 종래의 문제점을 해결하여, 고주파 출력 회로의 출력을 두 개로 분압하는 구성에 의해 서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치에 있어서,
(a) 고전압과 저전압의 상이한 전압치를 선택적으로 출력하는 것,
을 목적으로 하고, 또한
(b) 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서, 고전압 출력시에는 고주파 출력 회로의 출력 전압으로부터의 저하를 억제하는 것,
을 목적으로 하고,
(c) 플라즈마 부하에 전압을 공급할 때에 있어서, 플라즈마 착화시에는 플라즈마를 착화하기에 충분한 고전압을 출력하고, 플라즈마 유지시에는 플라즈마를 유지하기에 충분한 저전압을 출력하는 것,
을 목적으로 한다.
본원 발명은, 고주파 전원 장치에 있어서, 분압 회로로 분압한 고주파 전압을 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압으로 분압하는 분압 회로의 접속 상태를 전환하여 두 개의 출력단 전압의 전압 비율을 변경함으로써, 고전압과 저전압을 전환하여 출력한다.
본원 발명은, 분압 회로에 있어서의 접속 상태의 변경에 의해, 고전압과 저전압의 상이한 전압치를 선택적으로 출력하는 것을 가능하게 한다. 또한, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서, 고전압 출력시에 고전압을 선택하여 출력함으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압으로부터의 저하를 억제할 수 있고, 플라즈마 부하에 전압을 공급할 때에 있어서, 플라즈마 착화시에는 플라즈마를 착화하기에 충분한 고전압을 출력하고, 플라즈마 유지시에는 플라즈마를 유지하기에 충분한 저전압을 출력할 수 있다.
본원 발명의 고주파 전원 장치는, 서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치이고, 그 구성으로서, 교류 전원과, 교류 전원의 전원 전압을 소정 주파수로 변환하여 고주파 전압을 출력하는 고주파 출력 회로와, 고주파 출력 회로가 출력하는 고주파 전압을 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압으로 분압하는 분압 회로를 구비한다.
본원 발명이 구비하는 분압 회로는, 고주파 출력 회로의 출력단 사이의 중점을 접지 전위로 하여 제1 용량성 소자와 제2 용량성 소자의 2개의 용량성 소자를 직렬 접속한 직렬 회로와, 직렬 회로의 적어도 어느 일방의 용량성 소자에 대해, 고주파 출력 회로의 일방의 출력단 및/또는 접지 전위의 접속 상태를 전환하는 전환 회로를 구비한다. 전환 회로는, 2개의 용량성 소자의 접지 전위에 대한 양단 전압의 전압 비율을 가변으로 하여, 고전압과 저전압을 전환하여 출력한다.
본원 발명의 고주파 전원 장치가 구비하는 전환 회로는 복수의 형태에 의해 구성할 수 있다.
전환 회로의 제1 형태 및 제2 형태는 접지 전위의 접속 상태를 전환함으로써 출력 전압을 전환하는 구성이고, 전환 회로의 제3 형태 및 제4 형태는 용량성 소자의 용량을 전환함으로써 출력 전압을 전환하는 구성이다.
(본원의 전환 회로의 제1 형태)
본원의 전환 회로의 제1 형태는, 제1 용량성 소자와 제2 용량성 소자를 직렬 접속하여 이루어지는 직렬 회로의 2개의 용량성 소자 중의 적어도 어느 일방의 용량성 소자의 양단 사이에 있어서, 고주파 출력 회로의 일방의 용량성 소자측의 출력단과 접지 전위의 사이를 단락 또는 개방하는 개폐 회로를 구비한다. 다만, 단락 동작은 개폐 회로를 닫는 동작이며, 개방 동작은 개폐 회로를 여는 동작이다.
개폐 회로의 단락 동작은, 일방의 용량성 소자측의 출력단을 접지 전위로 하여 고주파 출력 회로의 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 한다.
이 개폐 회로의 단락 동작에 의해, 고주파 전원 장치의 출력단에서는 고주파 출력 회로의 고전압을 출력할 수 있다.
한편, 개폐 회로의 개방 동작은, 고주파 출력 회로의 출력단 전압을 양 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 한다.
이 개폐 회로의 개방 동작에 의해, 고주파 전원 장치의 두 개의 출력단으로부터 분압에 의한 저전압을 출력할 수 있다.
제1 형태의 개폐 회로는, 상기 개폐 회로의 고주파 회로에의 접속에 있어서 전기적으로 등가인 복수의 구성으로 할 수 있다.
개폐 회로의 제1 구성은, 개폐 회로를 고주파 출력 회로의 일방의 출력단과 접지 전위의 사이에 마련하는 구성이다. 제1 구성에 의하면, 개폐 회로를 닫음으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단을 접지 전위로 하여 출력 전압의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단으로부터만 고주파 출력 회로의 출력 전압을 출력한다. 한편, 개폐 회로를 엶으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단을 접지 전위로부터 절연 상태로 하고, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압 회로로 분압한 두 개의 전압을 각 출력단으로부터 출력한다.
개폐 회로의 제2 구성은, 개폐 회로를 고주파 출력 회로의 일방의 출력단과 중점의 사이에 마련하는 구성이다. 제2 구성에 의하면, 개폐 회로를 닫음으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단을 분압 회로의 중점에 접속하여 접지 전위로 하여 출력 전압의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단만으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압을 출력한다. 한편, 개폐 회로를 엶으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단을 중점으로부터 절연 상태로 하고, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압 회로로 분압한 두 개의 전압을 각 출력단으로부터 출력한다.
개폐 회로의 제3 구성은, 개폐 회로를 일방의 용량성 소자에 병렬 접속하는 구성이다. 제3 구성에 의하면, 개폐 회로를 닫음으로써 일방의 용량성 소자 간을 단락하여, 고주파 출력 회로의 일방의 출력단을 접지 전위로 하여 출력 전압의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단만으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압을 출력한다. 한편, 개폐 회로를 엶으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압 회로로 분압한 두 개의 전압을 각 출력단으로부터 출력한다.
개폐 회로의 제1 ~ 제3 구성은 전기적으로 등가인 회로이고, 개폐 회로를 닫음으로써 일방의 출력단의 출력 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 출력단만으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압을 출력하고, 개폐 회로를 엶으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압한 두 개의 전압을 각 출력단으로부터 출력한다.
제1 형태의 전환 회로는, 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단에 대해, 어느 일방 또는 양쪽 모두의 출력단측에 마련할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단 중에서 어느 일방에 마련했을 경우에는, 전환 회로를 마련한 측의 출력단의 출력 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 출력단의 출력 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단의 양쪽 모두에 마련했을 경우에는, 어느 일방의 전환 회로를 선택하여 전환 동작을 행하고, 타방의 전환 회로는 열린 상태로 하여 사용한다.
(본원의 전환 회로의 제2 형태)
본원의 전환 회로의 제2 형태는, 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 중점 및 고주파 출력 회로의 일방의 용량성 소자측의 출력단에 대해, 접지 전위를 전환하여 접속하는 변환 스위치를 구비한다.
변환 스위치의 전환에 있어서, 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 중점에 대해 접지 전위를 전환함으로써, 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 양 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 한다.
한편, 고주파 출력 회로의 일방의 용량성 소자측의 출력단에 대해 접지 전위로 전환함으로써, 고주파 출력 회로의 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 한다.
제2 형태의 전환 회로는, 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단에 대해, 어느 일방 또는 양쪽 모두의 출력단측에 마련할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단 중에서 어느 일방에 마련했을 경우에는, 전환 회로를 마련한 측의 출력단의 출력 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 출력단의 출력 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단의 양쪽 모두에 마련했을 경우에는, 어느 일방의 전환 회로를 선택하여 전환 동작을 행하고, 타방의 전환 회로는 열린 상태로 하여 사용한다.
(본원의 전환 회로의 제3 형태)
본원의 전환 회로의 제3 형태는, 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 어느 일방의 용량성 소자에 대해 제3 용량성 소자를 직렬 접속하는 변환 스위치를 구비한다.
변환 스위치의 전환에 있어서, 제3 용량성 소자의 직렬 접속은, 고주파 출력 회로의 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치를 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치보다 높게 한다.
한편, 제3 용량성 소자의 분리는, 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 양 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 한다.
제3 형태의 전환 회로는, 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단에 대해, 어느 일방 또는 양쪽 모두의 출력단측에 마련할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단 중에서 어느 일방에 마련했을 경우에는, 전환 회로를 마련한 측의 출력단의 출력 전압을 저전압으로 하고, 타방의 출력단의 출력 전압을 고전압으로 할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단의 양쪽 모두에 마련했을 경우에는, 어느 일방의 전환 회로를 선택하여 전환 동작을 행하고, 타방의 전환 회로는 열린 상태로 하여 사용한다.
(본원의 전환 회로의 제4 형태)
본원의 전환 회로의 제4 형태는, 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 어느 일방의 용량성 소자에 대해 제4 용량성 소자를 병렬 접속하는 변환 스위치를 구비한다.
변환 스위치의 전환에 있어서, 제4 용량성 소자의 병렬 접속은, 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치를 고주파 출력 회로의 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치보다 높게 한다.
한편, 제4 용량성 소자의 분리는, 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 양 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 한다.
제4 형태의 전환 회로는, 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단에 대해, 어느 일방 또는 양쪽 모두의 출력단측에 마련할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단 중에서 어느 일방에 마련했을 경우에는, 전환 회로를 마련한 측의 출력단의 출력 전압을 고전압으로 하고, 타방의 출력단의 출력 전압을 저전압으로 할 수 있다. 전환 회로를 고주파 출력 회로의 두 개의 출력단의 양쪽 모두에 마련했을 경우에는, 어느 일방의 전환 회로를 선택하여 전환 동작을 행하고, 타방의 전환 회로는 열린 상태로 하여 사용한다.
(듀얼 캐소드용 전원)
본원 발명의 고주파 전원 장치는, 플라즈마 챔버 내의 2개의 전극에 서로 역상인 교류 전압을 인가하는 듀얼 캐소드용 전원에 적용할 수 있다. 본원 발명의 듀얼 캐소드용 전원은, 상기의 고주파 전원 장치와 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작 상태와, 착화된 플라즈마를 유지하는 플라즈마 유지 상태의 동작 상태를 제어하는 제어 회로를 구비한다.
본원 발명의 제어 회로는, 전극에 흐르는 전류에 기초하여 전환 회로를 제어하여 이그니션 동작 상태의 전압 비율과 플라즈마 유지 상태의 전압 비율을 변경하고, 이그니션 동작 상태에 있어서, 2개의 전극 중의 플라즈마를 착화시키는 전극의 전압 비율을 높이고, 플라즈마 유지 상태에 있어서, 2개의 전극의 전압 비율을 균등화한다. 한편, 이그니션 동작 상태에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 전극에 흐르는 이그니션 전류가 설정치를 초과했을 때 전환 회로에 있어서 접속 상태를 전환하여 플라즈마 유지 상태로 전환한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고전압과 저전압의 상이한 전압치를 선택적으로 출력할 수 있다.
또한, 고주파 전원 장치의 출력단에 있어서, 고전압 출력시에는 고주파 출력 회로의 출력 전압으로부터의 저하를 억제할 수 있다.
플라즈마 부하에 전압을 공급할 때에 있어서, 플라즈마 착화시에는 플라즈마를 착화하기에 충분한 고전압을 출력하고, 플라즈마 유지시에는 플라즈마를 유지하기에 충분한 저전압을 출력할 수 있다.
도 1은, 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 2는, 본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예 및 동작예를 설명하기 위한 도이다.
도 3은, 본원 발명의 전환 회로의 제1 구성의 변형예를 설명하기 위한 도이다.
도 4는, 본원 발명의 듀얼 캐소드용 전원의 구성예 및 제어예를 설명하기 위한 도이다.
도 5는, 본원 발명의 듀얼 캐소드용 전원의 구성예 및 제어예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은, 본원 발명의 전환 회로의 제2 구성예 및 동작예를 설명하기 위한 도이다.
도 7은, 본원 발명의 전환 회로의 제3 구성예 및 동작예를 설명하기 위한 도이다.
도 8은, 본원 발명의 전환 회로의 제4 구성예 및 동작예를 설명하기 위한 도이다.
도 9는, 듀얼 캐소드 방식에 의한 전압 인가의 개략을 설명하기 위한 도이다.
도 10은, 듀얼 캐소드 방식에 의한 전압 인가의 개략을 설명하기 위한 도이다.
본원 발명의 고주파 전원 장치, 듀얼 캐소드용 전원에 대해 도 1 ~ 도 8을 이용하여 설명한다.
이하, 도 1을 이용하여 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성을 설명하고, 도 2를 이용하여 본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예 및 동작예를 설명하고, 도 3, 4를 이용하여 본원 발명의 듀얼 캐소드용 전원의 구성예 및 제어예를 설명하고, 도 5를 이용하여 본원 발명의 전환 회로의 제1 구성의 변형예를 설명하고, 도 6을 이용하여 본원 발명의 전환 회로의 제2 구성예 및 동작예를 설명하고, 도 7을 이용하여 본원 발명의 전환 회로의 제3 구성예 및 동작예를 설명하고, 도 8을 이용하여 본원 발명의 전환 회로의 제4 구성예 및 동작예를 설명한다.
(본원 발명의 구성)
도 1은 본원 발명의 고주파 전원 장치의 개략 구성을 설명하기 위한 도이며, 도 1 (a)는 개략 구성을 나타내고, 도 1 (b), (c)는 고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작시 및 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하는 상태를 나타내고 있다.
도 1 (a)에 있어서, 고주파 전원 장치(1)는, 교류 전원(2)과, 교류 전원(2)의 전원 전압을 소정 주파수로 변환하여 고주파 전압을 출력하는 고주파 출력 회로(3)와, 고주파 출력 회로(3)가 출력하는 고주파 전압을 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압으로 분압하는 분압 회로(4)를 구비하고, 출력단(A, B)으로부터 서로 역상인 교류 전압을 출력한다.
분압 회로(4)는, 고주파 출력 회로(3)의 출력단(a, b) 사이의 중점(M)을 접지 전위로 하여 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 2개의 용량성 소자를 직렬 접속한 직렬 회로(5)와, 직렬 회로(5)의 적어도 어느 일방의 용량성 소자에 대해, 고주파 출력 회로(3)의 일방의 출력단 및/또는 접지 전위의 접속 상태를 전환하고, 2개의 용량성 소자(Ca, Cb)의 접지 전위에 대한 출력 전압(Va, Vb)의 전압 비율을 가변으로 하여, 고전압과 저전압을 전환하여 출력하는 전환 회로(6)를 구비한다.
고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에는, 출력단(A, B)으로부터 플라즈마 부하에 출력 전압을 공급한다. 플라즈마 부하에의 출력 전압의 공급은, 출력단(A, B)과 챔버 내에 배치한 한 쌍의 전극을 직접 혹은 배선 케이블을 통해 접속함으로써 행한다.
듀얼 캐소드 방식의 전압 인가에서는, 챔버 내에 배치한 한 쌍의 전극에 서로 역상인 교류 전압을 인가한다. 플라즈마 생성은, 챔버 내에서 플라즈마를 착화시키기 위한 이그니션 동작과, 이그니션 동작에 의해 착화된 플라즈마를 유지하는 플라즈마 유지 동작을 한다. 이그니션 동작에서는, 플라즈마를 착화시키기 위해서 챔버 내의 전극에 고전압을 인가한다.
이그니션 동작시:
도 1 (b)는 이그니션 동작시를 나타내고 있다. 본원 발명의 고주파 전원 장치에서는, 이그니션 동작에 의한 챔버 내의 플라즈마 착화에 있어서, 챔버 내에 배치한 한 쌍의 전극의 적어도 어느 일방의 전극에 있어서 착화 상태가 되면 충분하기 때문에, 분압 회로(4)로 분압된 출력 전압이 출력되는 출력단(A, B) 중의 어느 일방의 출력단으로부터 출력되는 출력 전압을 고전압으로 하고, 이 고전압을 일방의 전극에 인가함으로써 플라즈마 착화를 행한다.
이 이그니션 동작시에는, 타방의 출력단으로부터 출력되는 출력 전압은, 일방의 출력단으로부터 출력되는 고전압과 비교하여 저전압이 된다. 이 저전압이 인가된 전극에서는, 인가 전압이 플라즈마 착화에 충분한 전압은 아니기 때문에 플라즈마 착화에는 기여하지 않는다. 한편, 고전압이 인가된 전극에서는 플라즈마 착화 동작이 행해지기 때문에, 이 전극측에서 플라즈마가 착화됨으로써 챔버 내에서는 플라즈마가 생성된다.
도 1 (b)에 나타내는 예는, 전환 회로(6)의 출력 전압을 Va<Vb로 하여, 출력단(A)으로부터 저전압의 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 고전압의 출력 전압(Vb)을 출력하는 예를 나타내고 있다. 출력 전압의 고전압 및 저전압은, 예를 들면, 고전압을 고주파 출력 회로(3)의 출력 전압(Vab)으로 하고, 저전압을 접지 전압으로 할 수 있다. 출력단(A) 및 출력단(B)의 어느 쪽을 고전압 또는 저전압의 출력단으로 할지는, 전환 회로(6)의 설정으로 정할 수 있고, 전환 회로(6)에서의 출력 상태를 전환함으로써 출력단(A)으로부터 고전압의 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 저전압의 출력 전압(Vb)을 출력할 수도 있다.
플라즈마 유지 상태:
도 1 (c)는 플라즈마 유지 상태를 나타내고 있다. 이그니션 동작에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된 후, 챔버 내의 한 쌍의 전극에 플라즈마 유지 전압을 인가하여 생성된 플라즈마를 유지한다. 이때 인가하는 플라즈마 유지 전압은 생성된 플라즈마를 유지하기 위한 것이므로 이그니션 동작시에 인가한 고전압일 필요는 없고 저전압으로 충분하다.
도 1 (c)에 나타내는 예에서는, 전환 회로(6)에 있어서 고주파 출력 회로(3)의 출력 전압(Vab)을 각각 1/2로 분압한 Va(=Vab/2)를 출력 전압(Va)으로서 출력하고, Vb(=Vab/2)를 출력 전압(Vb)으로서 출력하는 예를 나타내고 있다. 여기서, 직렬 회로(5)의 중점(M)이 접지 전위이기 때문에, 출력 전압(Va)과 출력 전압(Vb)은 역상의 관계에 있다.
상기의 도 1 (b), (c)에서는, 고주파 전원 장치(1)가 전압 공급하는 부하로서, 한 쌍의 전극에 대해 서로 역상인 전압을 인가하는 듀얼 캐소드 방식의 플라즈마 부하의 예를 나타내고 있지만, 본원 발명의 고주파 전원 장치가 전압 공급하는 부하는 플라즈마 부하에 한정하지 않고, 서로 역상인 전압이 인가되는 부하에 적용할 수 있고, 부하에 대해 고전압과 저전압을 전환하여 출력할 수 있다.
(본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예 및 동작)
도 2는 본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예 및 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 2는 고주파 출력 회로를 생략하고, 분압 회로가 구비하는 직렬 회로와 전환 회로의 구성예에 대해 나타내고 있다.
도 2 (a)는 개략 구성을 나타내고, 도 2 (b), (c)는 고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작시 및 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하는 상태를 나타내고 있다. 도 2 (d)는 제1 구성의 변형예를 나타내고 있다.
도 2 (a)에 있어서, 분압 회로(14)는 직렬 회로(15)와 전환 회로(16)를 구비하고, 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이의 출력(Vab)을 분압함과 함께 출력 전환을 행하여, 출력단(A)으로부터 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 출력 전압(Vb)을 출력한다.
직렬 회로(15)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)와의 직렬 접속을 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이에 접속함과 함께, 중점(M)을 접지하여 접지 전위로 한다.
전환 회로(16)는 출력단(A) 또는 출력단(B)의 어느 하나와 접지 전위의 사이를 접속 또는 분리하는 개폐 회로로 구성된다. 도 2 (a)에 나타내는 전환 회로(16)는, 출력단(A)과 접지 전위의 사이를 접속/분리하는 개폐 회로의 예이다.
이그니션 동작시:
도 2 (b)에 나타내는 예는, 전환 회로(16)의 출력 전압을 Va<Vb로 하여, 출력단(A)으로부터 저전압의 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 고전압의 출력 전압(Vb)을 출력하는 예를 나타내고 있다. 이그니션 동작시에는, 전환 회로(16)는 개폐 회로를 닫힌 상태(ON 상태)로 하여 출력단(A)을 접지 전위로 전환한다. 이 변경에 의해, 출력단(A)의 출력 전압(Va)은 접지 전압이 되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 파고치로 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
플라즈마 유지 상태:
도 2 (c)는 플라즈마 유지 상태를 나타내고 있다. 이그니션 동작에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된 후, 챔버 내의 한 쌍의 전극에 플라즈마 유지 전압을 인가하여 생성된 플라즈마를 유지한다. 플라즈마 유지 상태에서는, 전환 회로(16)는 개폐 회로를 열린 상태(OFF 상태)로 하여 출력단(A)을 접지 전위로부터 분리한다. 이 변경에 의해, 출력단(A)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치로 위상이 동일상인 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치로 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
도 2 (d)는 제1 구성의 변형예를 나타내고 있다. 도 2 (d)에 나타내는 구성예에서는, 전환 회로(16)의 출력단(B)과 접지 전위의 사이에 개폐 회로를 마련하고, 출력단(B)과 접지 전위의 사이를 접속/분리한다. 도 2 (d)에 나타내는 구성예에서는, 이그니션 동작시에 전환 회로(16)의 개폐 회로를 닫힌 상태(ON 상태)로 하여 출력단(B)을 접지 전위로 전환하여, 출력단(B)의 출력 전압(Vb)을 접지 전압으로 하고, 출력단(A)으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 파고치로 위상이 동일상인 출력 전압(Va)을 출력한다.
(본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예의 개폐 회로의 변형예)
본원 발명의 전환 회로의 제1 구성예의 개폐 회로의 변형예에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 전환 회로의 제1 구성예의 개폐 회로는, 개폐 회로의 고주파 회로에의 접속에 있어서 전기적으로 등가인 복수의 형태로 구성할 수 있다.
도 3 (a)는 개폐 회로의 제1 변형예를 나타내고 있다. 제1 변형예는, 분압 회로(14)에 있어서 개폐 회로(16A)를 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 혹은 고주파 전원 회로의 출력단(A)과 접지 전위의 사이에 마련하는 구성이다.
제1 변형예에 의하면, 개폐 회로(16A)를 닫아서 ON 상태로 함으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)을 접지 전위로 하여, 출력단(A)의 출력 전압(Va)의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단(B)으로부터만 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 출력한다. 한편, 개폐 회로(16A)를 열어서 OFF 상태로 함으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)을 접지 전위로부터 절연 상태로 하고, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압 회로(14)로 분압한 전압(Va)을 출력단(A)으로부터 출력하고, 전압(Vb)을 출력단(B)으로부터 출력한다.
도 3 (b)는 개폐 회로의 제2 변형예를 나타내고 있다. 제2 변형예는, 분압 회로(14)에 있어서 개폐 회로(16B)를 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)과 중점(M)의 사이에 마련하는 구성이다.
제2 변형예에 의하면, 개폐 회로(16B)를 닫아서 ON 상태로 함으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)을 분압 회로의 중점(M)에 접속하여 접지 전위로 하여 출력 전압(Va)의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단(B)으로부터만 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 출력한다. 한편, 개폐 회로(16B)를 열어서 OFF 상태로 함으로써 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)을 중점(M)으로부터 절연 상태로 하여, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 분압 회로(14)로 분압한 전압(Va)을 출력단(A)으로부터 출력하고, 전압(Vb)을 출력단(B)으로부터 출력한다.
도 3 (c)는 개폐 회로의 제3 변형예를 나타내고 있다. 제3 변형예는, 분압 회로(14)에 있어서 개폐 회로(16C)를 일방의 용량성 소자(Ca)에 병렬 접속하는 구성이다. 제3 변형예에 의하면, 개폐 회로(16C)를 닫아서 ON 상태로 함으로써 일방의 용량성 소자(Ca)의 양단 간을 단락하여, 고주파 출력 회로의 일방의 출력단(a) 및 고주파 전원 장치의 출력단(A)을 접지 전위로 하여 출력 전압(Va)의 파고치를 영으로 하고, 타방의 출력단(B)으로부터만 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 출력한다. 한편, 개폐 회로(16C)를 열어서 OFF 상태로 함으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 분압 회로(14)로 분압한 전압(Va)을 출력단(A)으로부터 출력하고, 전압(Vb)을 출력단(B)으로부터 출력한다.
도 3 (a) ~ 도 3 (c)에서는 개폐 회로(16A, 16B, 16C)를 제1 용량성 소자(Ca)측에 마련하는 예를 나타내고 있지만, 제2 용량성 소자(Cb)측에 마련하는 구성으로 해도 좋다.
개폐 회로의 제1 ~ 제3 변형예는 전기적으로 등가인 회로이며, 개폐 회로를 닫음으로써 일방의 출력단의 출력 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 출력단으로부터만 고주파 출력 회로의 출력 전압을 출력하고, 개폐 회로를 엶으로써 고주파 출력 회로의 출력 전압을 분압한 두 개의 전압을 각 출력단으로부터 출력한다.
(본원 발명의 듀얼 캐소드용 전원의 구성예 제어)
본원 발명의 고주파 전원 장치를 구비한 듀얼 캐소드용 전원의 구성 및 제어에 대해 도 4를 이용하여 설명한다.
도 4에 있어서, 듀얼 캐소드용 전원은, 고주파 전원 장치(1)와, 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작 상태와, 착화된 플라즈마를 유지하는 플라즈마 유지 상태의 동작 상태를 제어하는 제어 회로(7)를 구비한다.
고주파 전원 장치(1)는, 고주파 출력 회로(3)와 분압 회로(4)를 구비하고, 분압 회로(4)는 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)를 직렬 접속하여 이루어지는 직렬 회로(5)와 전환 회로(6)를 구비한다.
고주파 출력 회로(3)는, 일 구성예로서 교류 전원(2)의 교류 전압을 정류하는 정류부(3a), 과도적으로 생기는 고전압을 억제하는 보호 회로를 구성하는 스너버 회로(3b), 입력한 직류 전압(Vin)을 소정의 출력 전압(Vc)으로 변환하는 초퍼 회로(3c), 직류 출력을 교류 출력으로 변환하는 인버터 회로(3d), 인버터 회로(3d)의 교류 출력의 전압을 소정 전압으로 변환하는 변압기(3e)를 구비한다.
직렬 회로(5)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)를 직렬 접속하여 구성되어, 출력단(A)과 출력단(B)의 사이에 접속되고, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 중점(M)은 접지되어 있다.
전환 회로(6)는, 출력단(A)측과 접지 전위 사이에 마련한 개폐 회로로 구성되고, 개폐 회로는 출력단(A)으로부터 접지로 향하는 방향을 순방향으로 하는 다이오드(D1)와, 역방향의 다이오드(D2)를 병렬 접속한 스위칭 소자(Q1)의 직렬 회로로 구성되며, 스위칭 소자(Q1)를 ON 상태로 함으로써 출력단(A)측을 접지하여, 출력단(A)의 출력 전압(Va)을 접지 전위로 한다.
도 4에서는 부하로서 플라즈마 발생장치(10)를 나타내고, 배선 케이블(11a, 11b)을 통해 출력단(A) 및 출력단(B)을 플라즈마 발생장치(10)가 구비하는 한 쌍의 전극에 접속한다.
제어 회로(7)는, 초퍼 회로(3c)의 출력 전압(Vc)과, 초퍼 회로(3c)로부터 인버터 회로(3d)에 흐르는 전류(Ic), 및 변압기(3e)로부터 출력단(A, B)을 향하여 흐르는 전류(Io)를 피드백하고, 초퍼 회로(3c) 및 전환 회로(6)의 스위칭 소자(Q1)를 제어한다.
도 5는 제어 회로에 의한 이그니션 동작을 접속하기 위한 플로우차트이다.
전환 회로(6)의 스위칭 소자(Q1)의 제어는, 이그니션 동작시에 스위칭 소자(Q1)를 닫아서 ON 상태로 하여(S1), 출력단(B)으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 출력단(B)으로부터 플라즈마 발생장치(10)의 일방의 전극에 인가하여, 이그니션 동작을 개시한다(S2).
이그니션 동작에 의해 플라즈마가 착화되면, 이그니션 전류(Ii)가 증가된다. 제어 회로(7)는 검출한 전류(Io)를 이그니션 전류(Ii)로서 피드백하여, 플라즈마 착화 상태를 판정하는 설정 전류(Id)와 비교하고, 이그니션 전류(Ii)가 설정 전류(Id)를 초과했을 경우에는(S3), 플라즈마가 착화되었다고 판정하여 스위칭 소자(Q1)를 열어서 OFF 상태로 하고(S4), 출력단(A) 및 출력단(B)으로부터 서로 역상인 전압을 출력하고, 생성된 플라즈마를 유지한다(S5).
(본원 발명의 전환 회로의 제2 구성 및 동작)
도 6은 본원 발명의 전환 회로의 제2 구성예 및 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 6은 고주파 출력 회로를 생략하고, 분압 회로가 구비하는 직렬 회로와 전환 회로의 구성예에 대해 나타내고 있다.
도 6 (a)는 개략 구성을 나타내고, 도 6 (b), (c)는 고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작시 및 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하는 상태를 나타내고 있다. 도 6 (d), (e)는 제2 구성의 변형예를 나타내고 있다.
도 6 (a)에 있어서, 분압 회로(24)는 직렬 회로(25)와 전환 회로(26)를 구비하고, 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이의 출력(Vab)을 분압함과 함께 출력 전환을 행하여, 출력단(A)으로부터 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 출력 전압(Vb)을 출력한다.
직렬 회로(25)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 직렬 접속을 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이에 접속함과 함께, 중점(M)을 스위치(S1)을 통해 접지하여 접지 전위로 할 수 있도록 되어 있다.
전환 회로(26)는, 출력단(A) 또는 출력단(B)의 어느 하나의 출력단과 직렬 회로(25)의 중점(M)을, 접지 전위에 대해 전환하여 접속 또는 분리하는 개폐 회로로 구성된다. 도 6 (a)에 나타내는 전환 회로(26)는, 접점(S1)에 의해 직렬 회로(25)의 중점(M)과 접지 전위의 사이의 접속/분리를 전환하고, 접점(S2)에 의해 출력단(A)과 접지 전위의 사이의 접속/분리를 전환하는 구성예이다.
이그니션 동작시:
도 6 (b)에 나타내는 예는, 전환 회로(26)의 접점(S2)을 접지 전위에 접속하여, 출력단(A)을 접지 전위로 하고, 출력단(B)으로부터 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)와 동일 파고치의 출력 전압(Vb)을 출력하는 예를 나타내고 있다.
이그니션 동작시에는, 전환 회로(26)는 접점(S2)을 접지 전위에 접속하여 출력단(A)을 접지 전위로 전환한다. 이 변경에 의해, 출력단(A)의 출력 전압(Va)은 접지 전압이 되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 파고치로 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
플라즈마 유지 상태:
도 6 (c)는 플라즈마 유지 상태를 나타내고 있다. 이그니션 동작에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된 후, 챔버 내의 한 쌍의 전극에 플라즈마 유지 전압을 인가하여 생성된 플라즈마를 유지한다. 플라즈마 유지 상태에서는, 전환 회로(26)는 접점(S1)를 접지 전위에 접속하고, 출력단(A)을 접지 전위로부터 분리한다. 이 변경에 의해, 출력단(A)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 동일상인 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
도 6 (d), (e)는 제2 구성의 변형예를 나타내고 있다.
도 6 (d)에 나타내는 구성예에서는, 전환 회로(26B)를 출력단(B)과 접지 전위 사이에 마련하여, 출력단(B)과 접지 전위 사이를 접속/분리한다. 도 6 (d)에 나타내는 구성예에서는, 전환 회로(26B)는 접점(S2)을 접지 전위에 접속하여 출력단(B)을 접지 전위로 전환한다. 이 변경에 의해, 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은 접지 전압이 되고, 출력단(A)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 파고치이고 위상이 역상인 출력 전압(Va)이 출력된다.
도 6 (e)에 나타내는 구성예에서는, 직렬 회로의 두 개의 용량성 소자(Ca, Cb)와 두 개의 스위칭 소자(SW1 및 SW2)에 의해 브릿지 회로를 구성함과 함께, 두 개의 용량성 소자의 접속점 및 두 개의 스위칭 소자의 접속점을 모두 접지한다. 이 구성에서는, 전환 회로(26C)의 스위칭 소자(SW1)를 동작시키고 스위칭 소자(SW2)를 OFF 상태로 함으로써 도 6 (a)에 나타낸 구성과 마찬가지의 회로를 구성할 수 있고, 스위칭 소자(SW2)를 동작시키고 스위칭 소자(SW1)를 OFF 상태로 함으로써 도 6 (d)에 나타낸 구성과 마찬가지의 회로를 구성할 수 있다.
(본원 발명의 전환 회로의 제3 구성 및 동작)
도 7은 본원 발명의 전환 회로의 제3 구성예 및 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 7은 고주파 출력 회로를 생략하고, 분압 회로가 구비하는 직렬 회로와 전환 회로의 구성예에 대해 나타내고 있다.
도 7 (a)는 개략 구성을 나타내고, 도 7 (b), (c)는 고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작시 및 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하는 상태를 나타내고 있다.
도 7 (a)에 있어서, 분압 회로(34)는 직렬 회로(35)와 전환 회로(36)를 구비하고, 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이의 출력(Vab)을 분압함과 함께 출력 전환을 행하여, 출력단(A)으로부터 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 출력 전압(Vb)을 출력한다.
전환 회로(36)는, 제2 용량성 소자(Cb)의 단부 및 접지 전위를, 제1 용량성 소자(Ca), 또는 제1 용량성 소자(Ca)와 직렬 접속되는 제3 용량성 소자(Cc)를 전환하여 접속하는 스위칭 소자이다. 도 7 (a)에 나타내는 구성에서는, 접점(S1)에 의해 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 접속/분리를 행하고, 접점(S2)에 의해 제3 용량성 소자(Cc)와 제2 용량성 소자(Cb)의 접속/분리를 행한다.
제3 용량성 소자(Cc)는 제1 용량성 소자(Ca)와 직렬 접속되어 있기 때문에, 접점(S1)측으로 전환한 경우에는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)에 의해 직렬 회로(35)가 형성되고, 그 중점은 접지 전위가 된다. 또한, 접점(S2)측으로 전환한 경우에는, 제1 용량성 소자(Ca), 제3 용량성 소자(Cc), 및 제2 용량성 소자(Cb)에 의해 직렬 회로(35)가 형성되고, 제3 용량성 소자(Cc)와 제2 용량성 소자(Cb)의 접속점은 접지 전위가 된다.
전환 회로(36)는, 접점(S1)과 접점(S2)을 전환함으로써 용량성 소자를 직렬 접속하여 이루어지는 직렬 회로의 접지 전위에 대한 용량비를 전환하고, 이로써 직렬 회로의 양단에 인가되는 교류 전압의 분압 비율을 변경하여, 출력단(A) 및 출력단(B)으로부터 출력하는 출력 전압을 전환할 수 있다.
전환 회로(36)에 있어서 접점(S2)측으로 전환한 경우에는, 직렬 회로(35)는, 접지 전위에 대해 출력단(A)측은 용량성 소자(Ca)와 용량성 소자(Cc)의 직렬 회로가 되고 출력단(B)측은 제2 용량성 소자(Cb)가 되기 때문에, 각 용량성 소자의 용량이 동일한 경우에는, 분압에 의해 출력단(A)의 출력 전압(Va)은 고전압이 되고, 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은 저전압이 된다.
한편, 전환 회로(36)에 있어서 접점(S1)측으로 전환한 경우에는, 직렬 회로(35)는, 접지 전위에 대해 출력단(A)측은 용량성 소자(Ca)가 되고 출력단(B)측은 제2 용량성 소자(Cb)가 되기 때문에, 양 용량성 소자의 용량이 동일한 경우에는, 분압에 의해 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 전압이 된다.
도 7 (a)에 나타내는 구성예는, 전환 회로(36)에 의해 출력단(A)측에 제1 용량성 소자(Ca)와 제3 용량성 소자(Cc)의 직렬 회로를 형성하는 예를 나타내고 있지만, 접속 관계를 반전시켜서, 전환 회로(36)에 의해 출력단(B)측에 제2 용량성 소자(Cb)와 제3 용량성 소자(Cc)의 직렬 회로를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
이그니션 동작시:
도 7 (b)에 나타내는 예는, 전환 회로(36)의 접점(S2)측에 접지 전위를 접속하여, 제1 용량성 소자(Ca)와 제3 용량성 소자(Cc)의 직렬 회로와 제2 용량성 소자(Cb)를 접지 전위를 중점으로 하여 접속하는 직렬 회로를 형성하는 예를 나타내고 있다.
이그니션 동작시에는, 전환 회로(36)는 접점(S2)측에 접지 전위를 접속한다. 이 접속에 의해, 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 제1 용량성 소자(Ca) 및 제3 용량성 소자(Cc)의 직렬 회로와 제2 용량성 소자(Cb)의 용량비에 기초하여 분압한 파고치가 되고, 각각 역위상으로 출력된다. 도 7 (b)에 나타내는 예에서는, 출력단(A)에서는 고전압의 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 저전압의 출력 전압(Vb)이 출력된다. 출력 전압(Va)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2보다는 높은 전압이 되기 때문에, 플라즈마 착화가 용이해진다.
플라즈마 유지 상태:
도 7 (c)는 플라즈마 유지 상태를 나타내고 있다. 이그니션 동작에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된 후, 챔버 내의 한 쌍의 전극에 플라즈마 유지 전압을 인가하여 생성된 플라즈마를 유지한다. 플라즈마 유지 상태에서는, 전환 회로(36)는 접점(S1)측에 접지 전위를 접속한다. 이 변경에 의해, 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 용량비에 기초하여 분압한 파고치가 되고, 출력단(A)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 동상인 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
(본원 발명의 전환 회로의 제4 구성 및 동작)
도 8은 본원 발명의 전환 회로의 제4 구성예 및 동작을 설명하기 위한 도이다. 도 8은 고주파 출력 회로를 생략하고, 분압 회로가 구비하는 직렬 회로와 전환 회로의 구성예에 대해 나타내고 있다.
도 8 (a)는 개략 구성을 나타내고, 도 8 (b), (c)는 고주파 전원 장치로부터 플라즈마 부하에 전압 공급할 때에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작시 및 플라즈마 착화 후에 플라즈마를 유지하는 상태를 나타내고 있다.
도 8 (a)에 있어서, 분압 회로(44)는 직렬 회로(45)와 전환 회로(46)를 구비하고, 고주파 출력 회로의 출력단(a, b) 사이의 출력(Vab)을 분압함과 함께 출력 전환을 행하여, 출력단(A)으로부터 출력 전압(Va)을 출력하고, 출력단(B)으로부터 출력 전압(Vb)을 출력한다.
전환 회로(46)는, 제1 용량성 소자(Ca) 또는 제2 용량성 소자(Cb)에 대해 제3 용량성 소자(Cc)의 병렬 접속과 분리를 전환하는 스위칭 소자이다.
도 8 (a)에 나타내는 구성에서는, 제2 용량성 소자(Cb)에 대해 제3 용량성 소자(Cc)를 병렬 접속 혹은 분리하는 예를 나타내고 있다.
제3 용량성 소자(Cc)를 제2 용량성 소자(Cb)에 대해 병렬 접속했을 경우에는, 직렬 회로(45)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb) 및 제3 용량성 소자(Cc)의 병렬 회로를 직렬 접속하여 직렬 회로를 형성하고, 직렬 회로의 중점을 접지 전위로 하고 있다.
또한, 제3 용량성 소자(Cc)를 제2 용량성 소자(Cb)와의 병렬 접속으로부터 분리했을 경우에는, 직렬 회로(45)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)와의 직렬 회로가 되고, 중점을 접지 전위로 하고 있다.
전환 회로(46)는, 스위칭 소자(SW)를 전환함으로써 용량성 소자를 직렬 접속하여 이루어지는 직렬 회로의 접지 전위에 대한 용량비를 전환하고, 이로써 직렬 회로의 양단에 인가되는 교류 전압의 분압 비율을 변경하여, 출력단(A) 및 출력단(B)으로부터 출력하는 출력 전압을 전환할 수 있다.
전환 회로(46)에 있어서 스위칭 소자(SW)를 닫았을 경우에는, 직렬 회로(45)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb) 및 제3 용량성 소자(Cc)의 병렬 회로를 직렬 접속한 직렬 회로가 되고, 각 용량성 소자의 용량이 동일한 경우에는, 분압에 의해 출력단(A)의 출력 전압(Va)은 고전압이 되고, 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은 저전압이 된다.
한편, 전환 회로(46)에 있어서 스위칭 소자(SW)를 열었을 경우에는, 직렬 회로(45)는, 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)를 직렬 접속한 직렬 회로가 되고, 양 용량성 소자의 용량이 동일한 경우에는, 분압에 의해 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 전압이 된다.
도 8 (a)에 나타내는 구성예는, 전환 회로(46)에 의해 제2 용량성 소자(Cb)에 제3 용량성 소자(Cc)를 병렬 접속하는 예를 나타내고 있지만, 접속 관계를 반전시켜서, 전환 회로(46)에 의해 제1 용량성 소자(Ca)에 제3 용량성 소자(Cc)를 병렬 접속하는 구성으로 해도 좋다.
이그니션 동작시:
도 8 (b)에 나타내는 예는, 전환 회로(46)의 스위칭 소자(SW)를 닫아서 제3 용량성 소자(Cc)를 제2 용량성 소자(Cb)에 병렬 접속하여 병렬 회로를 형성하고, 제1 용량성 소자(Ca)와 병렬 회로의 직렬 회로를 형성하여, 제1 용량성 소자(Ca)와 병렬 회로에 접점을 접지 전위로 하는 예를 나타내고 있다.
이그니션 동작시에는, 전환 회로(46)는 스위칭 소자(SW)를 닫고, 이로써, 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb) 및 제3 용량성 소자(Cc)의 병렬 회로의 용량비에 기초하여 분압한 파고치가 되고, 각각 역위상으로 출력된다. 도 8 (b)에 나타내는 예에서는, 출력단(A)에서는 고전압의 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 저전압의 출력 전압(Vb)이 출력된다. 출력 전압(Va)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2보다는 높은 전압이 되기 때문에, 플라즈마 착화가 용이해진다.
플라즈마 유지 상태:
도 8 (c)는 플라즈마 유지 상태를 나타내고 있다. 이그니션 동작에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된 후, 챔버 내의 한 쌍의 전극에 플라즈마 유지 전압을 인가하여 생성된 플라즈마를 유지한다. 플라즈마 유지 상태에서는, 전환 회로(46)는 스위칭 소자(SW)를 연다. 이 변경에 의해, 출력단(A)의 출력 전압(Va)과 출력단(B)의 출력 전압(Vb)은, 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)을 제1 용량성 소자(Ca)와 제2 용량성 소자(Cb)의 용량비에 기초하여 분압한 파고치가 되고, 출력단(A)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 동상인 출력 전압(Va)이 출력되고, 출력단(B)에서는 고주파 출력 회로의 출력 전압(Vab)의 1/2의 파고치이고 위상이 역상인 출력 전압(Vb)이 출력된다.
다만, 상기 실시형태 및 변형예에 있어서의 기술은, 본 발명에 관한 고주파 전원 장치 및 듀얼 캐소드 전원의 일례이며, 본 발명은 각 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 기초하여 여러 가지 변형하는 것이 가능하고, 이것들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 고주파 전원 장치 및 듀얼 캐소드용 전원은, 챔버 내의 한 쌍의 전극을 구비한 성막 장치나 스퍼터링 장치 등, 서로 역상인 교류 전압을 인가하는 용도에 적용할 수 있다.
A, B: 출력단
Cla, Clb: 커패시턴스
Ca: 용량성 소자
Cb: 용량성 소자
D1, D2: 다이오드
Ic: 전류
Id: 설정 전류
Ii: 이그니션 전류
Io: 전류
Lla, Llb: 인덕턴스
M: 중점
Q1: 스위칭 소자
S1, S2: 접점
SW: 스위칭 소자
SW1: 스위칭 소자
SW2: 스위칭 소자
Va, Vb: 출력 전압
Vab: 출력 전압
Vc: 소정 출력 전압
Vin: 직류 전압
a, b: 출력단
1: 고주파 전원 장치
2: 교류 전원
3: 고주파 출력 회로
3a: 정류부
3b: 스너버 회로
3c: 초퍼 회로
3d: 인버터 회로
3e: 변압기
4: 분압 회로
5: 직렬 회로
6: 전환 회로
7: 제어 회로
10: 플라즈마 발생장치
11a, 11b: 배선 케이블
12: 전환 회로
14: 분압 회로
15: 직렬 회로
16: 전환 회로
16A, 16B, 16C: 개폐 회로
24: 분압 회로
25: 직렬 회로
26: 전환 회로
34: 분압 회로
35: 직렬 회로
36: 전환 회로
44: 분압 회로
45: 직렬 회로
46: 전환 회로
101: 전극
102: 전극
103: 고주파 전원
104: 고주파 전원
105: 스위칭 유닛
111, 112: 전극
113: 고주파 전원
115: 스위칭 회로
116: 교류 전원
121: 고주파 전원 장치
122: 고주파 출력 회로
123: 변압기
124: 분압 회로
125, 126: 용량성 소자
130: 플라즈마 발생장치
131, 132: 전극
141, 142: 배선 케이블

Claims (7)

  1. 두 개의 출력단으로부터 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압을 출력하는 고주파 전원 장치로서,
    교류 전원과,
    상기 교류 전원의 전원 전압을 소정 주파수로 변환하여 고주파 전압을 출력하는 고주파 출력 회로와,
    상기 고주파 출력 회로가 출력하는 고주파 전압을 접지 전위에 대해 서로 역상인 교류 전압으로 분압하는 분압 회로
    를 구비하고,
    상기 분압 회로는,
    상기 고주파 출력 회로의 출력단 사이의 중점을 접지 전위로 하여 제1 용량성 소자와 제2 용량성 소자의 2개의 용량성 소자를 직렬 접속한 직렬 회로와,
    상기 직렬 회로의 적어도 어느 일방의 용량성 소자에 있어서, 상기 용량성 소자의 출력단측 또는 중점측에 대하여, 상기 고주파 출력 회로의 일방의 출력단 및 접지 중 적어도 어느 하나를 전환하여 접속하고, 상기 2개의 용량성 소자의 접지 전위에 대한 양단 전압의 전압 비율을 가변으로 하여, 고전압과 저전압을 전환하여 출력하는 전환 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 회로는,
    상기 직렬 회로의 2개의 용량성 소자 중의 적어도 어느 일방의 용량성 소자의 양단 사이에 있어서, 상기 고주파 출력 회로의 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단과 접지 전위의 사이를 단락 또는 개방하는 개폐 회로를 구비하고,
    상기 개폐 회로의 단락 동작은, 상기 고주파 출력 회로의 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 하며,
    상기 개폐 회로의 개방 동작은, 상기 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 상기 제1 용량성 소자 및 제2 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 하는 것
    을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 개폐 회로를,
    상기 고주파 출력 회로의 일방의 출력단과 접지 전위의 사이, 또는 상기 고주파 출력 회로의 일방의 출력단과 상기 중점의 사이에 마련하거나, 혹은
    상기 일방의 용량성 소자에 병렬 접속한 것
    을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 회로는,
    상기 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 중점 및 상기 고주파 출력 회로의 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단에 대해, 접지 전위를 전환하여 접속하는 변환 스위치를 구비하고,
    상기 변환 스위치에 있어서,
    상기 직렬 회로의 2개의 용량성 소자의 중점에 대한 접지 전위의 전환은, 상기 고주파 출력 회로의 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 영 전압으로 하고, 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압을 고주파 출력 회로의 출력 전압으로 하고,
    상기 고주파 출력 회로의 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단에 대한 접지 전위의 전환은, 상기 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 상기 제1 용량성 소자 및 제2 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 하는 것
    을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 회로는,
    상기 직렬 회로의 2개의 용량성 소자 중의 어느 일방의 용량성 소자에 대해 제3 용량성 소자를 직렬 접속하는 변환 스위치를 구비하고,
    상기 변환 스위치에 의한 전환에 있어서,
    상기 제3 용량성 소자의 직렬 접속은, 상기 고주파 출력 회로의 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치를 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치보다 높게 하고,
    상기 제3 용량성 소자의 분리는, 상기 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 상기 제1 용량성 소자 및 제2 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 하는 것
    을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전환 회로는,
    상기 직렬 회로의 2개의 용량성 소자 중의 어느 일방의 용량성 소자에 대해 제4 용량성 소자를 병렬 접속하는 변환 스위치를 구비하고,
    상기 변환 스위치에 의한 전환에 있어서,
    상기 제4 용량성 소자의 병렬 접속은, 상기 일방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치를 상기 고주파 출력 회로의 타방의 용량성 소자측의 출력단 전압의 파고치보다 높게 하고,
    상기 제4 용량성 소자의 분리는, 상기 고주파 출력 회로의 양쪽 모두의 용량성 소자측의 출력단 전압을, 고주파 출력 회로의 출력 전압을 상기 제1 용량성 소자 및 제2 용량성 소자의 용량에 대응하여 분압한 분압 전압으로 하는 것
    을 특징으로 하는 고주파 전원 장치.
  7. 플라즈마 챔버 내의 2개의 전극에 서로 역상인 교류 전압을 인가하는 듀얼 캐소드용 전원으로서,
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 고주파 전원 장치와,
    플라즈마 챔버 내에서 플라즈마를 착화시키는 이그니션 동작 상태와, 착화된 플라즈마를 유지하는 플라즈마 유지 상태의 동작 상태를 제어하는 제어 회로
    를 구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 전극에 흐르는 전류에 기초하여 상기 전환 회로를 제어하여 이그니션 동작 상태의 고전압을 출력하는 전압 비율과, 플라즈마 유지 상태의 저전압을 출력하는 전압 비율을 변경하고,
    상기 이그니션 동작 상태에 있어서, 상기 2개의 전극 중의 플라즈마를 착화시키는 전극의 전압 비율을 높이고,
    상기 플라즈마 유지 상태에 있어서, 상기 2개의 전극의 전압 비율을 균등화하고,
    상기 이그니션 동작 상태에 있어서, 플라즈마를 착화시키는 상기 전극에 흐르는 전류가 설정치를 초과했을 때 상기 전환 회로에 의한 접속의 전환에 의해 플라즈마 유지 상태로 전환하는 것
    을 특징으로 하는 듀얼 캐소드용 전원.
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