KR20110100595A - 자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체, 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체, 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110100595A
KR20110100595A KR1020110019384A KR20110019384A KR20110100595A KR 20110100595 A KR20110100595 A KR 20110100595A KR 1020110019384 A KR1020110019384 A KR 1020110019384A KR 20110019384 A KR20110019384 A KR 20110019384A KR 20110100595 A KR20110100595 A KR 20110100595A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high frequency
variable
matching
impedance
capacitance
Prior art date
Application number
KR1020110019384A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101711667B1 (ko
Inventor
미츠토시 아시다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20110100595A publication Critical patent/KR20110100595A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101711667B1 publication Critical patent/KR101711667B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/08—Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하는 일없이, 헌팅을 확실하고 또한 효과적으로 억제하는 것이다.
본 발명에 있어서, 컨트롤러(90)는 임피던스 측정부(84)로부터 얻어지는 부하측 임피던스의 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm을 각각 소정의 절대값 기준값 ZMS 및 위상 기준값 ZθS에 가급적으로 근접시키도록, 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88)를 거쳐서 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량을 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부(100, 102)와, 제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110)와, 이득 제어부(112)를 갖고 있다. 이득 제어부(112)는 제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110)로부터 각각 얻어지는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거하여, 제 1 및 제 2 정합 조절부(100, 102)에 있어서의 비례 이득의 적어도 한쪽을 가변 제어한다.

Description

자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체, 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치{AUTOMATIC MATCHING METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM, AUTOMATIC MATCHING UNIT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 고주파 전원과 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하기 위한 자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체, 자동 정합 장치 및 이것을 이용하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다．
반도체 디바이스나 FPD(Flat Panel Display)의 제조 프로세스에는 플라즈마를 이용하여 에칭, 퇴적, 산화, 스퍼터링 등의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 많이 사용되고 있다. 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마의 생성에 고주파를 이용하는 경우에는 챔버의 안 또는 밖에 고주파 전극(또는 안테나)을 배치하여, 고주파 급전부로부터 해당 고주파 전극에 일정 주파수(통상 13.56㎒ 이상)의 고주파를 급전(給電)하도록 하고 있다. 또한, 플라즈마로부터 피처리 기판에 입사하는 이온의 에너지를 자유롭게 제어하는 경우에는 기판을 지지하는 탑재대에 고주파 전극을 사용하고, 고주파 급전부로부터 해당 고주파 전극에 일정 주파수(통상 13.56㎒ 이하)의 고주파를 급전하도록 하고 있다.
이러한 종류의 고주파 급전부에는 고주파를 출력하는 고주파 전원 뿐만 아니라, 고주파 전원측의 임피던스와 부하측(전극, 플라즈마, 챔버)의 임피던스의 사이에서 정합(매칭)을 취하기 위한 정합 장치도 이용된다. 고주파 전원 및 전송 케이블은 통상 50Ω의 순 저항 출력이 되도록 설계되기 때문에, 정합 회로도 포함시킨 부하측의 임피던스가 50Ω이 되도록, 즉 반사파의 전력이 최소로 되도록, 정합 장치내의 임피던스가 설정 또는 조절된다.
일반적으로, 플라즈마 처리 장치에 이용되는 정합 장치는 복수의 가변 리액턴스 소자를 포함하고, 스테핑 모터 등에 의해 가변 리액턴스 소자의 리액턴스 또는 조정 포지션을 선택하는 것에 의해, 부하측 임피던스를 가변 제어할 수 있는 자동 정합 장치로서 구성되어 있다.
이러한 종류의 자동 정합 장치는 플라즈마 처리중에 압력변동 등에 의해서 플라즈마 부하의 임피던스가 변경되면, 그들 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변해서 자동적으로 부하측 임피던스를 조정하여 정합 포인트(50Ω)에 맞추도록 되어 있다. 이 오토 매칭을 실행하기 위해, 자동 정합 장치는 부하측 임피던스를 측정하는 회로나, 부하측 임피던스의 측정값을 정합 포인트(50Ω)에 일치시키도록 스테핑 모터를 통해 각 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변 제어하는 컨트롤러 등을 구비하고 있다.
일반적으로, 이러한 종류의 자동 정합 장치는 정합 회로내에, 가변 리액턴스 소자로서, 고주파 전원에 대해 부하와 병렬 및 직렬로 각각 접속되는 2개의 가변 콘덴서를 구비한다. 여기서, 부하와 병렬로 접속되는 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량은 주로 부하측 임피던스의 절대값을 조정하기 위해 가변된다. 한편, 부하와 직렬로 접속되는 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량은 주로 부하측 임피던스의 위상(RF 전압과 RF 전류의 위상차)을 조정하기 위해 가변된다.
전형적인 종래의 자동 정합 장치는 임피던스 측정 회로로부터 얻어지는 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값을 정합 포인트의 값 즉 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량(용량 포지션)을 스텝적으로 가변하고, 위상 오차를 0에 근접시키도록 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량(용량 포지션)을 스텝적으로 가변하도록 하고 있다(예를 들면 특허문헌 1).
일본국 특허공개공보 평성10-209789호
플라즈마 처리 장치에 있어서는 챔버내의 압력 변동 등에 의해서 플라즈마 부하의 임피던스가 동적이고 또한 부정(不定)적으로 변화하기 쉽다. 이 때문에, 자동 정합 장치는 부하측 임피던스의 변화에 신속하고 또한 정확하게 추종할 수 있는 오토 매칭 동작을 요구받고 있다.
그 점에서, 상기와 같은 종래의 자동 정합 장치에 있어서는 임피던스 측정 회로로부터 얻어지는 부하측 임피던스의 측정값에 따라 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량(용량 포지션)을 각각 가변하는 제 1 및 제 2 피드백 제어계가 항상 일정한 비례 이득(비례 감도)으로 동작하도록 되어 있다.
그런데, 부하측 임피던스가 정합 포인트 부근에 있어서 제 2 피드백 제어계에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량, 특히 위상의 변화량이 현저하게 커지는 방향으로 변동하며, 헌팅(hunting)이 일어나기 쉬워지는 경우가 있다. 이 때문에, 제 1 피드백 제어계의 비례 이득에 비해 상대적으로 제 2 피드백 제어계의 비례 이득을 미리 내려 두는 조정도 실행되고 있다. 그러나, 그것에 의해서, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하고 있으며, 본질적인 해결법으로는 되어 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이며, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않고, 헌팅을 확실하고 또한 효과적으로 억제하도록 한 자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 및 자동 정합 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 오토 매칭 기능의 개선에 의해, 고주파를 이용하는 플라즈마 생성 혹은 이온 인입 제어의 기능을 향상시키고, 더 나아가서는 플라즈마 프로세스의 재현성 및 신뢰성을 향상시키는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 자동 정합 방법은 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 방법으로서, 상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 공정과, 상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하는 동시에, 주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 직접 또는 간접적으로 모니터하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 따라, 상기 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변하는 제 1 피드백 제어계 및 상기 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변하는 제 2 피드백 제어계의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 공정을 갖는다.
또한, 본 발명에 있어서의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에, 청구항 1에 기재된 자동 정합 방법이 실행되도록 자동 정합 장치를 제어한다.
상기 자동 정합 방법 또는 상기 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스에 따라, 제 1 피드백 제어계에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량과 제 2 피드백 제어계에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량의 사이에 큰 언밸런스를 발생하여, 헌팅을 일으키기 쉬운 경우에 유효하다. 즉, 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 의거하여, 제 1 피드백 제어계 및 제 2 피드백 제어계의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 것에 의해, 상기와 같은 부하측 임피던스 변화율의 언밸런스를 보상하는 것이 가능하고, 그것에 의해서 오토 매칭에 있어서의 헌팅을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 적응 제어에 의해서 비례 이득을 조건적으로 가변하므로, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않아도 좋다.
본 발명의 제 1 관점에 있어서의 자동 정합 장치는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서, 상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와, 주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 리액턴스 소자와, 상기 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와, 주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 리액턴스 소자와, 상기 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와, 상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와, 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 직접 또는 간접적으로 모니터하는 리액턴스 모니터부와, 상기 리액턴스 모니터로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 따라, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는다.
상기 제 1 관점에 있어서의 자동 정합 장치는 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스에 따라, 제 1 정합 조절부에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량과 제 2 정합 조절부에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량의 사이에 큰 언밸런스를 발생하여, 헌팅을 일으키기 쉬운 경우에 정확하게 대처할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 의거하여, 제 1 정합 조절부 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 것에 의해, 상기와 같은 부하측 임피던스 변화율의 언밸런스를 보상하는 것이 가능하고, 그것에 의해서 오토 매칭에 있어서의 헌팅을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 적응 제어에 의해서 비례 이득을 가변하므로, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않아도 좋다.
본 발명의 제 2 관점에 있어서의 자동 정합 장치는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서, 상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와, 주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 콘덴서와, 상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와, 주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 콘덴서와, 상기 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와, 상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와, 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 각각의 정전 용량을 직접 또는 간접적으로 모니터하는 정전 용량 모니터부와, 상기 정전 용량 모니터부로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값에 따라, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는다.
본 발명의 제 3 관점에 있어서의 자동 정합 장치는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서, 상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 병렬로 접속되는 제 1 가변 콘덴서와, 상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와, 상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 직렬로 접속되는 제 2 가변 콘덴서와, 상기 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와, 상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와, 상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와, 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 각각의 정전 용량을 직접 또는 간접적으로 모니터하는 정전 용량 모니터부와, 상기 정전 용량 모니터부로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값에 의거하여, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는다.
상기 제 2 또는 제 3 관점에 있어서의 자동 정합 장치는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량에 따라, 제 1 정합 조절부에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량과, 제 2 정합 조절부에 있어서의 1스텝당 부하측 임피던스의 변화량의 사이에 큰 언밸런스를 발생하여, 헌팅을 일으키기 쉬운 경우에 정확하게 대처할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 리액턴스의 정전 용량에 의거하여, 제 1 정합 조절부 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 것에 의해, 상기와 같은 부하측 임피던스 변화율의 언밸런스를 보상하는 것이 가능하고, 그것에 의해서 오토 매칭에 있어서의 헌팅을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 적응 제어에 의해서 비례 이득을 가변하므로, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않아도 좋다.
본 발명의 제 1 관점에 있어서의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 출납 가능하게 수용하는 진공배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리용기내에서 고주파 방전에 의해 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, 상기 고주파 방전에 이용되는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과, 상기 고주파 전원과 상기 플라즈마 생성부의 사이에 접속되는 본 발명의 자동 정합 장치를 갖는다.
본 발명의 제 2 관점에 있어서의 플라즈마 처리 장치는 피처리 기판을 출납 가능하게 수용하는 진공 배기 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리용기내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와, 상기 처리용기내에서 상기 기판을 탑재하여 유지하는 전극과, 상기 플라즈마로부터 상기 전극상의 상기 기판에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는데 이용되는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과, 상기 고주파 전원과 상기 전극의 사이에 접속되는 본 발명의 자동 정합 장치를 갖는다.
본 발명의 자동 정합 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 또는 자동 정합 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 정합 속도의 불필요한 저하를 초래하는 일 없이, 헌팅을 확실하고 또한 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 따르면, 본 발명의 자동 정합 장치를 구비하는 것에 의해, 고주파를 이용하는 플라즈마 생성 혹은 이온 인입 제어의 기능을 향상시키고, 더 나아가서는 플라즈마 프로세스의 재현성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 종단면도.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치에 적용한 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 자동 정합 장치의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도.
도 3은 제 1 실시예에 있어서의 컨트롤러의 주요한 기능을 나타내는 블럭도.
도 4a~4e는 상기 자동 정합 장치에 있어서의 부하측 임피던스 변화율 특성(C1 가변, C2 고정)을 나타내는 그래프.
도 5a~5e는 상기 자동 정합 장치에 있어서의 부하측 임피던스 변화율 특성(C1 고정, C2 가변)을 나타내는 그래프.
도 6a는 상기 자동 정합 장치에 있어서의 -C1 2/α＊C2 2 특성(C1 가변, C2 고정)을 나타내는 그래프.
도 6b는 상기 자동 정합 장치에 있어서의 -C1 2/α＊C2 2 특성(C1 고정, C2 가변)을 나타내는 그래프.
도 7a는 제 2 실시예의 정합 알고리즘에 있어서, 동작점을 이동시키기 위해 가능한 1번째의 기본 이동 패턴을 나타내는 도면.
도 7b는 상기 정합 알고리즘에 있어서, 동작점을 이동시키기 위해 가능한 2번째의 기본 이동 패턴을 나타내는 도면.
도 7c는 상기 정합 알고리즘에 있어서, 동작점을 이동시키기 위해 가능한 3번째의 기본 이동 패턴을 나타내는 도면.
도 7d는 상기 정합 알고리즘에 있어서, 동작점을 이동시키기 위해 가능한 4번째의 기본 이동 패턴을 나타내는 도면.
도 8은 상기 정합 알고리즘의 방법을 모식적으로 나타내는 도면.
도 9a는 상기 정합 알고리즘에서 이용하는 제어 논리를 도해로 설명하기 위한 도면.
도 9b는 상기 정합 알고리즘에서 이용하는 제어 논리를 도해로 설명하기 위한 도면.
도 10은 제 2 실시예에 의한 컨트롤러의 주요한 기능을 나타내는 블럭도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1에, 본 발명의 자동 정합 장치를 바람직하게 적용할 수 있는 일예로서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 이 플라즈마 처리 장치는 RF 하부 2주파 인가 방식의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 챔버(처리 용기)(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
챔버(10)내에는 피처리 기판으로서 예를 들면 반도체 웨이퍼 W를 탑재하는 원판형상의 하부 전극 또는 서셉터(12)가 마련되어 있다. 이 서셉터(12)는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 절연성의 통형상 유지부(14)를 거쳐서 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장하는 통형상 지지부(16)에 지지되어 있다. 통형상 유지부(14)의 상면에는 서셉터(12)의 상면을 환상으로 둘러싸는 예를 들면 석영이나 실리콘으로 이루어지는 포커스 링(18)이 배치되어 있다.
챔버(10)의 측벽과 통형상 지지부(16)의 사이에는 배기로(20)가 형성되고, 이 배기로(20)의 입구 또는 도중에 환상의 배플판(22)이 부착되는 동시에 바닥부에 배기구(24)가 마련되어 있다. 이 배기구(24)에 배기관(26)을 거쳐서 배기 장치(28)가 접속되어 있다. 배기 장치(28)는 진공 펌프를 갖고 있으며, 챔버(10)내의 처리공간을 소정의 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽에는 반도체 웨이퍼 W의 반입출구를 개폐하는 게이트밸브(30)가 부착되어 있다.
서셉터(12)에는 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(32)이 제 1 정합기(34) 및 급전봉(36)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 이 제 1 고주파 전원(32)은 용량 결합형 플라즈마의 생성에 적합한 소정의 주파수 예를 들면 40㎒의 제 1 고주파 RFH를 출력한다. 제 1 정합기(34)는 제 1 고주파 전원(32)과 부하(주로 서셉터, 플라즈마, 챔버)의 사이에서 임피던스의 정합을 취한다. 또, 챔버(10)의 천장부에는 후술하는 샤워헤드(38)가 접지 전위의 상부 전극으로서 마련되어 있다. 따라서, 제 1 고주파 전원(32)으로부터의 제 1 고주파는 서셉터(12)와 샤워헤드(38)의 사이에 용량적으로 인가된다.
또한, 서셉터(12)에는 이온 인입용의 제 2 고주파 전원(70)이 제 2 정합기(72) 및 급전봉(36)을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 이 제 2 고주파 전원(70)은 서셉터(12)상의 반도체 웨이퍼 W에 인입되는 이온의 에너지를 제어하는데 적합한 소정의 주파수 예를 들면 3.2㎒의 제 2 고주파 RFL을 출력한다. 제 2 정합기(72)는 제 2 고주파 전원(70)과 부하(주로, 서셉터, 플라즈마, 챔버)의 사이에서 임피던스의 정합을 취한다.
서셉터(12)의 상면에는 반도체 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전 척(40)이 마련되어 있다. 이 정전 척(40)은 도전막으로 이루어지는 전극(40a)을 한 쌍의 절연막(40b, 40c)의 사이에 배치한 것이며, 전극(40a)에는 직류 전원(42)이 스위치(43)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(42)으로부터의 직류 전압에 의해, 정전기력으로 반도체 웨이퍼 W를 척 상에 흡착 유지할 수 있다.
서셉터(12)의 내부에는 예를 들면 원주방향으로 연장하는 냉매실(44)이 마련되어 있다. 이 냉매실(44)에는 칠러 유닛(46)으로부터 배관(48, 50)을 거쳐서 소정 온도의 냉매 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해서 정전 척(40)상의 반도체 웨이퍼 W의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(52)로부터의 전열 가스 예를 들면 He 가스가, 가스 공급 라인(54)을 거쳐서 정전 척(40)의 상면과 반도체 웨이퍼 W의 이면의 사이에 공급된다.
천장부의 샤워헤드(38)는 다수의 가스 통기 구멍(56a)을 갖는 하면의 전극판(56)과, 이 전극판(56)을 착탈 가능롭게 지지하는 전극 지지체(58)를 갖는다. 전극 지지체(58)의 내부에 버퍼실(60)이 마련되고, 이 버퍼실(60)의 가스 도입구(60a)에는 처리 가스 공급부(62)로부터의 가스 공급 배관(64)이 접속되어 있다.
주 제어부(68)는 이 플라즈마 에칭 장치내의 각 부 예를 들면 배기 장치(28), 제 1 고주파 전원(32), 제 1 정합기(34), 정전 척용의 스위치(43), 칠러 유닛(46), 전열 가스 공급부(52), 처리 가스 공급부(62), 제 2 고주파 전원(70) 및 제 2 정합기(72) 등의 동작을 통괄해서 제어한다.
이 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭을 실행하기 위해서는 우선, 게이트밸브(30)를 열림 상태로 하여 가공 대상의 반도체 웨이퍼 W를 챔버(10)내에 반입하여, 정전 척(40)의 위에 탑재한다. 그리고, 처리 가스 공급부(62)로부터 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10)내에 도입하고, 배기 장치(28)에 의해 챔버(10)내의 압력을 설정값으로 한다. 또한, 제 1 고주파 전원(32)으로부터 소정의 파워로 출력되는 제 1 고주파 RFH를 제 1 정합기(34)를 거쳐서 서셉터(12)에 공급하는 동시에, 제 2 고주파 전원(70)으로부터 소정의 파워로 출력되는 제 2 고주파 RFL을 제 2 정합기(72)를 거쳐서 서셉터(12)에 공급한다. 또한, 전열 가스 공급부(52)로부터 정전 척(40)과 반도체 웨이퍼 W의 사이의 접촉 계면에 전열 가스(He 가스)를 공급하는 동시에, 스위치(43)를 온으로 해서 직류 전원(42)으로부터 고압의 직류 전압을 정전 척(40)의 전극(40a)에 인가하여, 정전 척(40)의 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉 계면에 감금한다. 샤워헤드(38)로부터 토출된 에칭 가스는 양 전극(12, 38)간의 고주파 방전에 의해서 플라즈마화되고, 이 플라즈마에서 생성되는 래디컬이나 이온에 의해서 반도체 웨이퍼 W의 주면이 에칭된다.
이 플라즈마 에칭 장치에 있어서는 플라즈마 생성용의 고주파 급전부에 포함되는 제 1 정합기(34) 및 이온 인입용의 고주파 급전부에 포함되는 제 2 정합기(72)의 어느 것에도 본 발명의 자동 정합 장치를 적용할 수 있다.
따라서, 이 실시형태의 플라즈마 에칭 장치는 제 1 정합기(34)에 본 발명의 자동 정합 장치를 이용하는 것에 의해 고속이고 또한 정확한 오토 매칭으로 플라즈마 생성을 안정하고 또한 효율적으로 실행할 수 있는 동시에, 제 2 정합기(72)에 본 발명의 자동 정합 장치를 이용하는 것에 의해 고속이고 또한 정확한 오토 매칭으로 이온 인입 제어를 안정하고 또한 효율적으로 실행할 수 있다.
이하, 도 2∼도 10을 참조하여, 이 플라즈마 에칭 장치의 제 1 정합기(34) 또는 제 2 정합기(72)에 적용한 본 발명의 자동 정합 장치를 설명한다.
도 2에, 본 발명의 1실시형태에 있어서의 자동 정합 장치(34)((72))의 주요한 구성을 나타낸다. 이 자동 정합 장치(34)((72))는 정합 회로내의 가변 리액턴스 소자로서 2개의 가변 콘덴서(80, 82)를 갖는다. 여에서, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)는 고주파 전원(32)((70))에 대해, 챔버(10)측의 플라즈마 부하와 각각 병렬 및 직렬로 접속된다.
또, 정합 회로내에는 양 가변 콘덴서(80, 82) 이외의 임피던스 소자, 예를 들면 인덕턴스 코일(도시하지 않음)이 포함되어도 좋다. 또한, 이 플라즈마 에칭 장치와 같이 주파수가 다른 2개의 고주파 RFH, RFL을 서셉터(12)에 동시에 인가하는 하부 2주파 중첩 인가 방식에 있어서는 부하측에서 고주파 전원(32)((70))을 향해 고주파 전송로상을 전달되어 오는 다른 쪽의 고주파를 바로 앞에서 저지하기 위한 필터 회로(도시하지 않음)가 정합 회로의 안 또는 밖에 마련되는 경우도 있다.
이 자동 정합 장치(34)((72))는 오토 매칭 동작을 실행할 수 있도록, 임피던스 측정부(84), 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88) 및 컨트롤러(90)를 구비하고 있다.
임피던스 측정부(84)는 정합 회로의 전단(前段)에 마련되고, 고주파 전원(32)((70))으로부터 플라즈마 부하에 급전되는 RF 전압 및 RF 전류를 측정하고, RF 전압 측정값과 RF 전류 측정값으로부터 정합 회로를 포함하는 부하측의 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상(RF 전압과 RF 전류의 위상차) θ의 측정값 ZMm, Zθm을 일정한 사이클마다 연산한다.
컨트롤러(90)는 임피던스 측정부(84)로부터 일정 사이클마다 인가되는 부하측 임피던스 Z의 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm에 따라, 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm을 각각 소정의 절대값 기준값 ZMs 및 위상 기준값 Zθs에 가급적 또는 일정 범위내에 근접시키도록, 스텝형 용량 가변 기구로서의 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88)를 거쳐서 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2(용량 포지션)을 스텝적으로 가변 제어하도록 되어 있다.
제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)는 소정 수(예를 들면 4000스텝)의 용량 포지션을 일정 범위(예를 들면 25㎊∼325㎊)의 정전 용량에 대응시키고 있으며, 용량 포지션을 0∼4000의 사이에서 스텝적으로 이동 또는 선택하는 것에 의해, 각각의 정전 용량 C1, C2를 25㎊∼325㎊의 범위내에서 스텝적으로 가변할 수 있도록 구성되어 있다.
이 자동 정합 장치(34)((72))에 있어서의 정합 포인트 Zs는 고주파 전원(32)((70))의 출력 임피던스에 동등한 순 저항값의 50Ω(Zs=50+j0)으로 설정된다. 따라서, ZMs=50, Zθs=0이다.
컨트롤러(90)는 마이크로 컴퓨터로 이루어지고, 오토 매칭 동작의 제어 전반을 담당하고 있으며, 주 제어부(68)(도 1)와도 소요의 제어 신호 및 데이터를 수수하도록 되어 있다. 이 실시형태에 있어서의 자동 정합 장치(34)((72))의 주된 특징은 오토 매칭 동작에 있어서의 컨트롤러(90)의 기능에 있다.
[컨트롤러에 관한 실시예 1]
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시예에 의한 컨트롤러(90)는 기능적으로는 피드백 제어계의 제 1 및 제 2 정합 조절부(100, 102), 정합 기준값 설정부(104), 정합 판정부(106), 제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110) 및 이득 제어부(112)를 갖고 있다.
제 1 정합 조절부(100)는 절대값 오차 연산부(114), 제 1 조작량 연산부(116) 및 제 1 명령 펄스 출력부(118)를 포함하고 있다.
이 제 1 정합 조절부(100)에 있어서, 절대값 오차 연산부(114)는 임피던스 측정부(84)로부터의 부하측 임피던스 절대값 측정값 ZMm과 정합 기준값 설정부(104)로부터의 절대값 기준값 ZMs를 입력하고, 그들 차분(ZMs-ZMm)에 상당 또는 비례하는 절대값 오차 δZM을 연산해서 출력한다. 제 1 조작량 연산부(116)는 절대값 오차 연산부(114)로부터 출력된 절대값 오차 δZM에 대응하는 조작량 ΔC1을 연산한다.
여기서, 조작량 ΔC1은 제 1 정합 조절부(100)에 있어서의 비례 이득(비례 감도)을 K1로 하면 다음의 식(1)에 의해 나타난다.
ΔC1=-K1＊δZM…(1)
제 1 명령 펄스 출력부(118)는 제 1 조작량 연산부(116)로부터 출력된 조작량 ΔC1을 명령 펄스 ΔP1로 변환해서 출력한다. 제 1 스테핑 모터(86)는 명령 펄스 ΔP1에 의해서 지정되는 회전각만큼 회전하고, 그것에 의해서 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1(C1 포지션)을 스텝적으로 원하는 값만큼 변화시킨다. 컨트롤러(90)와 제 1 스테핑 모터(86)의 사이에는 제 1 명령 펄스 출력부(118)로부터의 명령 펄스 ΔP1에 응답해서 제 1 스테핑 모터(86)를 회전 구동하기 위한 구동 회로(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
제 2 정합 조절부(102)는 위상 오차 연산부(120), 제 2 조작량 연산부(122) 및 제 2 명령 펄스 출력부(124)를 포함하고 있다.
이 제 2 정합 조절부(102)에 있어서, 위상 오차 연산부(120)는 임피던스 측정부(84)로부터의 부하측 임피던스 위상 측정값 Zθm과 정합 기준값 설정부(104)로부터의 위상 기준값 Zθs를 입력하고, 그들 차분(Zθs-Zθm)에 상당 또는 비례하는 위상 오차 δZΘ를 연산해서 출력한다. 제 2 조작량 연산부(122)는 위상 오차 연산부(120)로부터 출력된 위상 오차 δZΘ에 대응하는 조작량 ΔC2를 연산한다.
여기서, 조작량 ΔC2는 제 2 정합 조절부(102)에 있어서의 비례 이득을 K2로 하면, 다음의 식(2)에 의해서 나타난다.
ΔC2=-K2＊δZΘ…(2)
제 2 명령 펄스 출력부(124)는 제 2 조작량 연산부(122)로부터 출력된 조작량 ΔC2를 명령 펄스 ΔP2로 변환해서 출력한다. 제 2 스테핑 모터(88)는 명령 펄스 ΔP2에 의해서 지정되는 회전각만큼 회전하고, 그것에 의해서 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2(C2 포지션)를 스텝적으로 원하는 값만큼 변화시킨다. 컨트롤러(90)와 제 2 스테핑 모터(88)의 사이에는 제 2 명령 펄스 출력부(124)로부터의 명령 펄스 ΔP2에 응답해서 제 2 스테핑 모터(88)를 회전 구동하기 위한 구동 회로(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
정합 판정부(106)는 이 자동 정합 장치(34)((72))에 있어서의 오토 매칭 동작의 시작 및 정지를 제어한다. 즉, 정합 판정부(106)는 제 1 정합 조절부(100)의 절대값 오차 연산부(114)로부터 출력되는 절대값 오차 δZM과 제 2 정합 조절부(102)의 위상 오차 연산부(120)로부터 출력되는 위상 오차 δZθ를 입력하고, 절대값 오차 δZM 및 위상 오차 δZθ가 각각 영 또는 그것에 가까운 소정의 정합범위내에 들어가 있는지 아닌지를 감시한다. 그리고, δZM, δZθ가 정합범위내에 들어가 있지 않으면, 제 1 및 제 2 정합 조절부(100, 102)의 동작을 시작 또는 계속시키고, δZM, δZθ가 정합범위내에 들어갔을 때는 제 1 및 제 2 정합 조절부의 동작을 정지시킨다.
제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110)는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2의 현재값 NC1, NC2를 각각 모니터한다. 이 실시예에서는 제 1 및 제 2 명령 펄스 출력부(118, 124)로부터 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88)를 향해 출력된 명령 펄스 ΔP1, ΔP2를 카운트(카운트 업 또는 카운트 다운)하는 것에 의해서, 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88)의 현재의 용량 포지션을 산출하고, 현재의 용량 포지션으로부터 그들과 대응하는 정전 용량 현재값 NC1, NC2를 산출하도록 하고 있다. 별도의 실시예로서, 인코더(도시하지 않음)를 거쳐서 제 1 및 제 2 스테핑 모터(86, 88)의 회전각을 모니터하고, 모터 회전각으로부터 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 현재의 용량 포지션 더 나아가서는 정전 용량 현재값 NC1, NC2를 모니터하는 방식도 가능하다.
이득 제어부(112)는 제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110)로부터 각각 얻어지는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거하여, 제 1 및 제 2 정합 조절부(100, 102)에 있어서의 비례 이득 K1, K2의 적어도 한쪽을 가변 제어한다.
본 실시예의 경우, 이 자동 정합 장치(34)((72))에 있어서, 이득 제어부(112)는 제 1 정합 조절부(100)에 있어서의 비례 이득에 대해 제 2 정합 조절부(102)에 있어서의 비례 이득을 상대적으로 내리는 방향에서의 이득 가변 제어를 실행한다. 통상은 제 1 정합 조절부(100)에 있어서의 비례 이득 K1을 고정시키고, 오로지 제 2 정합 조절부(102)에 있어서의 비례 이득 K2를 적절히 내리는 적응 제어를 실행하도록 하고 있다.
또, 컨트롤러(90) 및 임피던스 측정부(84)는 클럭 회로(도시하지 않음)로부터 소정의 클럭 신호 CKa, CKb를 각각 입력하고, 그들 클럭 신호 CKa, CKb에 의거하여 각 부가 소정의 사이클에서 동작하도록 되어 있다.
여기서, 도 4a∼도 5e에, 정합 포인트 부근에 있어서의 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2와 부하측 임피던스 Z의 변화율의 관계를 그래프로 나타낸다. 이들 그래프는 이득 제어부(112)에 의한 이득 가변 제어의 기초로 되는 것으로, 시뮬레이션에 의해 얻어진다. 도면 중, dZM/dC1 및 dZθ/dC1은 C1을 1스텝 분만큼 변화시켰을 때의 부하 임피던스 절대값 변화량 및 위상 변화량을 각각 나타낸다. 또한, dZM/dC2 및 dZθ/dC2는 C2를 1스텝 분만큼 변화시켰을 때의 부하 임피던스 절대값 변화량 및 위상 변화량을 각각 나타낸다.
도 4a 내지 도 4e에 나타내는 그래프는 제 2 가변 콘덴서(82)의 용량 포지션(C2 포지션)을 0, 1000, 2000, 3000, 4000으로 각각 고정시키고, 제 1 가변 콘덴서(80)의 용량 포지션(C1 포지션)을 0∼4000의 범위에서 흔든 경우의 부하 임피던스 변화율 특성을 나타낸다.
한편, 도 5a 내지 도 5e에 나타내는 그래프는 제 1 가변 콘덴서(80)의 용량 포지션(C1 포지션)을 4000, 3000, 2000, 1000, 0으로 각각 고정시키고, 제 2 가변 콘덴서(82)의 용량 포지션(C2 포지션)을 0∼4000의 범위에서 흔든 경우의 부하 임피던스 변화율 특성을 나타낸다.
이들 그래프로부터 알 수 있는 것은 적어도 정합 포인트 부근에서는 즉 정합 동작에 있어서 부하측 임피던스 Z가 정합 포인트 Zs에 가깝게 되어 가면, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2의 그 때의 값 즉 현재값 NC1, NC2에 따라, 부하측 임피던스 Z의 변화율(dZM/dC1, dZθ/dC1, dZM/dC2, dZθ/dC2)이 크게 편차가 생긴다고 하는 것이다.
즉, dZM/dC1 및 dZθ/dC1은 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2가 가변범위내의 어느 값을 취해도 대략 1이하의 값에서 항상 안정하다. 그런데, 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2가 최소값(C2 포지션=0)에 가까워질수록, 또한 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1이 최대값(C2 포지션=4000)에 가까워질수록, 도 4a 및 도 5a에 나타내는 바와 같이, dZθ/dC2는 현저하게(수 10배 이상으로) 증대하는 방향으로 변화하고, dZM/dC2도 dZθ/dC2 정도는 아니지만 비교적(수 배 이상으로) 증대한다. 무엇보다도, 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2가 최대값(C2 포지션=4000)에 가까워질수록, 또한 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1이 최소값(C1 포지션=0)에 가까워질수록, dZθ/dC2 및 dZM/dC2가 모두 대략 1이하의 값에서 안정하다.
상기와 같이, dZM/dC1, dZθ/dC1에 대해 dZθ/dC2, dZM/dC2가 현저하게 큰 경우는 제 1 콘덴서(80)의 정전 용량 C1을 미소 변화시켰을 때의 부하측 임피던스 Z의 변화량에 대해, 제 2 콘덴서(80)의 정전 용량 C2를 동일한 만큼 미소 변화시켰을 때의 부하측 임피던스 Z의 변화량이 현저하게 커진다. 즉, 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs에 가급적 근접시키는 목적 또는 제어 목표는 동일해도, 제 1 정합 조절부(100)의 피드백 제어 동작에 의해 Z를 Zs에 근접시키는 보폭과 제 2 정합 조절부(102)의 피드백 제어 동작에 의해 Z를 Zs에 근접시키는 보폭이 현저하게 언밸런스로 되어, 헌팅을 일으키기 쉬워진다.
이 문제를 해결하기 위해, 이 실시형태에서는 정전 용량 모니터부(108, 110)가 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2를 모니터하여 그들 현재값 NC1, NC2를 취득하고, 이득 제어부(112)가 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거한 이득 보정을 제 2 정합 조절부(102)의 비례 이득 K2에 대해 가하도록 하고 있다.
구체적으로는 이득 제어부(112)는 제 2 정합 조절부(102)의 비례 이득 K2에 대해 다음의 식(3)으로 나타나는 바와 같은 이득 보정(가변 제어)을 가한다.
K2⇒K2＊(α＊NC2 x/NC1 y)…(3)
단, α는 비례 계수, 0≤x≤2, 0≤y≤2
예를 들면, x=2, y=2의 경우는 다음의 식(4)와 같이 된다.
K2⇒K2＊(α＊NC2 2/NC1 2)…(4)
도 6a에, 제 2 가변 콘덴서(82)의 용량 포지션(C2 포지션)을 0으로 고정시키고, 제 1 가변 콘덴서(80)의 용량 포지션(C1 포지션)을 0∼4000의 범위에서 흔든 경우의 -C1 2/α＊C2 2 특성을 나타낸다. 또한, 도 6b에, 제 1 가변 콘덴서(80)의 용량 포지션(C1 포지션)을 4000으로 고정시키고, 제 2 가변 콘덴서(82)의 용량 포지션(C2 포지션)을 0∼4000의 범위에서 흔든 경우의 -C1 2/α＊C2 2 특성을 나타낸다.
언뜻보아 알 수 있는 바와 같이, 도 6a 및 도 6b의 -C1 2/α＊C2 2 특성은 도 4a 내지 도 4e의 dZθ/dC2 특성과 매우 근사해 있다. 따라서, 제 2 정합 조절부(102)에 있어서의 비례 이득 K2를 이득 보정 계수 NC1 2/α＊NC2 2로 나누는 보정을 가하는 것에 의해, 도 4a 내지 도 4e의 dZθ/dC2 특성을 도 6a 및 도 6b의 -C1 2/α＊C2 2 특성에 의해서 캔슬할 수 있다.
또, 제 2 정합 조절부(102)에 대해 상기와 같은 이득 보정(가변 제어)을 가하는 것에 의해, dZM/dC2 특성도 상당히 감소하는 방향으로 영향을 받는다. 그러나, dZM/dC2와 dZθ/dC2의 절대적인 크기가 문제가 되는 것은 아니고, 상대적인 크기의 변화가 문제로 되므로, 이 양 함수의 곡선이 상사이면 좋다(실제, 대략 상사의 곡선으로 되어 있다.).
또한, 제 2 정합 조절부(102)에 대해 상기와 같은 이득 보정(가변 제어)을 항상 가하는 경우, 부하측 임피던스 변화율의 dZθ/dC2나 dZM/dC2가 그다지 크지 않은 영역에서는 예를 들면 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1이 최소값(C1 포지션=0)에 가깝고, 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2가 최대값(C2 포지션=4000)에 가까울 때는 비례 이득 K2는 오히려 증대하는 방향으로 변화하는 것으로도 고려된다. 그러나, 이것은 상대적인 것이며, 비례 계수 α의 선정에 의해서 임의로 조절 가능하다. 예를 들면, C2 2/C1 2의 최대값은 3252/252=132이기 때문에, 예를 들면 α=1/132로 함으로써, 비례 이득 K2에 항상 1이하의 보정을 가할 수 있다.
무엇보다도, 제 2 정합 조절부(102)에 대해 이득 보정(가변 제어)을 조건적으로 가하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 적당한 임계값을 설정해도 좋고, 예를 들면 도 4a∼도 5e의 그래프로부터 C1 포지션≥1000, C2 포지션≤1000의 영역에 한해, 이득 제어부(112)가 제 2 정합 조절부(102)에 대해 상기와 같은 이득 보정(가변 제어)을 가해도 좋다.
더 나아가서는 부하측 임피던스 Z가 정합 포인트 Zs에 대해 일정한 근접 범위내에 근접하고 나서, 상기와 같은 이득 보정(가변 제어)을 가해도 좋다. 이 경우는 정합 판정부(106)가 상기 근접 범위의 임계값을 설정하고, 이득 가변 제어의 시작 판정을 실행해도 좋다.
상기와 같이, 이 제 1 실시예에 있어서는 정전 용량 모니터부(108, 110) 및 이득 제어부(112)에 의해, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거한 이득 보정(가변 제어)이 제 2 정합 조절부(102)에 대해 가해지면, 제 2 정합 조절부(102)에 있어서의 비례 이득 K2는 내려간다. 그러면, 제 2 조작량 연산부(122)로부터 출력되는 조작량 ΔC2가 감소하여, 제 2 명령 펄스 출력부(124)로부터 출력되는 단위 시간당 명령 펄스의 수가 감소한다. 그러면, 제 2 정합 조절부(102)가 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs를 향해 가변시키는 단위 시간당 변화량이 감소한다. 그러나, 그것에 의해서, 제 1 정합 조절부(100)가 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs를 향해 이동시키는 단위 시간당 변화량과의 밸런스가 취해지고, 결과적으로는 헌팅이 일어나기 어려워진다.
또한, 이 제 1 실시예에 있어서는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거하여, 즉 적응 제어에 의해서 제 2 정합 조절부(102)의 비례 이득 K2를 감소시키므로, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않아도 좋다.
[컨트롤러에 관한 실시예 2]
이하, 도 7a∼도 10에 대해, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 컨트롤러(90)의 기능을 설명한다.
상술한 제 1 실시예에서는 부하측 임피던스 Z의 절대값 오차 δZM 및 위상 오차 δZθ를 연산해서 그들을 0에 근접시키도록 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)를 직교적으로 역할 분담시켜 가변 제어하도록 하고 있다. 그러나, 이러한 직교형의 오토 매칭 방식은 부하측 임피던스의 조정에 있어서의 양 가변 콘덴서의 작용의 실태에 의거하고 있지 않은 면이 있다.
즉, 실제로는 도 4a∼도 5e에도 나타내는 바와 같이, 제 1 가변 콘덴서(80)는 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 뿐만 아니라 위상 Zθ에도 작용하고, 제 2 가변 콘덴서(82)는 부하측 임피던스 Z의 위상 Zθ 뿐만 아니라 절대값 ZM에도 작용한다. 따라서, 절대값 오차 δZM을 0에 근접시키도록 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1(C1 포지션)을 가변하면, 부하측 임피던스 Z의 동작점은 절대값적으로는 정합 포인트 Zs에 근접하지만, 위상적으로는 정합 포인트 Zs로부터 멀어지는 경우가 있다. 한편, 위상 오차 δZθ를 0에 근접시키도록 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2(C2 포지션)를 가변하면, 부하측 임피던스 Z의 동작점은 위상적으로는 정합 포인트 Zs에 근접하지만, 절대값적으로는 정합 포인트 Zs로부터 멀어지는 경우가 있다. 이 때문에, 상기와 같은 직교형의 오토 매칭 방식에 의하면, 부하측 임피던스 Z의 동작점을 정합 포인트 Zs에 근접시킬 때까지, 혹은 정합이 취해질 때까지, 비교적 많은 시간을 소비하는 경우가 있다.
이 제 2 실시예에서는 이하에 설명하는 바와 같이, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2(C1, C2 포지션)의 각각을 가변했을 때에 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상 Zθ의 쌍방이 변화하는 실제의 현상을 정합 알고리즘에 가능한 한 충실하게 담아 넣도록 하고 있다.
여기서, 이 제 2 실시예에 있어서의 정합 알고리즘을 설명한다. 전제로서, 컨트롤러(90)는 소프트웨어적으로, 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상 Zθ을 서로 직교하는 2개의 좌표축으로 하는 임피던스 좌표계를 구축하는 것이 가능하고, 이 임피던스 좌표상에서, 절대값 기준값 ZMs 및 위상 기준값 Zθs의 좌표위치에서 나타나는 정합점 Zs와, 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm의 좌표위치에서 나타나는 동작점 Zp를 수시로 인식하여 파악할 수 있다. 여기서, 동작점 Zp는 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 대응하고 있다.
우선, 임피던스 좌표상에서 동작점 Zp를 이동시키는 기본 조작을 설명한다. 이 제 2 실시예에서는 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1(C1 포지션)을 1스텝 가변했을 때의 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상 Zθ의 변화량 δZM1, δZθ1을 정의하는 동시에, 제 2 가변 콘덴서(82)의 용량 포지션 C2를 1스텝 가변했을 때의 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상 Zθ의 변화량 δZM2, δZθ2를 정의한다.
그러면, 임피던스 좌표상에서, 제 1 가변 콘덴서(80)의 정전 용량 C1(C1 포지션)을 임의로 가변하면, 동작점 Zp는 제 1 기울기 R1(R1=δZθ1/δZM1)의 직선상을 이동하고, 제 2 가변 콘덴서(82)의 정전 용량 C2(C2 포지션)를 임의로 가변하면, 동작점 Zp는 제 2 기울기 R2(R2=δZθ2/δZM2)의 직선상을 이동하게 된다.
여기서, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2(C1, C2 포지션)를 각각 1스텝 가변하는 경우에, 임피던스 좌표상에서 동작점 Zp를 이동시키는 방향성의 논리로서, 도 7a∼도 7d에 나타내는 바와 같은 4가지의 패턴이 가능하다. 또, C1, C2에 대한 부하측 임피던스 Z의 절대값 ZM 및 위상 Zθ의 변화율은 부인 것으로 한다. 즉, C1, C2의 각각을 정방향으로 1스텝(+1) 가변하면, 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm이 모두 감소하는 방향으로 동작점 Zp가 이동하고, C1, C2의 각각을 부방향으로 1스텝(-1) 가변하면, 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm이 모두 증대하는 방향으로 동작점 Zp가 이동하는 것으로 한다. 또한, C1을 우선 1스텝 가변하고, C2를 후에 1스텝 가변하는 것으로 한다.
도 7a는 C1을 +1가변하고, C2를 +1가변한 경우이다(ΔC1=+1, ΔC2=+1). 이 경우, C1의 +1가변에 의해 C2 좌표축은 C2(j)로부터 좌측 상부의 Ｃ2(j+1)로 1피치 이동시키는 동시에, C2의 +1가변에 의해 C1 좌표축은 C1(i)로부터 우측 하부의 C1(i+1)로 1피치 이동시키고, 동작점은 C1(i)과 C2(j)의 교점 Zp(k)로부터 C1(i+1)과 C2(j+1)의 교점 Zp(k+1)로 이동시킨다.
도 7b는 C1을 +1가변하고, C2를 -1가변한 경우이다(ΔC1=+1, ΔC2=-1). 이 경우, C1의 +1가변에 의해 C2 좌표축은 C2(j)로부터 좌측 상부의 Ｃ2(j+1)로 1피치 이동시키는 동시에, C2의 -1가변에 의해 C1 좌표축은 C1(i)로부터 좌측 상부의 Ｃ1(i+1)로 1피치 이동시키고, 동작점은 C1(i)과 C2(j)의 교점 Zp(k)로부터 C1(i+1)과 C2(j+1)의 교점 Zp(k+1)로 이동시킨다.
도 7c는 C1을 -1가변하고, C2를 +1가변한 경우이다(ΔC1=-1, ΔC2=+1). 이 경우, C1의 -1가변에 의해 C2 좌표축은 C2(j)로부터 우측 하부의 C2(j+1)로 1피치 이동시키는 동시에, C2의 +1가변에 의해 C1 좌표축은 C1(i)로부터 우측 하부의 C1(i+1)로 1피치 이동시키고, 동작점은 C1(i)과 C2(j)의 교점 Zp(k)로부터 C1(i+1)과 C2(j+1)의 교점 Zp(k+1)로 이동시킨다.
도 7d는 C1을 -1가변하고, C2를 -1가변하는 경우이다(ΔC1=-1, ΔC2=-1). 이 경우, C1의 -1가변에 의해 C2 좌표축은 C2(j)로부터 우측 하부의 C2(j+1)로 1피치 이동시키는 동시에, C2의 -1가변에 의해 C1 좌표축은 C1(i)로부터 좌측 상부의 Ｃ1(i+1)로 1피치 이동시키고, 동작점은 C1(i)과 C2(j)의 교점 Zp(k)로부터 C1(i+1)과 C2(j+1)의 교점 Zp(k+1)로 이동시킨다.
이 제 2 실시예에 있어서의 정합 알고리즘은 상기와 같은 동작점 Zp를 이동시키는 4가지의 기본 이동 패턴(도 7a∼도 7d) 중에서 2번째(도 7b)를 이용한다. 즉, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이상적으로는 C1 좌표축 및 C2 좌표축이 모두 원점 O(정합점 Zs)를 지날 때에, 동작점 Zp가 정합점 Zs에 일치하고, 완전히 정합이 취해진 상태가 된다. 이 관점에서, 이 정합 알고리즘에서는 원점 O(정합점 Zs)를 지나는 C1 좌표축 및 C2 좌표축을 각각 제 1 및 제 2 기준선 C1S, C2S로 하고, 일정한 사이클마다 현재의 C1 좌표축 C1(i)(더 나아가서는 동작점 Zp)을 제 1 기준선 C1S에 근접시키는 방향으로 C2를 1피치 가변하고, 일정한 사이클마다 현재의 Ｃ2 좌표축 C2(j) 더 나아가서는 동작점 Zp)을 제 2 기준선 C2S에 근접시키는 방향으로 C1을 1스텝 가변하도록 하고 있고, 그를 위해서는 2번째(도 7b)의 기본 이동 패턴(ΔC1=+1, ΔC2=-1)을 채택하면 좋다.
이 기본 이동 패턴(ΔC1=+1, ΔC2=-1)은 제어 논리로서 다음의 연산식 (5), (6)을 이용한다.
ΔC1=[R2·ZM-Zθ]=±1…(5)
ΔC2=[-R1·ZM+Zθ]=±1…(6)
여기서, 상기의 연산식(5)는 R2·ZM-Zθ의 값이 정일 때에는 ΔC1=+1로 되고, R2·ZM-Zθ의 값이 부일 때는 ΔC1=-1로 되는 것을 의미한다. 즉, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 임피던스 좌표상에서 제 2 기준선 C2S에 의해 분할되는 2개의 영역(무지 영역/사선 영역) 중, 동작점 Zp가 우측의 무지 영역내에 위치해 있을 때는 R2·ZM-Zθ의 값이 정이며, ΔC1=+1의 1스텝 가변 제어가 선택되고, 동작점 Zp가 좌측의 사선 영역내에 위치해 있을 때는 R2·ZM-Zθ의 값이 부이며, ΔC1=-1의 1스텝 가변 제어가 선택된다. 어느 경우에도, ΔC1의 1스텝 가변 제어에 의해, 현재의 C2 좌표축 C2(j)는 제 2 기준선 C2S에 근접하는 방향으로 1피치 이동하게 된다.
또한, 상기의 연산식(6)은 -R1·ZM+Zθ의 값이 정일 때에는 ΔC2=+1로 되고, -R1·ZM+Zθ의 값이 부일 때에는 ΔC2=-1로 되는 것을 의미한다. 즉, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 임피던스 좌표상에서 제 1 기준선 C1S에 의해 분할되는 2개의 영역(무지 영역/사선 영역) 중, 동작점 Zp가 우측의 무지 영역내에 위치해 있을 때는 -R1·ZM+Zθ의 값이 부이고, ΔC2=-1의 1스텝 가변 제어가 선택되며, 동작점 Zp가 좌측의 사선 영역내에 위치해 있을 때는 -R1·ZM+Zθ의 값이 정이고, ΔC2=+1의 1스텝 가변 제어가 선택된다. 어느 경우에도, ΔC2의 1스텝 가변 제어에 의해, 현재의 C1 좌표축 C1(i)은 제 1 기준선 C1S에 근접하는 방향으로 1피치 이동하게 된다.
이 정합 알고리즘에 있어서 중요한 것은 연산식(5), (6)이 매우 간단하고, 또한 테이블을 이용하지 않기 때문에, 연산 처리 더 나아가서는 동작점 이동 처리를 단시간에 고속으로 실행할 수 있다고 하는 것이다.
또한, 상기의 예(도 7a∼도 7d)에서 언뜻 보면, 도 7b의 기본 이동 패턴을 이용하는 것 보다는 도 7a의 기본 이동 패턴(ΔC1=+1, ΔC2=+1)을 이용한 쪽이 동작점 Zp를 원점 O(정합점 Zs)에 근접되는 것과 같이도 고려된다. 그러나, 국소적인 장면에서는 그러해도, 도 7a의 기본 이동 패턴을 사용하면, C1 좌표축 C1(i)이 제 1 기준선 C1S로부터 멀어지는 방향(우측 하부)으로 이동하므로, 결과적으로 정합점으로의 집속은 바랄 수 없다.
도 10에, 이 제 2 실시예에 있어서의 컨트롤러(90)의 기능적 구성을 나타낸다. 도면 중, 상술한 제 1 실시예(도 3)에 있어서의 구성요소와 마찬가지의 구성 또는 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
이 제 2 실시예에 있어서의 컨트롤러(90)는 기능적으로는 피드백 제어계의 제 1 및 제 2 정합 조절부(130, 132), 정합 기준값 설정부(104), 정합 판정부(106), 기준 변화율 설정부(134), 제 1 및 제 2 정전 용량 모니터부(108, 110) 및 이득 제어부(112)를 갖고 있다.
제 1 정합 조절부(130)는 제 1 조작량 연산부(136) 및 제 1 명령 펄스 출력부(138)를 포함하고 있다. 제 1 조작량 연산부(136)는 임피던스 측정부(84)로부터의 부하측 임피던스 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm과 기준 변화율 설정부(134)로부터의 제 2 기울기 R2의 값을 입력하고, 상기의 연산식(5)를 연산한다. 제 1 명령 펄스 출력부(138)는 제 1 조작량 연산부(136)로부터 출력된 조작량 ΔC1을 명령 펄스 ΔP1로 변환해서 출력한다.
제 2 정합 조절부(132)는 제 2 조작량 연산부(140) 및 제 2 명령 펄스 출력부(142)를 포함하고 있다. 제 2 조작량 연산부(140)는 임피던스 측정부(84)로부터의 부하측 임피던스 절대값 측정값 ZMm 및 위상 측정값 Zθm과 기준 변화율 설정부(134)로부터의 제 1 기울기 R1의 값을 입력하고, 상기의 연산식(6)을 연산한다. 제 2 명령 펄스 출력부(142)는 제 2 조작량 연산부(140)로부터 출력된 조작량 ΔC2를 명령 펄스 ΔP2로 변환해서 출력한다.
이 제 2 실시예에 있어서, 정전 용량 모니터부(108, 110) 및 이득 제어부(112)에 의해, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거한 이득 보정(가변 제어)이 제 2 정합 조절부(102)에 대해 가해지면, 제 2 조작량 연산부(140)로부터 출력되는 조작량 ΔC2는 다음의 식(7)과 같이 보정된다.
ΔC2⇒±1＊(α＊NC2 x/NC1 y)…(7)
이 보정에 의해서, 제 2 정합 조절부(132)에 있어서의 비례 이득은 내려간다. 즉, ΔC2⇒±1의 1스텝 가변 제어를 실행하기 위해 제 2 명령 펄스 출력부(142)로부터 출력되는 명령 펄스의 펄스 레이트가 α＊NC2 x/NC1 y배(≤1)로 저하한다. 이에 따라, 제 2 정합 조절부(132)가 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs를 향해 가변시키는 단위 시간당 변화량이 감소한다. 그것에 의해서, 제 1 정합 조절부(130)가 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs를 향해 이동시키는 단위 시간당 변화량과의 밸런스가 취해지고, 결과적으로는 헌팅이 일어나기 어려워진다.
또한, 이 제 2 실시예에 있어서도, 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 현재값 NC1, NC2에 의거하여, 즉 적응 제어에 의해서 제 2 정합 조절부(132)의 비례 이득을 감소시키므로, 불필요한 정합 속도의 저하를 초래하지 않아도 좋다.
이 제 2 실시예에서도, 제 1 정합 조절부(130)에 있어서의 비례 이득을 고정시키고, 오로지 제 2 정합 조절부(132)에 있어서의 비례 이득을 적절히 내리는 적응 제어를 실행하도록 하고 있다. 그러나, 이득 제어부(112)는 제 1 정합 조절부(130)에 있어서의 비례 이득을 적절히 올리는 적응 제어를 실행하는 것도 가능하다. 그것에 의해서도, 제 1 정합 조절부(130)에 있어서의 비례 이득에 대해 제 2 정합 조절부(132)에 있어서의 비례 이득을 상대적으로 내리는 방향에서의 이득 가변 제어를 실행할 수 있다. 이것은 상기 제 1 실시예에도 적용된다.
상기와 같이, 본 발명은 부하측 임피던스 Z를 정합 포인트 Zs에 가급적으로 근접시키기 위해 제 1 및 제 2 가변 콘덴서(80, 82)의 정전 용량 C1, C2(C1 포지션, C2 포지션)를 가변 제어하는 임의의 정합 알고리즘에 적용 가능하다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 실시예에 있어서의 기본 연산식 또는 이득 보정 연산식 (1)∼(7)은 일예이며, 사용하는 정합 알고리즘에 따라 각종 기본 연산식 혹은 이득 보정 연산식을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 있어서의 자동 정합 장치의 구성에 한정되는 것은 아니고, 자동 정합 장치내의 각 부에 대해 각종 변형이 가능하다. 특히, 정합 회로는 주로 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위한 제 1 가변 콘덴서 또는 제 1 가변 리액턴스 소자와, 주로 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위한 제 2 가변 콘덴서 또는 제 2 가변 리액턴스 소자를 구비하는 것이면, 본 발명의 적용 범위내이다.
상기 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는 주로 플라즈마 생성용의 제 1 고주파로 주로 해서 이온 인입용의 제 2 고주파를 서셉터(12)에 인가하는 RF 하부 2주파 인가형이었다. 그러나, 별도의 실시형태로서, 도시 생략하지만, 하부 전극에 플라즈마 생성용의 고주파를 1개 인가하는 타입의 장치이어도 좋다. 또한, 도시는 생략하겠지만, 플라즈마 생성용의 고주파를 상부 전극에 인가하는 타입의 장치이어도 좋다. 그 경우, 이온 인입용의 고주파를 하부 전극에 인가해도 좋다.
또한, 상기 실시형태는 챔버내에서 평행 평판 전극간의 고주파 방전에 의해서 플라즈마를 생성하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에 관한 것이었다. 그러나, 본 발명은 챔버의 상면 또는 주위에 안테나를 배치하여 유전 자계의 하에서 플라즈마를 생성하는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치나, 마이크로파의 파워를 이용하여 플라즈마를 생성하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치 등에도 적용 가능하다.
본 발명은 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 스퍼터링 등의 다른 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 플랫 패널 디스플레이용의 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.
10 챔버 12 서셉터
32, 70 고주파 전원 34, 72 정합기
62 처리 가스 공급부 80 제 1 가변 콘덴서
82 제 2 가변 콘덴서 84 임피던스 측정부
86 제 1 스테핑 모터 88 제 2 스테핑 모터
90 컨트롤러 100 제 1 정합 조절부
102 제 2 정합 조절부 108 제 1 정전 용량 모니터부
110 제 2 정전 용량 모니터부 112 이득 제어부
130 제 1 정합 조절부 132 제 2 정합 조절부

Claims (12)

  1. 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 방법으로서,
    상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 공정과,
    상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하는 동시에, 주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하는 공정과,
    상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 직접 또는 간접적으로 모니터하는 공정과,
    상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 따라, 상기 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변하는 제 1 피드백 제어계 및 상기 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변하는 제 2 피드백 제어계의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 공정을 갖는 자동 정합 방법.
  2. 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 제어 프로그램은 실행시에, 청구항 1에 기재된 자동 정합 방법이 실행되도록 자동 정합 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  3. 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서,
    상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와,
    주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 리액턴스 소자와,
    상기 제 1 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와,
    주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 리액턴스 소자와,
    상기 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와,
    상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와,
    상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 직접 또는 간접적으로 모니터하는 리액턴스 모니터부와,
    상기 리액턴스 모니터부로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 리액턴스 소자의 리액턴스의 현재값에 따라, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는 자동 정합 장치.
  4. 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서,
    상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와,
    주로 상기 부하측 임피던스의 절대값을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 1 가변 콘덴서와,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와,
    주로 상기 부하측 임피던스의 위상을 조절하기 위해, 고주파 전송로상에서 상기 고주파 전원에서 보아 상기 임피던스 측정부의 후단에 마련되는 제 2 가변 콘덴서와,
    상기 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와,
    상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와,
    상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 각각의 정전 용량을 직접 또는 간접적으로 모니터하는 정전 용량 모니터부와,
    상기 정전 용량 모니터부로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값에 따라, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는 자동 정합 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 가변 콘덴서는 상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 병렬로 접속되고,
    상기 제 2 가변 콘덴서는 상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 직렬로 접속되는 자동 정합 장치.
  6. 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과 상기 고주파의 공급을 받는 부하의 사이에서 자동적으로 임피던스의 정합을 취하는 자동 정합 장치로서,
    상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 병렬로 접속되는 제 1 가변 콘덴서와,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 1 스텝형 용량 가변 기구와,
    상기 고주파 전원에 대해 상기 부하와 직렬로 접속되는 제 2 가변 콘덴서와,
    상기 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 스텝적으로 가변하기 위한 제 2 스텝형 용량 가변 기구와,
    상기 고주파 전원의 출력 단자에서 본 부하측의 임피던스에 대해 그 절대값 및 위상을 일정 사이클마다 측정하는 임피던스 측정부와,
    상기 임피던스 측정부로부터 얻어지는 상기 부하측 임피던스의 절대값 및 위상의 측정값에 응답하여, 상기 절대값 측정값 및 상기 위상 측정값을 각각 소정의 절대값 기준값 및 위상 기준값에 가급적으로 근접시키도록, 상기 제 1 및 제 2 스텝형 용량 가변 기구를 거쳐서 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 각각 가변 제어하는 제 1 및 제 2 정합 조절부와,
    상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 각각의 정전 용량을 직접 또는 간접적으로 모니터하는 정전 용량 모니터부와,
    상기 정전 용량 모니터부로부터 얻어지는 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값에 의거하여, 상기 제 1 및 제 2 정합 조절부의 적어도 한쪽의 비례 이득을 가변 제어하는 이득 제어부를 갖는 자동 정합 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득 제어부는 상기 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값이 미리 설정한 임계값보다도 작게 되어 있을 때에 한해, 상기 비례 이득의 가변 제어를 실행하는 자동 정합 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득 제어부는 상기 제 1 정합 조절부에 있어서의 비례 이득에 대해 상기 제 2 정합 조절부에 있어서의 비례 이득을 상대적으로 내리는 방향에서 가변 제어를 실행하는 자동 정합 장치.

  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이득 제어부는 오로지 상기 제 2 정합 조절부에 대해 비례 이득의 가변 제어를 실행하는 자동 정합 장치.
  10. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득 제어부는 상기 제 2 정합 조절부에 있어서의 비례 이득을 K2, 상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량의 현재값을 각각 NC1, NC2로 하면, 다음 식(1)에서 나타나는 바와 같은 이득의 가변 제어를 실행하는 자동 정합 장치.
    K2⇒K2＊(α＊NC2 x/NC1 y)…(1)
    단, α는 비례 계수, 0≤x≤2, 0≤y≤2
  11. 피처리 기판을 출납 가능하게 수용하는 진공배기 가능한 처리용기와,
    상기 처리용기내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리용기내에서 고주파 방전에 의해 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와,
    상기 고주파 방전에 이용되는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원과 상기 플라즈마 생성부의 사이에 접속되는 청구항 4 내지 6 중의 어느 한 항에 기재된 자동 정합 장치를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  12. 피처리 기판을 출납 가능하게 수용하는 진공 배기 가능한 처리용기와,
    상기 처리용기내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리용기내에서 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부와,
    상기 처리용기내에서 상기 기판을 탑재해서 유지하는 전극과,
    상기 플라즈마로부터 상기 전극 기판상의 기판에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는데 이용되는 일정 주파수의 고주파를 출력하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원과 상기 전극의 사이에 접속되는 청구항 4 내지 6 중의 어느 한 항에 기재된 자동 정합 장치를 갖는 플라즈마 처리 장치.
KR1020110019384A 2010-03-04 2011-03-04 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치 KR101711667B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010048291A JP5632626B2 (ja) 2010-03-04 2010-03-04 自動整合装置及びプラズマ処理装置
JPJP-P-2010-048291 2010-03-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110100595A true KR20110100595A (ko) 2011-09-14
KR101711667B1 KR101711667B1 (ko) 2017-03-02

Family

ID=44530289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110019384A KR101711667B1 (ko) 2010-03-04 2011-03-04 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9011636B2 (ko)
JP (1) JP5632626B2 (ko)
KR (1) KR101711667B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140066483A (ko) * 2012-11-23 2014-06-02 엘아이지에이디피 주식회사 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법
WO2019093728A1 (ko) * 2017-11-07 2019-05-16 한국원자력연구원 정합 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 임피던스 정합 방법

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5867701B2 (ja) * 2011-12-15 2016-02-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US9620334B2 (en) * 2012-12-17 2017-04-11 Lam Research Corporation Control of etch rate using modeling, feedback and impedance match
TWI668725B (zh) * 2013-10-01 2019-08-11 美商蘭姆研究公司 使用模型化、回授及阻抗匹配之蝕刻速率的控制
US10879044B2 (en) * 2017-04-07 2020-12-29 Lam Research Corporation Auxiliary circuit in RF matching network for frequency tuning assisted dual-level pulsing
US10734195B2 (en) * 2017-06-08 2020-08-04 Lam Research Corporation Systems and methods for transformer coupled plasma pulsing with transformer coupled capacitive tuning switching
CN107592138A (zh) * 2017-09-26 2018-01-16 江苏和升智能科技有限公司 一种电力线自适应阻抗匹配方法
WO2020112108A1 (en) * 2017-11-29 2020-06-04 COMET Technologies USA, Inc. Retuning for impedance matching network control
JP7059064B2 (ja) * 2018-03-26 2022-04-25 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
CN108649923B (zh) * 2018-04-08 2024-03-12 常州瑞思杰尔电子科技有限公司 在线射频自动匹配器
JP2019186098A (ja) * 2018-04-12 2019-10-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマを生成する方法
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US10515781B1 (en) 2018-06-13 2019-12-24 Lam Research Corporation Direct drive RF circuit for substrate processing systems
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
JP7451540B2 (ja) 2019-01-22 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
JP7278136B2 (ja) * 2019-04-08 2023-05-19 東京エレクトロン株式会社 インピーダンス整合装置、異常診断方法及び異常診断プログラム
WO2020214477A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 Lam Research Corporation Early warning systems and methods for determining capacitor failures
CN111049440A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 上海奇电电气科技股份有限公司 同步电机控制方法、装置、控制器、驱动装置及存储介质
CN111328175B (zh) * 2020-04-14 2022-03-22 深圳市恒运昌真空技术有限公司 匹配箱的阻抗调节方法、系统、装置及射频电源系统
US11848176B2 (en) 2020-07-31 2023-12-19 Applied Materials, Inc. Plasma processing using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11923175B2 (en) * 2021-07-28 2024-03-05 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11694876B2 (en) 2021-12-08 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing
WO2023177409A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Lam Research Corporation Feedback control systems for impedance matching
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5195045A (en) * 1991-02-27 1993-03-16 Astec America, Inc. Automatic impedance matching apparatus and method
JPH10209789A (ja) 1997-01-28 1998-08-07 Jeol Ltd 高周波装置のマッチング方法
US6259334B1 (en) * 1998-12-22 2001-07-10 Lam Research Corporation Methods for controlling an RF matching network
JP2008053496A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Sumitomo Precision Prod Co Ltd エッチング装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3443231A (en) * 1966-04-27 1969-05-06 Gulf General Atomic Inc Impedance matching system
GB1524965A (en) * 1974-10-15 1978-09-13 Cincinnati Electronics Corp Technique for automatic matching of high q-loads
US4948458A (en) * 1989-08-14 1990-08-14 Lam Research Corporation Method and apparatus for producing magnetically-coupled planar plasma
US5187454A (en) * 1992-01-23 1993-02-16 Applied Materials, Inc. Electronically tuned matching network using predictor-corrector control system
US5629653A (en) * 1995-07-07 1997-05-13 Applied Materials, Inc. RF match detector circuit with dual directional coupler
US5793162A (en) * 1995-12-29 1998-08-11 Lam Research Corporation Apparatus for controlling matching network of a vacuum plasma processor and memory for same
US5689215A (en) * 1996-05-23 1997-11-18 Lam Research Corporation Method of and apparatus for controlling reactive impedances of a matching network connected between an RF source and an RF plasma processor
US5759280A (en) * 1996-06-10 1998-06-02 Lam Research Corporation Inductively coupled source for deriving substantially uniform plasma flux
US6174450B1 (en) * 1997-04-16 2001-01-16 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlling ion energy and plasma density in a plasma processing system
US5872456A (en) * 1997-05-23 1999-02-16 Applied Materials, Inc. Apparatus for directly measuring component values within an RF circuit
US5842154A (en) * 1997-09-15 1998-11-24 Eni Technologies, Inc. Fuzzy logic tuning of RF matching network
US6291999B1 (en) * 1997-09-30 2001-09-18 Daihen Corp. Plasma monitoring apparatus
US6313584B1 (en) * 1998-09-17 2001-11-06 Tokyo Electron Limited Electrical impedance matching system and method
US6265831B1 (en) * 1999-03-31 2001-07-24 Lam Research Corporation Plasma processing method and apparatus with control of rf bias
US6627464B2 (en) * 2001-02-07 2003-09-30 Eni Technology, Inc. Adaptive plasma characterization system
JP4046538B2 (ja) * 2001-04-17 2008-02-13 東京エレクトロン株式会社 制御方法
WO2005057993A1 (ja) * 2003-11-27 2005-06-23 Daihen Corporation 高周波電力供給システム
JP4975291B2 (ja) * 2004-11-09 2012-07-11 株式会社ダイヘン インピーダンス整合装置
US7794615B2 (en) * 2005-03-31 2010-09-14 Tokyo Electron Limited Plasma processing method and apparatus, and autorunning program for variable matching unit
US7646267B1 (en) * 2005-06-14 2010-01-12 Christos Tsironis Low frequency electro-mechanical impedance tuner
US20080179948A1 (en) * 2005-10-31 2008-07-31 Mks Instruments, Inc. Radio frequency power delivery system
US8120259B2 (en) * 2007-04-19 2012-02-21 Plasmart Co., Ltd. Impedance matching methods and systems performing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5195045A (en) * 1991-02-27 1993-03-16 Astec America, Inc. Automatic impedance matching apparatus and method
JPH10209789A (ja) 1997-01-28 1998-08-07 Jeol Ltd 高周波装置のマッチング方法
US6259334B1 (en) * 1998-12-22 2001-07-10 Lam Research Corporation Methods for controlling an RF matching network
JP2008053496A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Sumitomo Precision Prod Co Ltd エッチング装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140066483A (ko) * 2012-11-23 2014-06-02 엘아이지에이디피 주식회사 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법
WO2019093728A1 (ko) * 2017-11-07 2019-05-16 한국원자력연구원 정합 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 임피던스 정합 방법
US11266004B2 (en) 2017-11-07 2022-03-01 Korea Atomic Energy Research Institute Plasma generation device including matching device, and impedance matching method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5632626B2 (ja) 2014-11-26
US20110214811A1 (en) 2011-09-08
US9011636B2 (en) 2015-04-21
KR101711667B1 (ko) 2017-03-02
JP2011187503A (ja) 2011-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101711667B1 (ko) 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치
US11447868B2 (en) Method for controlling a plasma process
JP5582823B2 (ja) 自動整合装置及びプラズマ処理装置
KR102033120B1 (ko) 플라즈마 처리 방법
US10109462B2 (en) Dual radio-frequency tuner for process control of a plasma process
KR102279088B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR100917719B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR102342921B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US20120000888A1 (en) Methods and apparatus for radio frequency (rf) plasma processing
US20060220656A1 (en) High-frequency power source
US11037761B2 (en) Control method and plasma processing apparatus
US11562887B2 (en) Plasma processing apparatus and etching method
KR20190125178A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 전원 제어 방법
WO2020231881A1 (en) Method and system for automated frequency tuning of radiofrequency (rf) signal generator for multi-level rf power pulsing
JP2018041531A (ja) プラズマ処理装置
CN107017178B (zh) 用于低功率电压模式操作的周期平均的频率调谐
KR20200071009A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법
US20230031768A1 (en) Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
KR102316591B1 (ko) 유도결합형 플라즈마 발생장치용 안테나 및 그의 제어방법과 그를 포함하는 유도결합 플라즈마 발생장치
CN115485809A (zh) 使可调谐边缘鞘系统中的反射功率最小化
US20230253185A1 (en) Systems and Methods for Radiofrequency Signal Generator-Based Control of Impedance Matching System
CN114141663A (zh) 半导体工艺腔室和下电极电位控制方法
KR20230164552A (ko) 플라즈마 시스 (sheath) 특성을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들
JP2016012583A (ja) プラズマ処理装置
KR20240008774A (ko) 자기장 제어 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200218

Year of fee payment: 4