KR20210109608A - 고주파 전원 장치 - Google Patents

Abstract

고주파 전원 장치는, 서로 주파수가 상이한 고주파를 발생하고, 플라즈마 반응로 내에 설치되는 제 1 안테나 및 제 2 안테나에 고주파 전력을 각각 공급하는 제 1 고주파 전원 및 제 2 고주파 전원을 구비한다. 상기 제 1 고주파 전원은, 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하여 제 1 진행파 레벨 및 제 1 반사파 레벨을 검출하는 제 1 연산 회로와, 상기 제 1 고주파 전원의 발진 주파수와 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 포함한 제 2 진행파 레벨 및 제 2 반사파 레벨을 검출하는 제 2 연산 회로와, 상기 제 2 진행파 레벨 및 상기 제 2 반사파 레벨과, 상기 제 1 진행파 레벨 및 상기 제 1 반사파 레벨에 근거하여 상기 제 1 고주파 전원이 검출하는 간섭파 레벨을 산출하는 간섭파 연산 회로를 구비한다.

Description

고주파 전원 장치

본 개시는 고주파 전원 장치에 관한 것이며, 예를 들면 플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 전원 장치에 적용 가능하다.

플라즈마 처리 장치나 레이저 처리 장치는, 고주파 전원으로부터 고주파(RF: Radio Frequency)의 전력 공급을 받아 플라즈마나 레이저를 발생하고, 발생한 플라즈마나 레이저 등을 이용하여 표면 처리나 가공을 행하는 산업용 기기로서 이용되고 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 반응로에 대해서 고주파 에너지를 공급하는 안테나(1개 또는 복수)와, 고주파 에너지를 공급하는 고주파 전원 장치(1개 또는 복수)와, 각 안테나와 고주파 전원 장치간의 전송로의 정합(매칭)을 행하는 정합기(1개 또는 복수)를 구비한다. 고주파 전원 장치는 진행파와 반사파를 검출하고, 검출한 진행파 및 반사파의 레벨 및 위상 등으로부터 반사 계수를 산출하고, 반사파의 레벨을 작게 하도록 제어하는 자동 제어 기구를 구비하고 있다.

한쪽의 고주파 전원 소스에는, 다른 쪽의 고주파 전원 소스를 근원으로 하여 다른 쪽의 안테나로부터 출력된 고주파 전력이, 플라즈마 반응로 및 한쪽의 안테나를 통하여 도달하기 때문에, 한쪽의 고주파 전원 소스가 관측하고 있는 진행파 및 반사파에는, 다른 쪽의 고주파 전원 장치로부터의 간섭파나, 자(自)장치의 진행파와 다른 쪽으로부터의 간섭파로부터 생성하는 상호 변조파가 포함되게 된다.

일본 특허공개 2013-197080호 공보 일본 특허공개 2013-125892호 공보

전술한 바와 같이, 복수의 고주파 전원 소스를 구비하고 있는 경우, 다른 고주파 전원 소스로부터의 고주파 전력에 기인하는 간섭파나 상호 변조파에 의해, 진행파나 반사파의 레벨을 정확하게 검출하지 못하고, 안정된 정합 동작이 될 수 없어, 전력 효율이 저하되어 버릴 우려가 있다.

본 개시의 과제는, 간섭파 등의 영향을 저감하는 것이 가능한 고주파 전원 장치를 제공하는 것에 있다.

본 개시 중, 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면, 하기와 같다.

즉, 고주파 전원 장치는, 서로 주파수가 상이한 고주파를 발생하고, 플라즈마 반응로 내에 설치되는 제 1 안테나 및 제 2 안테나에 고주파 전력을 각각 공급하는 제 1 고주파 전원 및 제 2 고주파 전원을 구비한다. 상기 제 1 고주파 전원은, 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하고 제 1 진행파 레벨 및 제 1 반사파 레벨을 검출하는 제 1 연산 회로와, 상기 제 1 고주파 전원의 발진 주파수와 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 포함한 제 2 진행파 레벨 및 제 2 반사파 레벨을 검출하는 제 2 연산 회로와, 상기 제 2 진행파 레벨 및 상기 제 2 반사파 레벨과, 상기 제 1 진행파 레벨 및 상기 제 1 반사파 레벨에 근거하여 상기 제 1 고주파 전원이 검출하는 간섭파 레벨을 산출하는 간섭파 연산 회로를 구비한다.

상기 고주파 전원 장치에 의하면, 간섭파 등의 영향을 저감하는 것이 가능하다.

도 1은 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 고주파 전원 장치의 구성을 나타내는 구성 블럭도이다.
도 3은 도 1의 정합기의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 2의 연산 회로의 개략 구성도이다.
도 5는 반사파의 검출 회로에 있어서 간섭파가 관측된 경우의 예를 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 2의 정합 연산부(17)에 있어서의 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 7은 제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 도 7의 고주파 전원 장치의 구성을 나타내는 구성 블럭도이다.
도 9는 도 8의 연산 회로, 제 2 연산 회로, 제 3 연산 회로의 개략 구성도이다.
도 10은 도 8의 연산 회로, 제 2 연산 회로, 제 3 연산 회로가 검출하는 파형의 예를 나타내는 설명도이다.

이하, 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 반복된 설명을 생략하는 경우가 있다.

우선, 전술한 간섭파·상호 변조파의 영향에 대해 설명한다.

진행파의 검출 회로에 간섭파나 상호 변조파가 관측되는 경우, 그 간섭파나 상호 변조파의 레벨이 작아 진행파의 검출 레벨에 영향이 없으면 문제 없지만, 간섭파나 상호 변조파의 레벨을 무시할 수 없는 경우는, 진행파의 검출 레벨이 실제보다도 약간 높게 검출된다. 그 때문에, 고주파 전원 소스는, 진행파의 검출 레벨을 설정값에 수속(收束)시키고자 하여, 고주파 전원 소스의 출력을 저하시키는 제어를 행한다.

이것에 의해, 플라즈마 반응로에 인가되는 전력이 저하되고, 플라즈마의 발화의 안정도가 저하되거나, 발화했다고 하더라도 플라즈마 반응로 내의 플라즈마 밀도가 저하되거나, 또한, 이들의 영향에 의해 플라즈마 처리의 레이트가 저하되는 등의 영향을 미칠 우려가 있다.

또, 반사파의 검출 회로에 있어서 간섭파나 상호 변조파가 관측되는 경우, 간섭파나 상호 변조파의 레벨을 무시할 수 없는 경우에는, 반사파의 검출 레벨이 실제보다도 약간 높게 검출된다. 그 때문에, 고주파 전원 소스는, 반사파의 검출 레벨을 제로에 수속시키고자 하여, 용량값을 변경하는 등의 자동 정합의 제어를 행한다. 그러나, 고주파 전원 소스에서 유래하는 간섭파가 반사파로서 계속 검출되기 때문에, 자동 정합이 완료되지 않고, 정합 동작의 재시도를 계속하는 동작이 될 수 있다.

이것에 의해, 플라즈마 반응로 내의 플라즈마 밀도가 변동하거나, 플라즈마 처리의 레이트가 변동하여 불안정한 동작이 되거나 하는 영향을 미칠 우려가 있다.

<제 1 실시형태>

그래서, 제 1 실시형태의 고주파 전원 장치 및 플라즈마 처리 장치에서는, 간섭파나 상호 변조파를 제거하고, 더 안정된 정합 동작을 행하여, 전력 효율을 한층 향상시킨다.

(플라즈마 처리 장치)

제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 개략 구성도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치(601)는, 플라즈마 반응로(60)와, 히터(67)와, 안테나(63, 66)와, 고주파 전원(10, 20)과, 정합기(62, 65)와, 플라즈마 처리 장치에 관련되는 제어를 행하는 상위 장치(68)를 구비하고 있다.

고주파 전원(10, 20)과, 정합기(62, 65)는, 제어선(68a, 68b, 68c, 68d)을 통하여 상위 장치(68)에 접속되어 있다. 또, 도시는 생략하지만, 히터(67)도 상위 장치(68)에 제어선을 통하여 접속되어 있다.

정합기(62, 65)는, 상위 장치(68)와 접속하지 않고, 고주파 전원(10, 20)과 제어선(10b, 20b)을 통하여 접속되고, 고주파 전원(10, 20)으로부터 제어를 받는 경우도 있다.

플라즈마 반응로(60)는, 공급되는 가스에 고주파 전압을 인가하고, 발생한 플라즈마에 의해 웨이퍼나 유리 기판 등의 기판의 처리를 행한다. 고주파 전원(10, 20)은, 발진 회로에서 발생한 고주파를 증폭하고 고주파 전력을 출력하는 고주파 전원 소스이다. 안테나(63, 66)는, 부하 장치인 플라즈마 반응로(60)에 고주파 전력을 공급한다.

정합기(62)는, 고주파 전원(10)의 출력 임피던스와, 부하측(안테나(63) 및 플라즈마 반응로(60))의 입력 임피던스를 맞추는 임피던스 정합 회로이다. 마찬가지로, 정합기(65)는, 고주파 전원(20)의 출력 임피던스와, 부하측(안테나(66) 및 플라즈마 반응로(60))의 입력 임피던스를 맞추는 임피던스 정합 회로이다. 임피던스 정합 회로를 구비하지 않은 경우, 플라즈마 반응로(60) 등의 부하 장치로부터의 반사파가 발생하고, 출력한 전력의 일부밖에 부하 장치에 공급하지 못하여, 전력 효율이 저하된다. 반사파를 억제하기 위해서는, 고주파 전원 소스와 부하 장치의 사이에 임피던스 정합 회로가 필요해진다. 정합기(62, 65)는, 후술하는 가변 용량 콘덴서와 코일로 구성되는 정합 회로를 구비하고, 가변 용량 콘덴서의 용량을 조정함으로써 임피던스 정합을 행한다.

플라즈마 반응로(60)에의 전력 공급에 대해 설명한다. 여기에서는, 제 1 계통(611)인 고주파 전원(10)으로부터의 전력 공급에 대해 설명하지만, 제 2 계통(612)에 대해서도 마찬가지이다.

고주파 전원(10)으로부터 출력되는 고주파 전력은, 고주파 동축 케이블(10a)을 통하여 정합기(62)에 입력되고, 정합기(62) 내의 정합 회로에 의해 임피던스 조정되어, 안테나(63)를 통하여 플라즈마 반응로(60)에 출력된다.

플라즈마 반응로(60)는, 상위 장치(68)로부터 히터(67)를 제어하는 것에 의해 온도 관리되고, 또한, 가스 유량이나 압력이 제어되고 있다. 플라즈마 반응로(60) 내에서 생성하는 플라즈마의 분포는, 안테나의 수나 형상, 배치에 의해 제어할 수 있고, 기판에 대한 대미지를 억제하여 플라즈마 분포의 균일성을 확보하기 위해서, 복수의 안테나를 배치하는 것이 유효한 수단이 되고 있다. 한편, 여기에서는, 1개의 정합기에 대해서 1개의 안테나만이 마련되어 있지만, 1개의 정합기로부터 복수의 안테나에 고주파 전력을 분배하고, 플라즈마 반응로에 출력하는 구성이어도 된다.

고주파 전원(10, 20)은, 상위 장치(68)로부터의 제어로 동작한다. 상위 장치(68)는, 고주파 전원(10, 20)에 대해서, 출력의 온/오프의 지시나, 고주파 출력 전력의 설정, 출력 주파수 설정 등의 프리셋(초기값 설정)을 행하고, 정합기(62, 65)의 후술하는 가변 용량 콘덴서의 용량값 설정 등의 프리셋(초기값 설정) 등을 행한다.

고주파 전원 장치(610)에서는, 전력 효율의 저하를 막기 위해, 상위 장치(68)로부터의 제어에 의해, 반사파를 억제하는 자동 정합 기능을 구비하고 있다. 자동 정합 기능에 대해 간단하게 설명한다.

제 1 계통(611)에 있어서, 고주파 전원(10)은, 상위 장치(68)로부터 출력 ON의 지시가 입력되면, 고주파 전력의 출력을 개시함과 더불어, 고주파 출력 전력의 진행파와 반사파를 검출한다. 고주파 전원(10)은, 검출된 진행파와 반사파의 레벨과 위상 등으로부터 반사 계수를 산출하고, 반사파의 레벨이 작아지도록, 정합기(62)의 가변 용량 콘덴서의 용량값 및 고주파 전원(10)의 출력 주파수를 제어한다.

제 2 계통(612)에 있어서도, 고주파 전원(20)은, 검출된 진행파와 반사파의 레벨과 위상 등으로부터 반사 계수를 산출하고, 반사파의 레벨이 작아지도록, 정합기(65)의 가변 용량 콘덴서의 용량값 및 고주파 전원(20)의 출력 주파수를 제어한다.

이와 같이 하여, 고주파 전원 장치에 있어서의 자동 정합 기능이 실현되는 것이다.

고주파 전원 장치(610)에서는, 간섭파 및 상호 변조파에 의한 영향을 피하기 위해, 발진 회로에 있어서의 발진 주파수를, 2대의 고주파 전원(10, 20)이 연동하여 결정하도록 하고 있다. 그 때문에, 도 1에서는, 2개 고주파 전원(10, 20)이 서로 제어선(10c)으로 접속되어 있다.

(고주파 전원 장치의 구성)

고주파 전원 장치의 구성에 대해 도 2, 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 고주파 전원 장치의 구성을 나타내는 구성 블럭도이다. 도 3은 도 2의 고주파 전원 장치의 정합기의 구성을 나타내는 블럭도이다.

여기에서는, 제 1 계통(611)의 고주파 전원(10)과 정합기(62)에 대해 설명하지만, 제 2 계통(612)의 고주파 전원(20)과 정합기(65)도 동일한 구성 및 동작이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(10)과 고주파 전원(20)은, 기본적인 구성은 동등하지만, 편의적으로, 고주파 전원(10)을 마스터 장치(親機; master device), 고주파 전원(20)을 슬레이브 장치(子機; slave device)로 하고, 서로의 고주파 전력의 출력 주파수를 연동하여 제어하는 주파수 연동 처리를, 마스터 장치인 고주파 전원(10)에서 행하는 것으로 한다.

(고주파 전원)

도 2에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(10)은 발진 회로(11)와 여진 증폭 회로(12)와 주증폭 회로(13)와 검출 회로(14)와 A/D 변환 회로(15)와 연산 회로(16)와 정합 연산부(17)와 주파수 설정 회로(18)를 구비하고 있다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 정합기(62)는 정합 회로(81)와 용량 설정 회로(82)를 구비하고 있다. 고주파 전원(10)의 각 부에 대해서 이하 설명한다.

발진 회로(11)는, DDS(Direct Digital Synthesizer) 등으로 구성되고, 설정된 주파수의 고주파 신호를 생성한다.

여진 증폭 회로(12) 및 주증폭 회로(13)는, 발진 회로(11)로부터의 고주파 신호를 소정의 출력 레벨로 증폭한다. 도 2의 예에서는, 여진 증폭 회로(12) 및 주증폭 회로(13)는 각각 1개씩 마련되어 있지만, 복수 구비해도 되고, 도중에 분배기나 합성기를 이용하는 것도 가능하다.

검출 회로(14)는, 방향성 결합기 등으로 구성되고, 진행파와 반사파를 검출하고, 각각의 모니터 신호를 출력한다.

A/D 변환 회로(15)는, 아날로그 신호인 모니터 신호를 디지털 신호로 변환한다.

연산 회로(16)는, 입력된 신호로부터 진행파의 레벨과 반사파의 레벨을 산출하는 연산을 행하고, 진행파의 레벨과 반사파의 레벨과 위상으로부터 반사 계수를 구한다.

정합 연산부(17)는, 반사 계수에 근거하여, 반사파의 레벨이 작아지도록, 정합 회로(81)의 가변 용량 콘덴서(83)의 용량값을 결정함과 더불어, 반사파의 레벨이 작아지도록, 발진 회로(11)의 주파수값을 결정한다.

주파수 설정 회로(18)는, 정합 연산부(17)로부터 입력된 주파수값을 발진 주파수로서 발진 회로(11)에 설정한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 정합기(62)의 정합 회로(81)는 가변 용량 콘덴서(83)와 코일(84)을 구비하고 있고, 입력된 고주파 신호의 임피던스 조정을 행하여 안테나(63)에 출력한다. 용량 설정 회로(82)는 고주파 전원(10)의 정합 연산부(17)로부터 결정한 용량값이 입력되면, 정합 회로(81)의 가변 용량 콘덴서(83)에 용량값을 설정한다.

한편, 도 2의 구성에서는, 검출 회로(14)부터 정합 연산부(17)까지의 피드백계가 고주파 전원(10)에만 마련되어, 정합 연산부(17)에 있어서 발진 주파수와 가변 용량 콘덴서(83)의 용량값의 양쪽을 산출하는 구성으로 하고 있지만, 마찬가지의 회로 구성이 정합기(62)에만 마련되어도 되고, 고주파 전원(10)과 정합기(62)의 양쪽에 마련되어, 고주파 전원(10)에서는 주파수의 산출을 행하고, 정합기(62)에서는 용량값의 산출만을 행하는 구성으로 해도 상관없다.

(연산 회로)

연산 회로(16)는, 검출 회로(14)에서 검출되고, A/D 변환 회로(15)에서 디지털 신호로 변환된 진행파와 반사파의 검출 신호(모니터 신호)를 입력하고, 각각의 신호 레벨을 검출하는 것이다.

연산 회로(16)의 구성에 대해 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는, 연산 회로(16)의 개략 구성도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 연산 회로(16)는, 진행파에 대해 처리를 행하는 NCO(Numerical Controlled Oscillator; 수치 제어형 발진기)부(50)와 디지털 필터(51)와 레벨 연산 회로(52)와, 반사파에 대해 처리를 행하는 NCO부(53)와 디지털 필터(54)와 레벨 연산 회로(55)를 구비하고 있다.

NCO부(50)는, sin파와 cos파를 생성하는 NCO 및 승산기(乘算器)를 구비하고, 입력된 진행파 신호에 sin파와 cos파를 각각 승산하고, 진행파의 동상(同相)(I) 성분과 직교(Q) 성분을 출력한다. 고주파의 주파수에 연동하여 NCO 주파수를 설정하므로, 희망파(입력된 진행파 신호)는, NCO 출력과의 연산에 의해 베이스밴드 신호가 된다. NCO부(50)에는, 후술하는 주파수 관리부(19)로부터, 고주파 전원(10)의 출력 주파수(발진 회로(11)의 발진 주파수)에 맞춘 NCO 주파수가 설정된다. 즉, 고주파 전원 장치(610)에서는, 발진 회로(11)에 설정하는 주파수에 연동하여, NCO 주파수가 변경되는 것이다.

디지털 필터(51)는, 고주파 전력의 출력 주파수를 중심으로 하여, 특정한 대역폭을 통과시키는 대역 통과 필터(밴드패스 필터)이며, 동작 샘플링 주파수로 입력되는 진행파의 동상 성분 및 직교 성분으로부터 간섭파나 상호 변조파(이하, 간섭파 성분으로 한다)를 제거하는 것이다.

구체적으로는, 디지털 필터(51)는 중심 주파수로부터 특정한 주파수폭(예를 들면 ±10kHz로 함)의 대역을 통과시키고, 그 이외의 대역은 감쇠시킴으로써, 고주파 전원(20)에 기인하는 간섭파 성분을 제거한다. 즉, 디지털 필터(51)의 통과 대역은, 특정한 대역폭(여기에서는 10kHz)의 2배로 되어 있다.

여기에서, 디지털 필터(51)는, NCO부(50)의 NCO에 설정되는 주파수가 발진 회로(11)의 주파수에 상당하는 설정값으로 설정되는 것에 의해, 당해 주파수가 통과 대역의 중심 주파수가 된다. 이것에 의해, 발진 회로(11)의 주파수가 변동한 경우에도, 디지털 필터(51)는, 고주파 전력의 주파수를 중심으로 하여 ±10kHz의 대역만을 통과시키고, 그 이상 떨어진 간섭파 성분을 확실히 제거할 수 있는 것이다.

레벨 연산 회로(52)는, 간섭파 성분이 제거된 진행파의 동상 성분 및 직교 성분을 입력하고, 진행파의 전력 레벨(진행파 레벨, 또는 PF라고 한다)을 산출한다. 이것에 의해, 간섭파의 영향을 포함하지 않는 정확한 진행파 레벨이 산출되고, 정합 연산부(17)에 출력된다.

NCO부(53), 디지털 필터(54), 레벨 연산 회로(55)는, 각각, NCO부(50), 디지털 필터(51), 레벨 연산 회로(52)와 마찬가지의 처리를 반사파에 대해 행하는 것이다. 구체적으로는, NCO부(53)는 NCO와 승산기를 구비하고, 입력된 반사파에 sin파와 cos파를 승산하고, 반사파의 동상 성분과 직교 성분을 출력한다. 디지털 필터(54)는, 입력된 반사파의 동상 성분과 직교 성분을 대역 제한하여, 고주파 전력의 주파수를 중심 주파수로서 특정한 대역(여기에서는 ±10kHz)만을 통과시키고, 간섭파 성분을 제거한다. 레벨 연산 회로(55)는, 간섭파의 영향을 포함하지 않는 정확한 반사파의 전력 레벨(반사파 레벨, 또는 PR라고 한다)을 산출하고, 정합 연산부(17)에 출력한다.

한편, 여기에서는 도시는 생략하지만, 연산 회로(16)에서는, 전술한 바와 같이 반사 계수를 산출하고, 정합 연산부(17)에 출력하고 있다.

여기에서, 반사파의 검출 회로에 있어서 간섭파가 관측된 예를 도 5에 나타낸다. 도 5는, 반사파의 검출 회로에 있어서 간섭파가 관측된 경우의 예를 나타내는 설명도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 화면 중앙의 반사파에 대해서, 무시할 수 없는 레벨의 간섭파가 관측되고 있다. 디지털 필터(54)는 통과 대역 A의 반사파를 통과시키고, 통과 대역 A 이외의 간섭파를 제거한다.

(정합 연산부)

도 2로 되돌아가서, 정합 연산부(17)는, 입력된 진행파 레벨, 반사파 레벨, 반사 계수에 근거하여, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 회로(11)에 설정하고자 하는 발진 주파수 및 정합기(62)의 가변 용량 콘덴서(83)의 용량값을 산출하고, 정합기(62)에 산출한 용량값을 출력하는 정합 연산 처리를 행한다. 한편, 정합 연산부(17)로부터 제어선(10b)을 통하여 정합기(62)의 용량 설정 회로(82)에 용량값을 설정한다.

그리고, 고주파 전원(10)의 정합 연산부(17)는, 정합 연산 처리에서 산출된 발진 주파수의 값을 즉시 주파수 설정 회로(18)에 출력하는 것이 아니라, 산출된 발진 주파수(후보 주파수)의 값과, 또 하나의 전원 소스인 고주파 전원(20)의 발진 주파수를 비교하여, 간섭파 성분을 제거 가능한지 여부를 체크하고, 적절한 주파수값을 주파수 설정 회로(18)에 출력하는 주파수 연동 처리를 행한다. 구체적으로는, 고주파 전원(10)에서는, 고주파 전원(20)으로부터의 고주파 전력에 근거하는 간섭파 성분이 디지털 필터(51, 54)로 확실히 제거될 수 있도록, 발진 회로(11)의 주파수를 고주파 전원(20)의 발진 주파수로부터 특정 주파수(여기에서는 10kHz) 이상 떼어놓아 설정한다. 주파수 연동 처리에 대해서는 후술하지만, 이것에 의해, 고주파 전원(10)과 고주파 전원(20)에서는, 서로 연산 회로(16, 26)의 디지털 필터에 있어서, 다른 쪽의 전원 소스에 기인하는 간섭파 성분은 중심 주파수로부터 10kHz 이상 떨어지기 때문에 충분히 감쇠되어, 확실히 제거할 수 있는 것이다.

(주파수 관리부)

주파수 관리부(19)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 정합 연산부(17)로부터 입력된 발진 회로(11)에 설정하는 발진 주파수(제 1 발진 주파수)의 값을 유지함과 더불어, 그것에 맞추어 연산 회로(16)에 NCO의 주파수를 설정한다. 또, 주파수 관리부(19)는, 고주파 전원(20)의 주파수 관리부(29)로부터 출력되는 발진 주파수(제 2 발진 주파수)의 값을 수신하고, 내부에 유지해 두고, 정합 연산부(17)로부터의 요구에 부응하여, 제 2 발진 주파수의 값을 정합 연산부(17)에 출력하도록 되어 있다.

(고주파 전원)

도 2에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(20)은, 고주파 전원(10)과 마찬가지의 구성이지만, 여기에서는 슬레이브 장치로서 동작하기 때문에, 주파수 연동 처리를 행하지 않고, 산출한 후보 주파수를 그대로 발진 주파수로서 설정하는 것이다. 고주파 전원(20)에 있어서, 발진 회로(21), 여진 증폭 회로(22), 주증폭 회로(23), 검출 회로(24), A/D 변환 회로(25), 연산 회로(26), 주파수 설정 회로(28)는, 각각 전술한 고주파 전원(10)의 구성 요소의 부호의 첫째 자릿수가 동일한 회로와 동일한 구성 및 동작으로 되어 있다(xx 회로 2n=xx 회로 1n). 또, 고주파 전원(10)과 마찬가지로, 고주파 전원(20)의 정합 연산부(27)와 정합기(65)는 제어선(20b)에 의해 접속되어 있다.

슬레이브 장치로서 동작하는 고주파 전원(20)의 정합 연산부(27)는, 연산 회로(26)로부터 입력된 진행파 레벨과 반사파 레벨과 반사 계수를 이용하여, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 회로(21)의 주파수(제 2 발진 주파수)를 결정함과 더불어, 정합기(65)의 가변 용량 콘덴서의 용량값을 결정하는 정합 연산 처리를 행한다. 그리고, 결정한 주파수를, 주파수 설정 회로(28)와 주파수 관리부(29)에 출력하고, 제어선(20b)을 통하여 용량값을 정합기(65)에 출력한다.

주파수 관리부(29)는, 제 2 발진 주파수의 값을 내부에 유지함과 더불어, 고주파 전원(10)의 주파수 관리부(19)에 출력하는 것이다. 또, 주파수 관리부(29)는, 제 2 발진 주파수의 값에 맞추어, 연산 회로(26)에 NCO의 주파수를 설정한다.

(고주파 전원 장치의 동작)

고주파 전원 장치(610)의 동작에 대해 도 2, 3을 이용하여 설명한다. 기본적으로는 제 1 계통(611)을 중심으로 하여 설명하고, 제 2 계통(622)에 대해서는, 제 1 계통(611)과 상이한 부분만 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(10)에 있어서, 발진 회로(11)는 설정된 제 1 발진 주파수를 발진하여 고주파 전력이 출력되고, 고주파 전력은, 여진 증폭 회로(12) 및 주증폭 회로(13)에서 소정의 레벨까지 증폭되어, 검출 회로(14) 및 고주파 동축 케이블(10a)을 통하여 정합기(62)에 출력된다. 정합기(62)에 있어서, 고주파 전력은 임피던스 정합이 이루어지고, 안테나(63)를 통하여 플라즈마 반응로(60)에 출력된다.

검출 회로(14)에서는, 진행파와 반사파가 검출되어 모니터 신호로서 A/D 변환 회로(15)에 입력되고, 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 연산 회로(16)에서는, 진행파와 반사파의 각각이 직교 검파되어 동상 성분과 직교 성분이 취출되고, 각각 디지털 필터(51, 54)에서 대역 제한되어 간섭파 성분이 제거되고, 레벨 연산 회로(52, 55)에서 진행파 레벨과 반사파 레벨과 반사 계수가 산출된다.

그리고, 정합 연산부(17)에서는, 입력된 반사파 레벨 등을 이용하여, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 회로(11)에 설정하고자 하는 후보 주파수값이 산출됨과 더불어, 정합기(62)의 가변 용량 콘덴서(83)에 설정하는 용량값이 산출되고, 용량값이 정합기(62)의 용량 설정 회로(82)에 출력된다.

또, 정합 연산부(17)에서는, 주파수 연동 처리로서, 주파수 관리부(19)로부터 고주파 전원(20)의 발진 주파수(제 2 발진 주파수)를 취득하고, 산출한 후보 주파수와 제 2 발진 주파수를 비교하여, 후보 주파수와 제 2 발진 주파수가 특정한 주파수차 이상이 되도록 주파수 연동 처리가 행해져, 특정한 주파수차 이상이 된 경우에 당해 후보 주파수를 발진 회로(11)의 발진 주파수(제 1 발진 주파수)로서 결정한다. 제 1 발진 주파수는, 주파수 설정 회로(18)를 통하여 발진 회로(11)에 설정된다.

또, 고주파 전원(20)에서는, 정합 연산부(27)에서 용량값과 제 2 발진 주파수가 산출되고, 용량값은 정합기(65)에 설정되고, 제 2 발진 주파수는 주파수 설정 회로(28)를 통하여 발진 회로(21)에 설정된다. 또, 제 2 발진 주파수는, 주파수 관리부(29)에 출력되고, 주파수 관리부(29)에 유지됨과 더불어, 고주파 전원(10)의 주파수 관리부(19)에 출력되고, 정합 연산부(17)에서의 주파수 연동 처리에 이용된다.

이와 같이 하여 고주파 전원 장치(610)의 동작이 행해지는 것이다.

(정합 연산부의 처리)

다음에, 정합 연산부(17)에 있어서의 처리에 대해 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 고주파 전원(10)의 정합 연산부(17)에 있어서의 처리를 나타내는 플로 차트이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 정합 연산부(17)는, 반사파 레벨 및 반사 계수가 입력되면(처리 S1), 그들에 근거하여 정합 연산을 행하고, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 회로(11)에 설정하는 후보 주파수(Freq_1)를 산출한다(처리 S2). 한편, 처리 S2에서는, 정합기(62)의 가변 용량 콘덴서(83)의 용량값도 산출하고, 정합기(62)에 출력하지만, 여기에서는 도시는 생략하고 있다.

또, 주파수 관리부(19)에서는, 주파수 관리 기능에 의해, 타(他)장치인 고주파 전원(20)의 주파수 관리부(29)로부터 고주파 전원(20)의 발진 주파수(제 2 발진 주파수, Freq_2)를 취득하고, 유지하고 있다(처리 S11). 그리고, 정합 연산부(17)는, 주파수 관리부(19)로부터 제 2 발진 주파수(Freq_2)를 취득하고, 처리 S2에서 산출한 후보 주파수(Freq_1)와, 취득한 제 2 발진 주파수(Freq_2)의 차(|Freq_1-Freq_2|)를 구한다(처리 S3).

그리고, 정합 연산부(17)는, 처리 S3에서 산출한 차 |Freq_1-Freq_2|가 10kHz 이상인지 여부를 판단한다(처리 S4). 여기에서는, 연산 회로(16, 26)의 디지털 필터를 중심 주파수(발진 주파수)±10kHz의 범위를 통과시키는 특성으로 하고 있기 때문에, 후보 주파수와 제 2 발진 주파수의 차가 10kHz 이상이 되어 있는지 여부를 확인한다.

처리 S4에 있어서, 주파수의 차가 10kHz 이상이면(Yes의 경우), 정합 연산부(17)는 처리 S4에서 산출한 후보 주파수를 제 1 발진 주파수로서 결정하여, 주파수 설정 회로(18)에 출력하고 발진 회로(11)에 설정함과 더불어, 당해 제 1 발진 주파수를 주파수 관리부(19)에 출력한다(처리 S5). 그리고, 처리 S1로 되돌아가, 처리를 반복한다.

또, 처리 S4에 있어서, 주파수의 차가 10kHz 미만이었던 경우(No의 경우), 정합 연산부(17)는, 주파수차를 계산한 횟수(반복 횟수)를 카운트(인크리멘트)하고(처리 S6), 횟수가 미리 설정된 임계값 이상이 되었는지 여부를 판단한다(처리 S7).

그리고, 처리 S7에서, 반복 횟수가 임계값에 도달하고 있지 않은 경우(No의 경우)에는, 정합 연산부(17)는, 처리 S2도 되돌아가서, 연산 회로(16)로부터 반사파 레벨 및 반사 계수를 입력하고 다시 정합 연산을 행하여 후보 주파수를 산출한다.

주파수차가 10kHz 미만인 경우, 이대로 후보 주파수(Freq_1)를 발진 회로(11)에 설정하면, 간섭파 성분이 디지털 필터의 통과 대역 내에 발생해 버리기 때문에, 간섭파를 제거할 수 없어, 현재의 후보 주파수(Freq_1)는 적절한 값은 아니다. 그 때문에, 정합 연산부(17)는 새롭게 반사파 레벨 등을 취득하고, 연산을 다시 실행하도록 하고 있다.

또, 처리 S7에서, 횟수가 임계값에 도달한 경우(Yes의 경우)에는, 정합 연산부(17)는, 후보 주파수(Freq_1)로서, 제 2 발진 주파수에 10kHz를 가산한 주파수(Freq_1=Freq_2+10kHz) 또는 제 2 발진 주파수로부터 10kHz를 감산한 주파수(Freq_1=Freq_2-10kHz)를 제 1 주파수로서 결정하고(처리 S8), 처리 S5로 이행하여 주파수 설정 회로(18)를 통하여 발진 회로(11)에 설정한다(처리 S5).

즉, 소정의 횟수만큼 정합 연산을 반복하더라도, 후보 주파수가 제 2 발진 주파수와 10kHz 이상 떨어지지 않는 경우에는, 정합 연산부(17)는, 제 1 발진 주파수를 강제적으로 제 2 발진 주파수로부터 10kHz 이상 떨어진 주파수로 결정하여, 처리를 수속시키는 것이다.

처리 S8에 있어서, 제 1 발진 주파수로서, 제 2 발진 주파수(Freq_2)에 대해서 고주파측의 주파수를 선택할지, 저주파측을 선택할지는, 미리 결정해 두어도 되고, 제 2 발진 주파수의 값에 따라 적절히 결정해도 된다.

처리 S3∼S8가 주파수 연동 처리로 되어 있다. 이와 같이 하여, 정합 연산부(17)의 처리가 행해지는 것이다.

이것에 의해, 본 실시 형태의 고주파 전원 장치에서는, 복수의 고주파 전원의 각각이, 다른 전원 소스로부터의 고주파의 영향에 의한 간섭파 성분을, 연산 회로의 디지털 필터로 확실히 감쇠할 수 있고, 간섭파 성분을 포함하지 않는 진행파 및 반사파를 검출하여, 진행파 레벨 및 반사파 레벨을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 더 안정된 정합 동작을 행하여 전력 효율을 향상시킬 수 있는 것이 된다.

한편, 여기에서는, 주파수 연동 처리를 마스터 장치인 고주파 전원(10)에 있어서 행하도록 하고, 슬레이브 장치의 고주파 전원(20)에서는 자기가 설정한 발진 주파수를 마스터 장치에 통지하는 것만으로 했지만, 반대로 해도 된다. 즉, 마스터 장치가 슬레이브 장치에 자기가 설정한 발진 주파수를 통지하고, 슬레이브 장치가 그 정보에 근거하여 주파수 연동 처리를 행하여 발진 주파수의 차가 10kHz 이상이 되도록 자기의 발진 주파수를 설정하도록 구성해도 된다.

나아가 또한, 상위 장치(68)에 있어서, 2개의 고주파 전원(10, 20)의 주파수 관리부(19, 29)로부터 후보가 되는 주파수를 취득하고, 양자의 차가 10kHz 이상이 되도록 제어를 행하도록 해도 된다. 이 경우, 한쪽의 고주파 전원의 발진 주파수만을 조정해도 되고, 양쪽의 고주파 전원의 발진 주파수를 조정해도 된다. 이 경우, 주파수 관리부(19, 29)는, 상위 장치(68)에 후보가 되는 주파수를 송출하고, 상위 장치(68)로부터 지정된 발진 주파수를 정합 연산부(17, 27) 및 주파수 설정 회로(18, 28)를 통하여 발진 회로(11, 21)에 설정한다.

마스터 장치로 제어하는 동작으로 할지, 슬레이브 장치로 제어하는 동작으로 할지, 또는, 상위 장치(68)로 제어하는 동작으로 할지는, 미리 동작 모드로서 설정되고, 각 장치는, 설정된 동작 모드에 따른 처리를 행하도록 되어 있다.

(디지털 필터의 다른 구성)

전술한 예에서는, 연산 회로(16)의 디지털 필터(51, 54)를 밴드패스 필터로서 설명했지만, 베이스밴드 신호에 대해서 특정한 주파수 이하의 대역을 통과시키는 로우패스 필터로서 구성해도 된다. 이 경우, 로우패스 필터의 컷오프 주파수를 고주파 전원(10)의 출력 주파수로부터, 특정한 대역폭(예를 들면 10kHz)만큼 높은 주파수로 설정해 둔다. 이것에 의해, 고주파 전원(10)의 출력 주파수+10kHz보다 낮은 주파수는 통과하고, 고주파 전력의 출력 주파수+10kHz 이상의 간섭파 성분은 제거되게 된다.

로우패스 필터를 이용한 경우의 정합 연산부(17)의 동작에 대해 간단하게 설명한다.

정합 연산부(17)에 있어서는, 밴드패스 필터를 이용한 경우와 마찬가지로, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 주파수의 후보가 되는 후보 주파수를 산출한다. 그리고, 당해 후보 주파수에 근거하여, 고주파 전원(10)의 발진 주파수가, 다른 쪽의 고주파 전원(20)의 발진 주파수부터 특정 주파수(예를 들면 10kHz) 이상 낮아지도록, 발진 주파수를 결정한다.

밴드패스 필터의 경우에는, 고주파 전원(10)의 발진 주파수는, 다른 쪽의 고주파 전원(20)의 발진 주파수와 비교하여, 특정한 주파수 이상 떨어져 있으면 높아도 되고 낮아도 되었지만, 로우패스 필터의 경우에는, 다른 쪽의 고주파 전원(20)의 발진 주파수보다 낮은 측으로 결정한다. 즉, 로우패스 필터의 컷오프 주파수는 고주파 전원(10)의 발진 주파수+10kHz가 된다. 이것에 의해, 고주파 전원(20)에 기인하는 간섭파 성분은, 로우패스 필터의 컷오프 주파수보다도 높아지기 때문에, 디지털 필터(51, 54)로 감쇠되어, 진행파 레벨, 반사파 레벨을 정확하게 산출할 수 있는 것이다.

밴드패스 필터의 경우와 마찬가지로, 정합 연산부(17)가 발진 주파수에 따른 NCO 주파수를 설정하는 것에 의해, 발진 주파수가 변동해도, 컷오프 주파수를 항상 발진 주파수+특정 주파수로 할 수 있고, 확실히 간섭파 성분을 제거할 수 있다.

또, 밴드패스 필터의 경우와 마찬가지로, 정합 연산을 소정의 횟수 행하더라도 다른 고주파 전원 장치의 발진 주파수로부터 특정 주파수 이상 떨어진 주파수를 후보 주파수로서 구해지지 않은 경우에는, 강제적으로 특정 주파수 이상(여기에서는 10kHz 이상) 떨어진 주파수를 발진 회로에 설정한다.

(제 1 실시형태의 효과)

제 1 실시형태의 고주파 전원 장치는, 복수의 고주파 전원(10, 20)과 정합기(62, 65)를 구비하고, 한쪽의 고주파 전원(10)이, 연산 회로(16)에, 진행파 및 반사파의 주파수를 중심 주파수로 하여, 중심 주파수로부터 특정 주파수폭의 통과 대역을 구비한 디지털 필터(51)를 구비한다. 주파수 관리부(19)가, 다른 쪽의 고주파 전원(20)의 발진 주파수를 기억해 두고, 정합 연산부(17)가, 반사파 레벨이 작아지도록, 발진 주파수의 후보가 되는 후보 주파수를 산출하고, 당해 후보 주파수에 근거하여, 다른 쪽의 고주파 전원(20)의 발진 주파수와 고주파 전원(10)의 발진 주파수의 주파수차가 특정 주파수 이상이 되도록, 발진 주파수를 결정하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 복수의 고주파 전원(10, 20)에 있어서의 주파수가 항상 특정한 주파수차 이상은 떨어지도록 제어할 수 있고, 서로 반사파의 검출 신호에 포함되는 간섭파 성분을 디지털 필터(51, 54)로 확실히 제거하여 정확한 반사파 레벨을 산출할 수 있고, 정밀도가 높은 정합을 실현하여, 전력 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 제 1 실시형태의 고주파 전원 장치는, 정합 연산부(17)가 발진 주파수에 따른 NCO의 주파수의 정보를 연산 회로(16)에 설정하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 디지털 필터(51)의 중심 주파수를 발진 주파수에 일치시킬 수 있고, 발진 주파수가 변동해도, 디지털 필터(51)에 있어서 확실히 간섭파 성분을 제거할 수 있다.

또, 제 1 실시형태의 고주파 전원 장치는, 복수의 고주파 전원에 있어서의 주파수를 연동하여 제어하는 주파수 연동 처리를, 마스터 장치, 슬레이브 장치, 상위 장치 중 어느 하나로 행할지 임의로 선택하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 시스템 설계상의 자유도를 크게 할 수 있다.

또, 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 전술한 본 고주파 전원 장치로부터 전력의 공급을 받도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 고주파 전력의 임피던스 정합을 정밀도 좋게 행할 수 있고, 안정되게 플라즈마를 발생시키고, 분포의 특성을 양호하게 하여, 양호한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제 1 실시형태의 고주파 전원 장치는, 자장치의 발진 주파수 이외의 성분을 제거함으로써, 안정한 정합 동작 및 출력 제어 동작을 행하는 것이지만, 플라즈마 반응로 내의 상태의 변화(간섭파의 레벨의 급격한 변화나 경년 변화 등)를 검출하여 감시하는 것은 아니다.

<제 2 실시형태>

그래서, 제 2 실시형태에서는, 플라즈마 반응로 내의 상태의 변화(간섭파의 레벨의 급격한 변화나 경년 변화 등)를 검출하여 감시하고, 플라즈마 처치 장치의 수율(收率)의 개선(품질의 향상)이나, 장치 메인터넌스의 적시 대응에 의한 기회 손실을 저감한다.

(플라즈마 처리 장치의 구성)

제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 개략 구성도이다. 한편, 전술한 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치와 마찬가지의 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치(602)는, 플라즈마 반응로(60)와, 히터(67)와, 안테나(63, 66)와, 고주파 전원(30, 40)과, 정합기(62, 65)와, 플라즈마 처리 장치에 관련되는 제어를 행하는 상위 장치(68)를 갖고 있다. 제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치(602)는 제 1 실시형태의 플라즈마 처리 장치(601)와 고주파 전원을 제외하고 동일한 구성, 접속이며, 고주파 전원 이외의 설명은 생략한다.

(고주파 전원 장치의 구성)

제 2 실시형태의 고주파 전원 장치의 구성에 대해 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은, 제 2 실시형태의 고주파 전원 장치의 구성을 나타내는 구성 블럭도이다. 여기에서는, 제 1 계통(621)의 고주파 전원(30)과 정합기(62)에 대해 설명하지만, 제 2 계통(622)의 고주파 전원(40)과 정합기(65)도 동일한 구성 및 동작이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(30)과 고주파 전원(40)은, 제 1 실시형태의 고주파 전원의 구성에 있어서의 고주파 전원(10)과 고주파 전원(20)과 기본적인 구성은 동일하지만, 연산 회로(제 1 연산 회로)(16) 외에, AD 변환 회로(15)의 출력이 분기되어, 진행파와 반사파가 입력되는 제 2 연산 회로(31) 및 제 3 연산 회로(32)와, 간섭파 연산 회로(33)를 구비한다. 한편, 고주파 전원(30, 40)은 제 3 연산 회로(32)를 구비하지 않아도 되고, 구비하고 있더라도, 그 기능을 사용하지 않아도 된다. 또, 고주파 전원(40)은 제 2 연산 회로(31)와 제 3 연산 회로(32)와 간섭파 연산 회로(33)를 구비하지 않아도 되고, 구비하고 있더라도, 그 기능을 사용하지 않아도 된다.

연산 회로(16)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 자장치인 고주파 전원(30)의 발진 주파수를 통과 대역으로 하고, 타장치인 고주파 전원(40)의 발진 주파수 및 플라즈마 반응로(60)에서 생성한 간섭파를 저지하는 디지털 필터를 구비하고, 고주파 전원(30)의 진행파 레벨(PF) 및 반사파 레벨(PR)을 검출한다.

제 2 연산 회로(31)는, 고주파 전원(30)과 고주파 전원(40)의 발진 주파수 및 플라즈마 반응로(60)에서 생성한 간섭파의 모두를 포함한 진행파 레벨(PF2) 및 반사파 레벨(PR2)을 검출한다. 제 2 연산 회로(31)는, 통과 대역이 충분히 넓은 디지털 필터를 구비하고 있다. 한편, 디지털 필터를 구비하지 않고, 진행파, 반사파 및 간섭파 등을 스루해도 된다.

제 3 연산 회로(32)는, 고주파 전원(40)의 발진 주파수를 통과 대역으로 하고, 고주파 전원(30)의 발진 주파수와 플라즈마 반응로(60)에서 생성된 간섭파를 저지하는 디지털 필터를 구비하고, 고주파 전원(40)으로부터 플라즈마 반응로(60)를 통하여 들어 오는 진행파 레벨(PF3) 및 반사파 레벨(PR3)을 검출한다.

간섭파 연산 회로(33)에서는, 간섭파의 레벨을 연산한다. 제 2 연산 회로(31)에서 연산한 PF2와 PR2에는, 고주파 전원(30)의 발진 주파수와 고주파 전원(40)의 발진 주파수의 성분 및 플라즈마 반응로(60)에서 생성한 간섭파 성분이 포함되어 있다. 따라서, 제 2 연산 회로(31)의 연산 결과로부터, 연산 회로(16)의 고주파 전원(30)의 발진 주파수의 레벨을 빼면, 고주파 전원(30)의 발진 주파수 이외의 주파수 성분의 레벨이 된다.

또, 제 2 연산 회로(31)의 연산 결과로부터, 연산 회로(16)의 고주파 전원(30)의 발진 주파수의 레벨과, 제 3 연산 회로(32)의 고주파 전원(40)의 발진 주파수의 레벨을 빼면, 플라즈마 반응로(60) 내에서 생성한 간섭파 성분의 레벨이 된다.

간섭파 연산 회로(33)에서 산출한, 간섭파 레벨을 사용자에게 통지함으로써, 사용자는 새로운 플라즈마 반응로(60)의 상태 감시 항목을 얻을 수 있고, 플라즈마 반응로(60)의 상태 변화(급격한 간섭파 레벨의 변동, 및 간섭파 레벨의 경년적 변화)를 감시하고, 적시 메인터넌스를 실시할 수 있다. 또, 간섭파 레벨과 플라즈마 반응로(60)의 품질에 관련이 있으면, 수율 및 품질의 향상에 기여할 수 있다.

(연산 회로의 구성)

연산 회로(16), 제 2 연산 회로(31), 제 3 연산 회로(32)의 구성에 대해 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 도 8의 연산 회로, 제 2 연산 회로, 제 3 연산 회로의 개략 구성도이다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 연산 회로(16)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 진행파에 대해 처리를 행하는 NCO(Numerical Controlled Oscillator; 수치 제어형 발진기)부(50), 디지털 필터(51), 레벨 연산 회로(52)와, 반사파에 대해 처리를 행하는 NCO부(53), 디지털 필터(54), 레벨 연산 회로(55)를 구비하고 있다.

제 2 연산 회로(31)는 연산 회로(16)와 마찬가지의 회로 구성이지만, 디지털 필터의 부분이 상이하다. 제 2 연산 회로(31)는, 디지털 필터(101, 104)를 스루하거나, 디지털 필터(101, 104)를 충분히 넓은 통과 대역으로 함으로써, 고주파 전원(30)의 발진 주파수 및 고주파 전원(40)의 발진 주파수 및 플라즈마 반응로(60)에서 생성된 간섭파 성분을 포함하는 레벨을 연산할 수 있다.

제 3 연산 회로(32)는 연산 회로(16)와 마찬가지인 구성이지만, NCO부에 공급되는 NCO 주파수가 상이하다. 제 3 연산 회로(32)는, 고주파 전원(40)의 발진 주파수로 NCO부를 동작시키고, 그 신호에 대해서 디지털 필터(111, 114)를 사용하여, 고주파 전원(40)의 발진 주파수 성분의 레벨을 연산한다.

여기에서, 간섭파 연산 회로(33)에서 취급하는 신호에 대해 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10은 도 8의 연산 회로, 제 2 연산 회로, 제 3 연산 회로가 검출하는 파형의 예를 나타내는 설명도이며, 반사파의 검출 회로에 있어서 간섭파가 관측된 경우의 예를 나타내는 도면이다.

간섭파 연산 회로(33)에서 취급하는 신호는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 연산 회로(16)의 디지털 필터(54)의 통과 대역 A를 통과한 고주파 전원(30)의 발진 주파수 레벨과, 제 3 연산 회로(32)의 디지털 필터(114)의 통과 대역 B를 통과한 고주파 전원(40)의 발진 주파수 레벨과, 제 2 연산 회로(31)의 디지털 필터(104)의 통과 대역 C를 통과한 전체의 레벨이다.

간섭파 연산 회로(33)는, 제 2 연산 회로(31)의 디지털 필터(104)의 통과 대역 C를 통과한 전체 레벨로부터 고주파 전원(30)의 레벨을 빼는 것에 의해, 자장치인 고주파 전원(30) 이외의 간섭파 레벨, 즉, 자장치에 침투하는 간섭파 레벨(플라즈마 반응로(60)에서 생성하는 간섭파 레벨과, 플라즈마 반응로(60)를 통하여 도달한 다른 고주파 전원(40)의 발진 레벨을 포함함)을 산출하는 것이 가능하다. 또, 간섭파 연산 회로(33)는, 제 2 연산 회로(31)의 디지털 필터(104)의 통과 대역 C를 통과한 전체 레벨로부터 고주파 전원(30)의 레벨과 고주파 전원(40)의 레벨을 빼는 것에 의해, 자장치 및 타장치인 고주파 전원(40) 이외의 간섭파 레벨, 즉, 자장치에 침투하는 간섭파 레벨(플라즈마 반응로(60)에서 생성하는 간섭파 레벨)을 검출하는 것이 가능하다.

(제 2 실시형태의 효과)

제 2 실시형태의 고주파 전원 장치는, 자장치의 발진 주파수의 진행파 및 반사파를 검출하고, 다른 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하는 연산 회로(16)와, 자장치의 발진 주파수와 다른 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 포함한 레벨을 검출하는 제 2 연산 회로(31)와, 그들의 레벨의 차분을 산출하는 간섭파 연산 회로(33)를 구비한다. 이것에 의해, 자장치에 침투하는 간섭파 레벨(플라즈마 처리 장치에서 생성하는 간섭파 레벨과, 플라즈마 처리 장치를 통하여 도달한 다른 고주파 전원의 발진 레벨을 포함함)을 검출하는 것이 가능하다.

또, 제 2 실시형태의 고주파 전원 장치는, 자장치의 발진 주파수의 진행파 및 반사파를 검출하고, 다른 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하는 연산 회로(16)와, 플라즈마 처리 장치를 통하여 도달한 다른 고주파 전원의 발진 주파수의 진행파 및 반사파 레벨을 검출하고, 자장치의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하는 제 3 연산 회로(32)와, 자장치의 발진 주파수와 다른 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 포함한 레벨을 검출하는 제 2 연산 회로(31)와, 그들의 레벨의 차분을 산출하는 간섭파 연산 회로(33)를 구비한다. 이것에 의해, 자장치에 침투하는 간섭파 레벨(플라즈마 처리 장치에서 생성하는 간섭파 레벨)을 검출하는 것이 가능하다.

또, 제 2 실시형태의 고주파 전원 장치는, 정합기에 복수의 안테나가 접속되어 있으므로, 플라즈마 분포의 특성을 조정하는 것이 가능하다. 간섭파 레벨의 감시에 의해, 각 고주파 전원의 간섭파 레벨을 감시함으로써, 간섭이 발생하기 어려운 배치가 되도록 안테나 설치 개소를 결정할 때에도 유효하다.

또, 제 2 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 상기의 고주파 전원 장치를 이용하고 있으므로, 플라즈마 반응로 내에서 발생하는 간섭파의 레벨의 크기나, 경년적인 변화를 사용자에게 통지함과 더불어, 플라즈마 처리의 수율 개선이나 품질 향상, 및 적시 메인터넌스에 의한 기회 손실의 저감에 기여시키는 것이 가능하다.

이상, 본 발명자에 의해 된 발명을 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

30…고주파 전원(제 1 고주파 전원)
16…연산 회로(제 1 연산 회로)
31…제 2 연산 회로
33…간섭파 연산 회로
40…고주파 전원(제 2 고주파 전원)

Claims (11)

1. 서로 주파수가 상이한 고주파를 발생하고, 플라즈마 반응로 내에 설치되는 제 1 안테나 및 제 2 안테나에 고주파 전력을 각각 공급하는 제 1 고주파 전원 및 제 2 고주파 전원을 구비하고,
   상기 제 1 고주파 전원은,
   상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하여 제 1 진행파 레벨 및 제 1 반사파 레벨을 검출하는 제 1 연산 회로와,
   상기 제 1 고주파 전원의 발진 주파수와 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 포함한 제 2 진행파 레벨 및 제 2 반사파 레벨을 검출하는 제 2 연산 회로와,
   상기 제 2 진행파 레벨 및 상기 제 2 반사파 레벨과, 상기 제 1 진행파 레벨 및 상기 제 1 반사파 레벨에 근거하여 상기 제 1 고주파 전원이 검출하는 간섭파 레벨을 산출하는 간섭파 연산 회로
   를 구비하는 고주파 전원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 간섭파 연산 회로가 산출하는 상기 간섭파 레벨은 상기 플라즈마 반응로에서 생성하는 간섭파 레벨과 상기 플라즈마 반응로를 통하여 도달한 상기 제 2 고주파 전원의 발진 레벨인 고주파 전원 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 반응로를 통하여 도달한 상기 제 2 고주파 전원의 발진 주파수의 제 3 진행파 레벨 및 제 3 반사파 레벨을 검출하고, 상기 제 1 고주파 전원의 발진 주파수 성분 및 간섭파 성분을 제거하는 디지털 필터를 구비하는 제 3 연산 회로를 더 구비하고,
   상기 간섭파 연산 회로는, 상기 제 2 연산 회로가 검출한 상기 제 2 진행파 레벨 및 상기 제 2 반사파 레벨과 상기 제 1 연산 회로가 검출한 상기 제 1 진행파 레벨 및 상기 제 1 반사파 레벨과 상기 제 3 연산 회로가 검출한 상기 제 3 진행파 레벨 및 상기 제 3 반사파 레벨에 근거하여 상기 제 1 고주파 전원이 검출하는 간섭파 레벨을 산출하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 간섭파 연산 회로가 산출하는 상기 간섭파 레벨은 상기 플라즈마 반응로에서 생성하는 간섭파 레벨인 고주파 전원 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 안테나에 접속되고, 상기 제 1 고주파 전원의 출력을 정합하는 제 1 정합기와,
   상기 제 2 안테나에 접속되고, 상기 제 2 고주파 전원의 출력을 정합하는 제 2 정합기
   를 더 구비하고,
   상기 제 1 고주파 전원은,
   설정된 발진 주파수의 고주파를 발진하는 제 1 발진 회로와,
   제 1 정합 연산부
   를 더 구비하고,
   상기 제 1 연산 회로는, 검출한 상기 제 1 진행파 레벨과 상기 제 1 반사파 레벨로부터 반사 계수를 산출하고,
   상기 제 1 정합 연산부는, 상기 반사 계수에 근거하여, 상기 제 1 반사파 레벨이 작아지도록 상기 제 1 정합기에서의 제어값을 산출하는 연산을 행함과 더불어, 상기 제 1 발진 회로의 발진 주파수의 후보값을 산출하는 연산을 행하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 고주파 전원은, 상기 제 1 정합 연산부가 상기 제 1 발진 회로에 설정하는 발진 주파수를 유지함과 더불어 상기 제 2 고주파 전원으로부터의 발진 주파수를 수신하여 유지하는 제 1 주파수 관리부를 더 구비하는 고주파 전원 장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 정합 연산부는, 상기 발진 주파수의 후보값에 근거하여, 발진 주파수를 상기 제 2 고주파 전원에서의 발진 주파수와는 특정한 주파수차를 확보하는 값으로 결정하여 상기 제 1 발진 회로에 설정하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 정합 연산부는, 상기 제 2 고주파 전원에서의 발진 주파수와 특정한 주파수차를 확보할 수 없는 경우에는, 발진 주파수의 연산을 반복하고, 당해 연산을 특정 횟수 행하면, 강제적으로 특정한 주파수차를 확보하는 발진 주파수로 결정하여 상기 제 1 발진 회로에 설정하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 고주파 전원 및 상기 제 2 고주파 전원에 접속하는 상위 장치를 더 구비하고,
   상기 상위 장치는, 상기 발진 주파수의 후보값에 근거하여, 발진 주파수를, 상기 제 2 고주파 전원에서의 발진 주파수와는 특정한 주파수차를 확보하는 값으로 결정하여 상기 제 1 발진 회로에 설정하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상위 장치는, 상기 제 2 고주파 전원에서의 발진 주파수와 특정한 주파수차를 확보할 수 없는 경우에는, 상기 제 1 정합 연산부에서의 발진 주파수의 연산을 반복하여 행하게 하고, 당해 연산이 특정 횟수 행해지면, 강제적으로 특정한 주파수차를 확보하는 발진 주파수로 결정하여 상기 제 1 발진 회로에 설정하도록 구성되는 고주파 전원 장치.
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 정합기 및 상기 제 2 정합기에 복수의 안테나가 접속되어 있는 고주파 전원 장치.

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