KR20230046962A

KR20230046962A - 고주파 전원 장치

Info

Publication number: KR20230046962A
Application number: KR1020220109071A
Authority: KR
Inventors: 유이치 하세가와; 다츠야 모리이
Original assignee: 가부시키가이샤 다이헨
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-04-06
Also published as: US20230094385A1; JP2023050839A

Abstract

[과제] 본 개시는, 제1 전원에 있어서, 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성할 수 있는 고주파 전원 장치를 제공한다.
[해결 수단] 본 개시와 관련되는 고주파 전원 장치는, 제1 기본 주파수를 가지는 제1 고주파 전력을 부하에 공급하는 제1 전원(10)과, 제2 기본 주파수를 가지는 제2 고주파 전력을 부하에 공급하는 제2 전원(20)과, 정합부(30)를 구비한다. 정합부(30)는, 제2 고주파 전력의 검출 정보에 의거하여 제1 기본 주파수보다 주파수가 높은 클럭 신호 CK를 생성한다. 제1 전원(10)은, 클럭 신호 CK를 이용하여, 제2 전원(20)으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성하고, 이 파형 신호를 이용하여 제1 전원(10)으로부터 출력하는 제1 고주파 전압을 주파수 변조 제어한다.

Description

고주파 전원 장치{RADIO-FREQUENCY POWER SUPPLY APPARATUS}

본 개시는, 고주파 전원 장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 전원 장치는, 2대의 고주파 전원(제1 전원과 제2 전원)을 가지고 있으며, 각각의 전원으로부터 부하를 향하여 기본 주파수(기본파의 주파수)가 다른 고주파 전압을 출력하고 있다. 예를 들면, 제1 전원은, 플라즈마의 생성에 적합한 제1 기본 주파수 F1을 가지는 제1 고주파 전압을 출력함으로써 제1 고주파 전력을 부하에 공급한다. 제2 전원은, 이온의 가속에 적합한 제2 기본 주파수 F2(제1 기본 주파수 F1>제2 기본 주파수 F2)를 가지는 제2 고주파 전압을 출력함으로써 제2 고주파 전력을 부하에 공급한다.(특허문헌 1~3 참조).

일본국 공표특허 특표2018-536295호 공보 일본국 공개특허 특개2017-188434호 공보 미국 특허 제10304669호 명세서

이러한 경우, 상호 변조 변형(IMD: Inter Modulation Distortion)이 발생하여, 제1 전원측에 있어서, 반사파 전력이 제2 기본 주파수 F2의 주기에 따라 변동하는 현상이 발생한다. 이 상호 변조 변형에 기인하는 반사파 전력을 저감시키기 위해서, 제1 전원에 대하여 주파수 변조 제어를 행하는 기술이 알려져 있다. 이 때, 미리 알고 있는 제2 전원의 제2 기본 주파수 F2의 정보(예를 들면 400kH라고 하는 정보를 알고 있다)에 의거하여, 제2 기본 주파수 F2와 같은 주파수의 파형 신호를 생성하고, 생성한 파형 신호를 이용하여 제1 전원에 있어서 주파수 변조 제어를 행하는 것이 생각된다.

그러나, 의사(擬似)적으로 생성한 파형 신호의 주기와 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기는 다르다. 이처럼 양자의 주기가 다르면, 주파수 변조 제어에 의해 상호 변조 변형에 기인하는 반사파 전력의 저감 효과가 저하된다.

본 개시는, 제1 전원에 있어서, 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성할 수 있는 고주파 전원 장치를 제공한다.

본 개시와 관련되는 고주파 전원 장치는, 제1 기본 주파수를 가지는 제1 고주파 전압을 출력함으로써 제1 고주파 전력을 부하에 공급하는 제1 전원과, 상기 제1 기본 주파수보다 낮은 제2 기본 주파수를 가지는 제2 고주파 전압을 출력함으로써 제2 고주파 전력을 부하에 공급하는 제2 전원과, 상기 제1 전원 및 상기 제2 전원에 각각 접속된 정합부(整合部)를 구비한다.

상기 정합부는, 상기 제2 고주파 전력의 검출 정보에 의거하여 상기 제1 기본 주파수보다 주파수가 높은 클럭 신호를 생성하여 상기 제1 전원으로 공급하고,

상기 제1 전원은, 상기 클럭 신호를 이용하여, 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성하고, 상기 파형 신호를 이용하여 상기 제1 전원으로부터 출력하는 제1 고주파 전압을 주파수 변조 제어한다.

본 개시와 관련되는 고주파 전원 장치에 의하면, 제1 전원에 있어서, 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성할 수 있다.

도 1은 실시형태와 관련되는 고주파 전원 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 실시형태와 관련되는 고주파 전원 장치의 동작을 나타내는 시퀀스 차트.
도 3은 실시형태와 관련되는 고주파 전원 장치의 동작을 나타내는 파형도.
도 4는 실시형태와 관련되는 고주파 전원 장치의 동작을 나타내는 파형도.

이하, 도면을 참조하면서, 본 개시와 관련되는 고주파 전원 장치의 실시형태에 대하여 설명한다.

(실시형태)

실시형태와 관련되는 고주파 전원 장치는, RF대(RF: Radio Frequency)의 주파수의 고주파 전압을 출력함으로써 고주파 전력을 부하(예를 들면 플라즈마 처리 장치)에 공급하는 장치이다. 이러한 고주파 전원 장치는, 2대의 고주파 전원(제1 전원과 제2 전원)을 가지고 있으며, 각각의 전원으로부터 부하를 향하여 기본 주파수(기본파의 주파수)(출력 주파수라고도 한다)가 다른 고주파 전압을 출력하고 있다. 예를 들면, 제1 전원은, 플라즈마의 생성에 적합한 제1 기본 주파수 F1을 가지는 제1 고주파 전압을 출력함으로써 제1 고주파 전력을 부하에 공급한다. 제2 전원은, 이온의 가속에 적합한 제2 기본 주파수 F2(제1 기본 주파수 F1>제2 기본 주파수 F2)를 가지는 제2 고주파 전압을 출력함으로써 제2 고주파 전력을 부하에 공급한다.

이처럼 복수의 전원으로부터 고저차가 있는 복수의 고주파 전력을 부하에 공급하면, 상호 변조 변형의 영향으로, 제1 전원측에 있어서, 반사파 전력이 제2 전원측의 기본 주기(기본파의 주기)에 따라 변동하는 현상이 발생한다. 그 때문에, 제1 전원으로부터 부하에 대하여 효율적으로 고주파 전력을 공급할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이하와 같이 하여 주파수 변조 제어를 행하여, 상호 변조 변형에 기인하는 반사파 전력을 저감시킨다.

또한, 제1 전원으로부터 출력되어서 부하를 향하는 고주파 전압을 제1 진행파 전압, 부하측으로부터 반사되어서 제1 전원으로 되돌아오는 고주파 전압을 제1 반사파 전압이라고 한다. 제2 전원으로부터 출력되어서 부하를 향하는 고주파 전압을 제2 진행파 전압, 부하측으로부터 반사되어서 제2 전원으로 되돌아오는 고주파 전압을 제2 반사파 전압이라고 한다.

도 1은, 고주파 전원 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 고주파 전원 장치(1)는, 플라즈마 처리 장치(PA)에 적용된다. 플라즈마 처리 장치(PA)는, 예를 들면 평행 평판형(型)이며, 챔버(CH) 내에서 하부 전극(EL1) 및 상부 전극(EL2)이 서로 대향한다. 하부 전극(EL1) 상에는, 처리 대상이 되는 기판(SB)이 재치될 수 있다. 고주파 전원 장치(1)는, 하부 전극(EL1)에 전기적으로 접속된다. 상부 전극(EL2)은, 그라운드 전위에 전기적으로 접속된다. 챔버(CH)는, 급기관을 개재하여 가스 공급 장치(도시 생략)에 접속되고, 배기관을 개재하여 진공 장치(도시 생략)에 접속된다.

고주파 전원 장치(1)는, HF 전원(제1 전원)(10), LF 전원(제2 전원)(20) 및 중첩 정합기(정합부)(30)를 가진다. HF 전원(10)은, 제1 기본 주파수 F1을 가지는 제1 고주파 전압(제1 진행파 전압)을 출력함으로써 제1 고주파 전력(제1 진행파 전력)(PW1)을 부하에 공급한다. 제1 고주파 전압은, 주로서, 플라즈마(PL)의 생성에 적합한 비교적 높은 제1 기본 주파수 F1을 가진다. 제1 기본 주파수 F1은, 예를 들면, 40.68㎒이다. HF 전원(10)은, 소스 전원이라고도 불린다. 또한, 기본 주파수 F1은, 40.68㎒에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 13.56㎒, 27.12㎒ 등의 공업용의 RF대(Radio Frequency)의 주파수여도 된다.

LF 전원(20)은, 제1 기본 주파수 F1보다 낮은 제2 기본 주파수 F2를 가지는 제2 고주파 전압(제2 진행파 전압)을 출력함으로써 제2 고주파 전력(제2 진행파 전력)(PW2)을 부하에 공급한다. 제2 고주파 전압은, 이온의 가속에 적합한 비교적 낮은 제2 기본 주파수 F2를 가진다. 제2 기본 주파수 F2는, 예를 들면 400㎑이다. LF 전원(20)은, 바이어스 전원이라고도 불린다. 또한, 제2 기본 주파수 F2는, 400㎑에 한정되는 것은 아니며, 다른 주파수여도 된다.

중첩 정합기(30)는, HF 전원(10) 및 LF 전원(20)에 각각 전기적으로 접속된다. 중첩 정합기(30)는, HF 전원(10) 및 LF 전원(20)과 하부 전극(EL1)의 사이에 전기적으로 접속된다. 중첩 정합기(30)는, HF 전원(10)측 및 하부 전극(EL1)측에서 제1 임피던스 정합을 행하는 것과 함께, LF 전원(20)측 및 하부 전극(EL1)측에서 제2 임피던스 정합을 행한다. 중첩 정합기(30)는, 제1 임피던스 정합 및 제2 임피던스 정합이 행해진 상태에서, 제1 고주파 전력을 HF 전원(10)으로부터 받고, 제2 고주파 전력을 LF 전원(20)으로부터 받아, 제1 고주파 전력 및 제2 고주파 전력을 중첩시켜서 하부 전극(EL1)으로 공급한다.

또한, 고주파 전원 장치(1) 및 플라즈마 처리 장치(PA)는, 도 1의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, HF 전원(10)으로부터 출력되는 제1 고주파 전력이 중첩 정합기(30)를 개재하여 상부 전극(EL2)으로 공급되고, LF 전원(20)으로부터 출력되는 제2 고주파 전력이 중첩 정합기(30)를 개재하여 하부 전극(EL1)으로 공급되도록 하는 구성 등, 다양한 구성이 있다. 이러한 다른 구성에도 고주파 전원 장치(1)를 이용하는 것이 가능하다.

중첩 정합기(30)는, 제1 정합부(31), 제2 정합부(32) 및 클럭 생성부(33)를 가진다. 제1 정합부(31)는, 센서(311) 및 정합 회로(312)를 가진다. 제2 정합부(32)는, 센서(321)(검출부(321)) 및 정합 회로(322)를 가진다. 클럭 생성부(33)는, 센서(321), 펄스 변환 회로(332) 및 체배(遞倍) 처리부(333)를 가진다. 제2 정합부(32) 및 클럭 생성부(33)는, 센서(321)를 공유한다. 이에 의해, 중첩 정합기(30)의 구성을 컴팩트하게 억제할 수 있다.

제1 정합부(31)에 있어서, 센서(311)는, HF 전원(10)으로부터 출력되는 제1 진행파 전압의 파형 신호 SG1f를 검출하는 것과 함께, 정합 회로(312)측으로부터 반사되는 제1 반사파 전압의 파형 신호 SG1r을 검출한다. 정합 회로(312)는, 가변 임피던스 회로를 가지며, 센서(311)에서 검출되는 파형 신호 SG1f 및 파형 신호 SG1r에 따라(예를 들면 파형 신호 SG1f 및 파형 신호 SG1r로부터 계산되는 반사 계수가 작아지도록), 도시 생략의 제어 회로에 의해, 가변 임피던스 회로의 임피던스값을 변경한다. 물론, 반사 계수가 아닌, 반사파 전력이 작아지도록 가변 임피던스 회로의 임피던스값을 변경하여도 된다. 또한, 가변 임피던스 회로는, 예를 들면, 도시 생략의 가변 콘덴서나 인덕터를 구비하고 있으며, 가변 콘덴서의 용량을 변화시킴으로써 임피던스값을 변경할 수 있도록 되어 있다(제2 정합부(32)여도 마찬가지). 또한, 상기에서는 일례로서, 제1 진행파 전압의 파형 신호 SG1f와 제1 반사파 전압의 파형 신호 SG1r을 이용하여 반사 계수를 산출하였지만, 전압파형 신호와 전류파형 신호를 검출하고, 그들에 의거하여 반사 계수를 산출하는 것도 가능하다(제2 정합부(32)여도 마찬가지).

제2 정합부(32)에 있어서, 센서(321)는, LF 전원(20)으로부터 출력되는 제2 진행파 전압의 파형 신호 SG2f를 검출하는 것과 함께, 정합 회로(322)측으로부터 반사되는 제2 반사파 전압의 파형 신호 SG2r를 검출한다. 정합 회로(322)는, 가변 임피던스 회로를 가지며, 센서(321)에서 검출되는 파형 신호 SG2f 및 파형 신호 SG2r에 따라(예를 들면 파형 신호 SG2f 및 파형 신호 SG2r로부터 계산되는 반사 계수가 작아지도록), 도시 생략의 제어 회로에 의해, 가변 임피던스 회로의 임피던스값을 변경한다. 물론, 반사 계수가 아닌, 반사파 전력이 작아지도록 가변 임피던스 회로의 임피던스값을 변경하여도 된다.

클럭 생성부(33)에 있어서, 펄스 변환 회로(332)(변환부(332))는, 센서(321)에서 검출된 제2 진행파 전압의 파형 신호 SG2f를 펄스 신호로 변환한다. 이 변환에 의해, 제2 기본 주파수 F2를 가지는 직사각형 신호로서의 펄스 신호가 얻어진다. 펄스 변환 회로(332)는, 컨퍼레이터를 가지며, 컨퍼레이터를 이용하여 정현파 신호를 직사각형 신호로 변환한다. 체배 처리부(333)는, 제2 기본 주파수 F2를 가지는 펄스 신호를 N체배하여, 주파수 F3의 클럭 신호 CK를 생성한다. N은, 1보다 큰 정수이다. 주파수 F3은, 기본 주파수 F1의 적어도 2배 이상의 주파수이다. 이는 에일리어싱을 방지하기 위해서이다.

F2=400㎑, N=250인 경우, F3=F2×N=400㎑×250=100㎒가 된다. 클럭 신호 CK는, 제2 진행파 전압에 따라 생성된 신호이기 때문에, 제2 진행파 전압에 동기한 신호라고 할 수 있다. 체배 처리부(333)는, 주파수 F3의 클럭 신호 CK를 HF 전원(10)으로 공급한다.

HF 전원(10)은, 클럭 생성부(33)에서 생성된 클럭 신호 CK를 받는다. HF 전원(10)은, 클럭 신호 CK에 따라, 제2 진행파 전압에 대응하는 변조 기본파 신호를 생성한다. HF 전원(10)은, 변조 기본파 신호를 이용하여 LF 전원(20)으로부터 출력되는 제2 진행파 전압(제2 고주파 전압)의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성한다. 이 파형 신호를 이용하여 HF 전원(10)으로부터 출력하는 제1 진행파 전압(제1 고주파 전압)을 주파수 변조 제어한다.

HF 전원(10)은, 직접 디지털 합성부(DDS)(11)(DDS: Direct Digital Synthesizer), 위상 설정부(12), 승산기(13), 기본파 생성부(14), 가산기(15), 직접 디지털 합성부(DDS)(16), 증폭부(AMP)(17)를 가진다.

직접 디지털 합성부(11)는, 클럭 신호 CK를 중첩 정합기(30)로부터 받고, 진폭 정보를 HF 전원(10)으로부터 받는다. 진폭 정보는, 생성해야 할 신호(예를 들면 정현파 신호)의 주파수에 따라 클럭 타이밍마다의 진폭이 순서대로 저장된 테이블 정보이며, 주파수 테이블이라고도 불린다. 예를 들면, 클럭 신호 CK의 주파수가 F3이며, 생성해야 할 신호의 주파수가 제2 기본 주파수 F2인 경우, 진폭 정보는, (F3)/(F2)=N개의 진폭이 순서대로 저장된 테이블 정보이다. 직접 디지털 합성부(11)는, 주파수 정보와 진폭 정보를 이용하여, 주파수가 제2 기본 주파수 F2와 같은 변조 기본파 신호를 생성한다. 이 변조 기본파 신호는, 예를 들면 정현파 신호로 하여 생성된다. 직접 디지털 합성부(11)는, 변조 기본파 신호를 위상 설정부(12)로 공급한다. 또한, 변조 기본파 신호는, LF 전원(20)에서 생성된 제2 진행파 전압에 상당하는 신호이며, 변조 기본파 신호의 주기와 제2 진행파 전압의 주기는 같다.

기본파 생성부(14)는, 주파수가 제1 기본 주파수 F1의 기본파 신호를 생성한다. 기본파 신호는, 예를 들면 정현파 신호로 생성된다. 기본파 생성부(14)는, 기본파 신호를 가산기(15)로 공급한다.

위상 설정부(12)는, 변조 기본파 신호에 따라 변조를 개시해야 할 위상을 설정하고, 설정된 위상에 따라 규격화된 기본 변조량을 구한다. 예를 들면, 변조 기본파 신호의 1주기분을 복수 구간으로 분할하고, 각 구간에 있어서의 IMD의 발생 정도 등에 따라 기본 변조량을 산출한다. 위상 설정부(12)는, 기본 변조량을 승산기(13)로 공급한다.

승산기(13)는, 기본 변조량을 위상 설정부(12)로부터 받고, 변조량 설정을 HF 전원(10)으로부터 받는다. 변조량 설정은, 기본 변조량을 주파수 변화량으로 변환하기 위한 게인을 포함한다. 승산기(13)는, 기본 변조량에 변조량 설정을 승산하여 주파수 변화량 ΔF를 구한다. 승산기(13)는, 주파수 변화량 ΔF를 가산기(15)로 공급한다.

가산기(15)는, 제1 기본 주파수 F1을 가지는 기본파 신호를 받는 것과 함께, 주파수 변화량 ΔF를 받는다. 가산기(15)는, 기본파 신호에 주파수 변화량을 가산하여, 제1 기본 주파수 F1+ΔF를 나타내는 주파수 정보를 생성한다. 가산기(15)는, 주파수 정보를 직접 디지털 합성부(16)로 공급한다.

직접 디지털 합성부(16)는, 주파수 정보를 가산기(15)로부터 받고, 진폭 정보를 HF 전원(10)으로부터 받는다. 직접 디지털 합성부(16)는, 주파수 정보와 진폭 정보를 이용하여, 제1 기본 주파수 F1을 가지는 기본파가 주파수 변화량 ΔF에서 주파수 변조된 파형의 고주파 신호를 생성한다. 직접 디지털 합성부(16)는, 생성한 고주파 신호를 증폭부(17)로 공급한다.

증폭부(17)는, 직접 디지털 합성부(16)로부터 출력된 고주파 신호를 증폭한다. 증폭부(17)는, 증폭 후의 고주파 신호(제1 진행파 전압)를 중첩 정합기(30)에 출력한다.

다음으로, 고주파 전원 장치(1)의 동작에 대하여 도 2~도 4를 이용하여 설명한다. 도 2는, 고주파 전원 장치(1)의 동작을 나타내는 시퀀스 차트이다. 도 3, 도 4는, 고주파 전원 장치(1)의 동작을 나타내는 파형도이다.

HF 전원(10)은, 미리, 진폭 정보가 입력되어 설정된다(S0). 진폭 정보는, 생성해야 할 신호(예를 들면 정현파 신호)의 주파수에 따라 클럭 타이밍마다의 진폭이 순서대로 저장된 테이블 정보이며, 주파수 테이블이라고도 불린다.

LF 전원(20)은, 고주파 전원 장치(1)의 기동 지령에 따라, 제2 진행파 전압을 발생하여 중첩 정합기(30)에 출력한다(S1).

중첩 정합기(30)는, LF 전원(20)으로부터 출력되는 제2 진행파 전압의 파형 신호 SG2f를 검출하는 것과 함께, 정합 회로(322)측으로부터 반사되는 제2 반사파 전압의 파형 신호 SG2r를 검출한다.(S2). 중첩 정합기(30)는, 예를 들면 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제2 기본 주파수 F2를 가지는 정현파상(狀)의 파형 신호 SG2f를 검출한다. 파형 신호 SG2f는, 타이밍 t1~t17의 기간, 타이밍 t17~t33의 기간이, 각각, LF 전원(20)의 기본 주기에 대응하는 1주기이다.

중첩 정합기(30)는, 파형 신호 SG2f를 펄스 신호로 변환한다(S3). 중첩 정합기(30)는, 예를 들면 정현파 신호의 진폭이 도 3의 (a)에서 점선으로 나타내는 진폭 중심을 넘으면 H레벨로 하고 진폭 중심을 하회하면 L레벨로 함으로써, 도 3의 (b)에 나타나 있는 바와 같은 펄스 신호를 생성하여도 된다. 펄스 신호는, 타이밍 t1~t17의 기간, 타이밍 t17~t33의 기간이, 각각, LF 전원(20)의 기본 주기에 대응하는 1주기이다.

중첩 정합기(30)는, 주파수가 제2 기본 주파수 F2의 펄스 신호를 N체배하여, 주파수 F3의 클럭 신호 CK를 생성한다(S4). F3=F2×N의 관계에 있다. 중첩 정합기(30)는, 예를 들면 도 3의 (b)에 나타내는 펄스 신호를 8체배하여 도 3(c)에 나타내는 클럭 신호 CK를 생성한다. 도 3(c)에서는, 도시의 간략화를 위하여, N=8인 경우를 예시하고 있지만, 실제로는, F3=F2×N의 관계에 있어서, 주파수 F3이 제1 기본 주파수 F1의 적어도 2배 이상의 주파수가 되는 조건을 충족시키는 값이다. 중첩 정합기(30)는, 클럭 신호 CK를 HF 전원(10)에 출력한다.

HF 전원(10)은, 클럭 신호 CK에 따라 변조 기본파 신호를 생성한다(S5). HF 전원(10)은, 예를 들면 도 4의 (a)에 나타내는 클럭 신호 CK를 받는다. HF 전원(10)은, 클럭 신호 CK에 동기한 각 타이밍 t1~t36에서, 도 4의 (b)에 나타나 있는 바와 같은 진폭 정보(주파수 테이블)를 참조하여, 도 4의 (c)에 나타나 있는 바와 같은 계단상(狀) 신호를 생성한다. HF 전원(10)은, 타이밍 t1~t16에서 진폭 정보(주파수 테이블)에 있어서의 1주기분의 진폭의 참조를 마치면, 다음의 타이밍 t17에서 진폭 정보(주파수 테이블)에 있어서의 1주기의 선두의 진폭으로 되돌아가서 참조한다. 이것이 정현파의 1주기마다 반복된다. HF 전원(10)은, 도 4의 (c)에 나타내는 계단상 신호를 평활화하여, 도 4의 (d)에 나타나 있는 바와 같은 정현파상의 변조 기본파 신호를 생성한다.

HF 전원(10)은, 변조 기본파 신호에 따라 변조를 개시해야 할 위상을 설정하고(S6), 설정된 위상에 따라 규격화된 기본 변조량을 구한다. HF 전원(10)은, 기본 변조량에 변조량 설정을 승산하여 주파수 변화량 ΔF를 구한다(S7). 변조량 설정은, 기본 변조량을 주파수 변화량으로 변환하기 위한 게인을 포함한다. HF 전원(10)은, 기본파 신호에 주파수 변화량을 가산하여, 제1 기본 주파수 F1+ΔF를 나타내는 주파수 정보를 생성한다. 이에 의해, HF 전원(10)은, 제1 기본 주파수 F1을 가지는 기본파를 주파수 변화량 ΔF로 주파수 변조한다(S8). HF 전원(10)은, 주파수 정보와 진폭 정보를 이용하여 제1 고주파 전압(제1 진행파 전압)을 생성하여 중첩 정합기(30)에 출력한다(S9).

중첩 정합기(30)는, HF 전원(10)으로부터 출력되는 제1 진행파 전압의 파형 신호 SG1f를 검출하는 것과 함께, 정합 회로(312)측으로부터 반사되는 반사파 전압의 파형 신호 SG1r을 검출한다(S10). 중첩 정합기(30)는, S2에서 검출된 파형 신호 SG2f 및 파형 신호 SG2r에 따라, LF 전원(20)측 및 하부 전극(EL1)측에서 제2 임피던스 정합을 행한다(S11). 그와 병행하여, 중첩 정합기(30)는, S10에서 검출된 파형 신호 SG1f 및 파형 신호 SG1r에 따라, HF 전원(10)측 및 하부 전극(EL1)측에서 제1 임피던스 정합을 행한다(S12). 중첩 정합기(30)는, 제1 임피던스 정합 및 제2 임피던스 정합이 행해진 상태에서, 제1 진행파 전압을 HF 전원(10)으로부터 받고, 제2 진행파 전압을 LF 전원(20)으로부터 받아, 제1 진행파 전압(제1 고주파 전력) 및 제2 진행파 전압(제2 고주파 전력)을 중첩시켜서 하부 전극(EL1)으로 공급한다(S13).

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 고주파 전원 장치(1)에 있어서, 중첩 정합기(30)가 제2 진행파 전압에 따라 클럭 신호 CK를 생성하여 HF 전원(10)으로 공급한다. HF 전원(10)은, 변조 기본파 신호를 이용하여 LF 전원(20)으로부터 출력되는 제2 진행파 전압(제2 고주파 전압)의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성한다. 이 파형 신호를 이용하여 HF 전원(10)으로부터 출력하는 제1 진행파 전압(제1 고주파 전압)을 주파수 변조 제어한다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명하였지만, 이들의 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들의 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들의 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

1 고주파 전원 장치
10 HF 전원(제1 전원)
20 LF 전원(제2 전원)
30 중첩 정합기(정합부)
311 센서(제2 검출부)
312 정합 회로(제1 정합 회로)
321 센서(제1 검출부)
322 정합 회로(제2 정합 회로)
332 펄스 변환 회로(변환부)
333 체배 처리부(체배부)

Claims

제1 기본 주파수를 가지는 제1 고주파 전압을 출력함으로써 제1 고주파 전력을 부하에 공급하는 제1 전원과,
상기 제1 기본 주파수보다 낮은 제2 기본 주파수를 가지는 제2 고주파 전압을 출력함으로써 제2 고주파 전력을 부하에 공급하는 제2 전원과,
상기 제1 전원 및 상기 제2 전원에 각각 접속된 정합부를 구비하고,
상기 정합부는, 상기 제2 고주파 전력의 검출 정보에 의거하여 상기 제1 기본 주파수보다 주파수가 높은 클럭 신호를 생성하여 상기 제1 전원으로 공급하고,
상기 제1 전원은, 상기 클럭 신호를 이용하여, 상기 제2 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주기와 같은 주기의 파형 신호를 생성하고, 상기 파형 신호를 이용하여 상기 제1 전원으로부터 출력하는 제1 고주파 전압을 주파수 변조 제어하는 고주파 전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 정합부는, 상기 제2 고주파 전력의 검출 정보로부터 상기 제2 기본 주파수와 같은 주파수를 가지는 펄스 신호를 추출하고, 상기 펄스 신호의 주파수를 체배함으로써 상기 클럭 신호를 생성하는 고주파 전원 장치.
제2항에 있어서,
상기 정합부는,
상기 제2 고주파 전압을 검출하며, 그 제2 고주파 전압에서 검출된 검출 파형 신호를 출력하는 검출부와,
상기 파형 신호를 상기 펄스 신호로 변환하는 변환부와,
상기 펄스 신호를 체배하여 상기 클럭 신호를 생성하는 체배부를 가지는 고주파 전원 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클럭 신호의 클럭 주파수는, 상기 제1 기본 주파수의 적어도 2배 이상의 주파수인 고주파 전원 장치.