[發(fā)明專利]等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)判別裝置和等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)判別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380080864.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN105723813B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 讓原逸男;相川諭;大間亮介
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社京三制作所
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 范勝杰,曹鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體的未點(diǎn)火狀態(tài)檢測(cè)，涉及在基于來(lái)自高頻電源(RF電源)的高頻電力供給的等離子體生成中，檢測(cè)等離子體的未點(diǎn)火狀態(tài)的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

已知在半導(dǎo)體制造裝置或電子器件制造裝置等的等離子體處理裝置、CO₂激光加工機(jī)等等離子體發(fā)生裝置中，使用通過(guò)高頻(RF)產(chǎn)生的等離子體。已知通過(guò)對(duì)高頻電源(RF電源)進(jìn)行CW驅(qū)動(dòng)(連續(xù)波(Continuouswave)：非調(diào)制連續(xù)波)或脈沖驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行等離子體的生成。

圖20是用于說(shuō)明基于高頻電源(RF電源)的等離子體負(fù)載的驅(qū)動(dòng)的概略圖。在圖20中，從高頻電源(RF電源)100輸出的脈沖輸出，經(jīng)由匹配器101被供給到等離子體處理裝置或CO₂激光加工機(jī)等等離子體負(fù)載102。

基于高頻電源的脈沖驅(qū)動(dòng)的脈沖輸出是以高頻來(lái)重復(fù)斷開狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)的高頻(RF)輸出。在高頻電源(RF電源)的脈沖驅(qū)動(dòng)中，由于間歇性地對(duì)等離子體負(fù)載供給脈沖輸出的行波電壓，因此等離子體負(fù)載的等離子體重復(fù)進(jìn)行點(diǎn)亮和熄滅。

當(dāng)高頻(RF)輸出在導(dǎo)通狀態(tài)和斷開狀態(tài)之間切換時(shí)，即使脈沖驅(qū)動(dòng)狀態(tài)正常也會(huì)產(chǎn)生反射波。從高頻(RF)輸出由斷開狀態(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)刻起到等離子體點(diǎn)火的期間，反射系數(shù)Г基本為1(Г≈1)，發(fā)生不匹配狀態(tài)，因此暫時(shí)為全反射狀態(tài)。此時(shí)，從等離子體負(fù)載向高頻電源產(chǎn)生反射波。作為產(chǎn)生反射波的原因，例如有匹配器的固有振動(dòng)、等離子體的點(diǎn)火動(dòng)作等。

在等離子體點(diǎn)火動(dòng)作中，在等離子體正常點(diǎn)火后的狀態(tài)、和等離子體未正常點(diǎn)火的未點(diǎn)火狀態(tài)的某一狀態(tài)下，也產(chǎn)生該脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)的反射波。

當(dāng)向高頻電源輸入所產(chǎn)生的反射波時(shí)，有時(shí)由于反射波的高電壓導(dǎo)致高頻電源具備的RF功率放大元件發(fā)生元件損壞。

為了防止這樣的基于反射波的元件損壞，已知檢測(cè)從負(fù)載返回高頻電源的反射波的產(chǎn)生，并根據(jù)反射波的檢測(cè)來(lái)使高頻電源的輸出下降或停止。

作為對(duì)產(chǎn)生反射波的一個(gè)原因即等離子體的未點(diǎn)火狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，已知通過(guò)功率監(jiān)視器來(lái)監(jiān)視從負(fù)載返回高頻電源的反射波，當(dāng)反射波的波高值低于閾值時(shí)判斷為等離子體發(fā)生了點(diǎn)火，當(dāng)反射波的波高值高于閾值時(shí)判斷為等離子體為未點(diǎn)火(參照專利文獻(xiàn)1)。

此外，已知為了保護(hù)高頻振蕩裝置免受反射波影響，在反射波超過(guò)規(guī)定值的情況下使高頻輸出下降或使輸出暫時(shí)停止(參照專利文獻(xiàn)2)，根據(jù)反射波功率和設(shè)定反射波功率的偏差來(lái)使行波功率降低(下降)(參照專利文獻(xiàn)3)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平9-260096號(hào)公報(bào)(段落[0043]、段落[0044])

專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-39844號(hào)公報(bào)(段落[0010]、段落[0044])

專利文獻(xiàn)3：日本特開2004-8893號(hào)公報(bào)(段落[0011]、段落[0019])

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

(a)在基于脈沖驅(qū)動(dòng)的等離子體點(diǎn)火中的高頻電力的供給中，對(duì)于不匹配導(dǎo)致的反射波，在等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)下，要求通過(guò)降低輸出或停止輸出來(lái)防止RF功率放大元件的損壞的保護(hù)動(dòng)作，另一方面，在正常的等離子體點(diǎn)火狀態(tài)下，要求持續(xù)高頻電力而不降低輸出或停止輸出。

在這樣的等離子體點(diǎn)火狀態(tài)和未點(diǎn)火狀態(tài)下要求不同的處理，然而，在現(xiàn)有的根據(jù)反射波的波高值進(jìn)行的等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)的檢測(cè)中，并未區(qū)分在正常點(diǎn)火狀態(tài)下重復(fù)產(chǎn)生的反射波和在未點(diǎn)火狀態(tài)下產(chǎn)生的反射波地進(jìn)行檢測(cè)，因此，可能會(huì)將在等離子體點(diǎn)火狀態(tài)下產(chǎn)生的反射波誤檢測(cè)為等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)的全反射波。

當(dāng)根據(jù)這樣的等離子體點(diǎn)火狀態(tài)下的誤檢測(cè)來(lái)進(jìn)行降低輸出或停止輸出的保護(hù)動(dòng)作時(shí)，盡管等離子體正常點(diǎn)火也會(huì)限制高頻電力的供給，因此，正常點(diǎn)火的等離子體可能會(huì)暫時(shí)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)或變?yōu)榈入x子體消失這樣的故障狀態(tài)。這樣的等離子體的不穩(wěn)定動(dòng)作，例如成為在半導(dǎo)體制造中產(chǎn)品的質(zhì)量劣化的原因。

(b)另外，以往的根據(jù)反射波的波高值進(jìn)行的等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)的檢測(cè)，對(duì)反射波的暫時(shí)的突出變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，然而無(wú)法檢測(cè)跨越預(yù)定期間的輸出狀態(tài)，因此，無(wú)法檢測(cè)如等離子體未點(diǎn)火狀態(tài)這樣全反射波跨越預(yù)定期間而持續(xù)的狀態(tài)。

因此，存在如下問(wèn)題：持續(xù)預(yù)定時(shí)間地向RF功率放大元件施加反射波而進(jìn)行加熱，針對(duì)由該加熱的蓄熱導(dǎo)致的RF功率放大元件的熱損壞無(wú)法進(jìn)行元件保護(hù)。