KR101124789B1 - 진공장치용 이상 방전 억제장치 - Google Patents

Abstract

고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실내에 전력을 공급하여 성막 처리를 행하는 진공장치의 이상 방전을 억제하는 장치로서, 전력 지령치와 전력 피드백치의 편차에 기초하여 고주파 전원을 제어하는 전력 제어부와, 플라즈마 반응실내의 이상 방전의 검출에 기초하여 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실에 전력 공급을 차단하는 차단 제어부를 구비한다. 차단 제어부는, 차단 시간을 달리 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 행한다. 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마 반응실내의 이온의 잔존을 가능하게 하고, 아킹 요소가 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어한다. 한편 제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 아크 이온이 소멸하는 시간 범위내에서 고주파 전원을 차단 제어한다. 이에 따라 플라즈마에 전력을 안정적으로 공급한다.

Description

진공장치용 이상 방전 억제장치{ABNORMAL DISCHARGE SUPPRESSING DEVICE FOR VACUUM APPARATUS}

본 발명은, 진공 이상 방전 억제장치에 관한 것이며, 특히, 고주파 전원을 이용하여 행하는 플라즈마 생성에서 발생하는 이상 방전(Abnormal electrical discharge)을 억제하기 위해서, 고주파 전원의 출력을 차단하는 진공장치용 이상 방전 억제장치에 관한 것이며, 이러한 이상 방전의 억제에 의해서, 플라즈마를 이용한 기판의 성막 혹은 기판의 에칭에서, 이상 방전에 의한 손상으로부터 기판을 보호하는 것이다.

반도체 디바이스, 액정 패널, 디스크 등의 제조 공정에서, 이들 기판에 플라즈마를 이용하여 처리를 행하는 공정이 있다. 이 플라즈마 처리의 공정을 행하는 장치에서는, 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 공급하여 처리 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해서 기판의 표면에 성막 혹은 에칭 처리를 행하고 있다. 이 진공장치에서, 고주파 전원과 부하의 사이에 정합기(Matching circuit)를 마련하여, 정합기로부터 플라즈마에 이르는 임피던스와 정합기로부터 고주파 전원에 이르는 임피던스를 조정하는 것에 의해서, 플라즈마로부터의 반사파 전력을 억제하는 제어가 행하여지고 있다.

성막이나 에칭 등의 플라즈마를 이용한 처리에서는, 마그넷 부분의 배치, 캐소드 표면의 상태, 절연 부분의 제조방법, 타깃의 품질?제조방법?에지 부분의 형상?에로전(Erosion)?표면 부식 상태?표면 활성화의 균일성?온도 제어 방법, 스퍼터 가스의 종류?압력 제어?흘리는 방법 등, 다양한 요인에 의해서, 이상 방전이 발생한다.

이상 방전은, 먼저 소수파 아크(Minority arc)가 발생하고, 이어서 소수파 아크 부분의 온도상승으로 인해 에너지가 집중하여, 대부분의 이상 방전(다수파 아크)으로 이행한다. 이 다수파 아크가 발생하면, 고에너지 전자의 이동, 타깃 표면 온도의 상승, 가스압의 이상 분포 등이 정귀환(Positive feedback)하는 것에 의해서, 타깃 재료의 증발이 일어나고, 국소적 플라즈마 밀도의 상승이 일어나, 레이스트랙 아크(Racetrack arc)로 불리는 큰 아크의 발단이 된다. 소수파 아크, 다수파 아크 및 레이스트랙 아크에 의해서, 타깃이 물리적으로 파괴된다고 하는 영향 외에, 파편에 의해서 성막중인 메모리나 광학적 표면에 핀홀이 발생하는 등의 영향이 있다.

파괴에 의해서 타깃상에 작은 산화 부분이 발생하면, 그 부분의 전자 밀도가 높아져, 플라즈마 자신의 축적 에너지와 고주파 전원이나 직류 전원으로부터 공급되는 에너지의 흡수에 의해서, 산화 부분 부근의 임피던스가 급격하게 낮아져, 그 흡수된 에너지가 열로 변환한다. 이 열이 타깃의 재료를 증발시켜 부분적인 압력을 올리거나 전자 밀도를 높이거나 한다. 그 때문에, 상기와 같이 큰 이상 방전이 일어날 경우에는, 타깃이나 샘플 부근의 열을 내보내고, 가스를 발산시킨 후에, 전원을 재투입할 필요가 있다.(특허문헌 1 참조)

또한, 기판 처리에 영향을 미치는 요인의 하나로서 플라즈마속의 전자 밀도가 있다. 플라즈마 상태는 고주파 전력이나 진공실내의 압력 등에 의해서 변화하기 때문에, 정합기로 임피던스를 조정한 경우라 하더라도, 플라즈마 상태에 따라서는, 플라즈마로 반사하여 고주파 전원으로 돌아오는 반사파가 증가한다. 이 플라즈마속의 전자 밀도를 반사 계수의 검출로 감시하는 것이 제안되어 있다.(특허문헌 2 참조)

또한, 아크 등의 이상 방전의 발생에 의해서, 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼 등에 데미지를 주는 경우가 있다. 고주파 발생장치에 있어서, 플라즈마 발생실에서 아크가 발생한 경우에, 반사파 전력의 검출에 의해서 아크의 발생을 검출하고, 검출 신호를 받은 제어 회로에 의해서 고주파 발생장치의 출력을 저하 혹은 일시적(수십 msec)으로 정지시키는 것에 의해, 아크를 소호(Suppression)하는 것이 행하여지고 있다.(예를 들면, 특허문헌 3 참조)

또한, 성막 전극에 발생하는 순간적인 이상 방전을 억제하기 위해서, 이상 방전의 발생을 억제하는 아크 컷 기능(Arc-cut function)으로 불리는 동작 기능을 구비한 플라즈마 CVD 장치가 제안되어 있다. 이 아크 컷 기능은, 매칭 박스내의 전류 등에 의해서, 순간적인 이상 방전이 발생하는 전조를 검출하여, 단시간에 고주파 전력의 인가를 정지, 혹은 인가 전력을 저하시키는 것이다.(특허문헌 4 참조)

또한, 이 특허문헌 3에서는, 아크 컷 동작의 동작 횟수를 카운트하여, 성막 처리중에 아크 컷 동작 횟수를 기록하는 것도 제안되어 있다.

특허문헌1:일본특허공보제2733454호 특허문헌2:일본공개특허공보2000-299198호 특허문헌3:일본공개특허공보평성06-119997호 특허문헌4:일본공개특허공보2001-102196호

진공장치에서, 반사파 전력이 급증하는 것에 의해서 이상 방전의 발생을 검출하는 것이 행하여지고 있지만, 이 반사파 전력은 이상 방전이 발생하는 이외의 경우에도 증가하는 경우가 있기 때문에, 이상 방전이 아님에도 불구하고 고주파 전원이 차단된다고 하는 문제가 있다. 예를 들면, 고주파 전원을 기동하여 고주파 전력을 부하측에 공급하는 이그니션(Ignition)시에는 반사파 전력이 증가한다. 그 때문에, 이상 방전이 발생하고 있지 않은 경우에도, 이 반사파 전력의 증가를 검출하는 것에 의해 이상 방전이 발생했다고 판단하여, 고주파 전원으로부터 부하에 고주파 전력의 출력을 차단하는 제어가 행하여진다. 이렇게 고주파 전원으로부터의 출력이 차단되면, 전력이 공급되지 않기 때문에 플라즈마가 형성되지 않아, 성막 처리에 지장이 생기게 된다.

또한, 상기한 이그니션시 외에도, 이상 방전을 검출하여 고주파 전력의 출력을 차단한 후, 고주파 전원을 재기동시킬 때에도 동일한 문제가 있고, 임피던스의 부정합 등에 의해서 반사파 전력이 증가하기 때문에, 이상 방전이 발생하고 있지 않은 경우에도, 이 반사파 전력의 증가를 이상 방전의 발생으로 오검출하여, 차단 동작이 다시 행하여져, 재기동에 지장이 생기는 경우가 있다.

이 이그니션시나 재기동시에, 이상 방전으로서 검출하는 검출 레벨을 높게 설정하는 것에 의해서 오검출을 억제하는 것이 고려된다. 그러나, 고주파 전원은, 통상, 과전류를 보호하기 위해서 출력전압을 저하시키는 수하 특성(Drooping characteristic)의 보호 기능을 가지고 있기 때문에, 이 반사파 전력의 수하 레벨(예를 들면, 15%)보다 충분히 높은 검출 레벨(예를 들면, 20%～50%)을 설정할 필요가 있다. 이와 같이, 이상 방전을 검출하는 검출 레벨을 높게 설정하면, 초기 단계의 이상 방전을 검출하는 것이 곤란해져, 양호한 이상 방전 검출을 행할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 정상적인 플라즈마 동작중에, 이상 방전을 검출하는 검출 레벨을 낮게 한 경우에는 이온이 잔존한다. 이 잔존한 이온이 축적되면, 이상 아크를 발생시키는 요인이 되어 이상 방전의 발생 빈도가 높아져, 안정적인 플라즈마에 전력 공급이 곤란해진다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, 플라즈마에 안정적으로 전력을 공급하는 것을 목적으로 한다.

플라즈마에 전력의 안정공급을 행하기 위해서, 아크의 성장 억제와, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적의 해소를 행하는 것을 목적으로 한다.

또한, 플라즈마에 전력의 안정공급을 행하기 위해서, 이상 방전의 오검출을 저감하는 것을 목적으로 한다.

또한, 플라즈마에 전력의 안정공급을 행하기 위해서, 이그니션시나 재기동시에, 이상 방전을 검출하는 검출 레벨을 높게 설정하지 않고, 오검출을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치는, 플라즈마에 안정적으로 전력을 공급하기 위해서, 이상 방전의 발생을 억제하는 장치로서, 이상 방전의 발생을 억제하는 형태로서 2개의 형태를 구비한다.

이상 방전을 억제하는 제1 형태는, 고주파 전원의 출력을 차단하는 차단 시간의 시간폭을 다르게 하는 것에 의해서, 플라즈마속의 이온을 잔존시킨 상태에서의 재기동을 가능하게 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와, 이상 아크 이온을 소실시킨 상태에서 재기동을 행하는 제2 세컨드 핸들링 차단 제어의 2개의 차단 제어로 나누는 형태이다.

제2 형태는, 이그니션시나, 퍼스트 핸들링 차단후에 행하는 고속 부팅에 의한 재기동시 등의 피드백 신호가 변동하기 쉬운 구간에서는, 차단 동작을 금지하는 것에 의해서, 이상 방전의 오검출에 의한 오동작을 억제하는 형태이다. 제1 형태와 제2 형태는, 모두 플라즈마에 안정된 전력 공급을 가능하게 하는 것이다.

제1 형태에서는, 플라즈마속의 이온을 잔존시킨 상태에서의 재기동을 가능하게 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서 아크의 성장을 억제하고, 이상 아크 이온을 소실시킨 상태에서 재기동을 행하는 제2 세컨드 핸들링 차단 제어에 의해서 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소한다.

또한, 제2 형태는, 이그니션시나 퍼스트 핸들링 차단후의 재기동시 등의 구간내에서는, 이상 방전을 검출한 경우라도 차단 동작을 금지한다.

본 발명의 제1 형태는, 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실내에 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마에 의해서 성막이나 에칭 등의 처리를 행하는 진공장치의 이상 방전을 억제하는 장치로서, 전력 지령치와 전력 피드백치의 편차에 기초하여 고주파 전원을 제어하는 전력 제어부와, 플라즈마 반응실내의 이상 방전시, 및 이상 방전에의 이행 과정시의 적어도 어느 하나의 시기에 발생하는 반사파 전력 또는 반사파 전압의 검출에 기초하여 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실에 전력 공급을 차단하는 차단 제어부를 구비한다.

차단 제어부는, 차단 시간을 달리 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 행한다. 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마 반응실내의 이온의 잔존을 가능하게 하고, 이상 방전의 요인인 소수파 아크의 아킹 요소가 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어한다. 한편, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 방전시의 다수파 아크의 이온이 소멸하는 시간 범위내에서 고주파 전원을 차단 제어한다.

제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에서는, 예를 들면, 차단 시간의 시간폭을 1㎲로부터 100㎲의 단시간폭으로 하고, 플라즈마 반응실내의 이온이 잔존한 상태에서 차단 제어를 종료한다. 소수파 아크의 아킹 요소는, 이 단시간의 차단에 의해서 소멸하기 때문에, 이상 방전은 해소된다. 또한, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 차단 시간폭에서는, 플라즈마 반응실내의 이온이 잔존한 상태이기 때문에, 차단후에 행하는 재기동을 행하였을 때에, 전력 공급의 부팅을 신속하게 단시간에 행할 수 있다. 이에 따라, 순식간에 정상 방전으로 복귀시킬 수 있다.

제2 세컨드 핸들링 차단 제어에서는, 예를 들면, 1ms로부터 100ms의 시간폭으로 하고, 다수파 아크의 이상 아크 이온이 소멸한 상태에서 차단 제어를 종료한다. 이에 따라, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소시켜, 아킹을 없앨 수 있다.

이 세컨드 핸들링 차단은, 이상 아크 이온을 소멸시키기 때문에, 아크 이온 리프레쉬 동작(Arc ion refresh operation)이라고도 칭한다.

제1 형태에서, 전력 제어부는, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원의 출력을 차단한 후에 고속으로 부팅하는 재기동을 행하여, 전력 지령치 혹은 전압 지령치에 대해서 진행파 전력치(Forward power value) 혹은 진행파 전압치를 피드백 제어하고, 고주파 전원의 출력이 전력 지령치 혹은 전압 지령치가 되도록 제어한다.

이 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어후에 행하는 고속 부팅은, 영으로부터 전력 지령 전력치 혹은 전압 지령치까지의 램프상의 전력(Ramped power) 혹은 전압을, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 시간과 동일한 시간 오더의 시간폭으로 출력하는 고속 부팅이다. 따라서, 이 고속 부팅에 필요로 하는 시간폭은, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 시간에 기초하여 정할 수 있다. 이 고속 부팅의 시간폭은, 예를 들면, 1㎲로부터 100㎲로 할 수 있다.

또한, 전력 제어부는, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원의 출력을 차단한 후에 소프트 스타트에 의한 재기동을 행하고, 전력 지령치 혹은 전압 지령치에 대해서 진행파 전력치 혹은 진행파 전압치를 피드백 제어하여, 고주파 전원의 출력이 전력 지령치 혹은 전압 지령치가 되도록 제어한다.

이 제2 세컨드 핸들링 차단 제어후에 행하는 소프트 스타트는, 영으로부터 전력 지령치 또는 전압 지령치까지의 램프상의 전력 출력 또는 전압 출력을, 고주파 전원과 플라즈마 반응실 사이에 배치한 매칭 박스의 정합 회로가 충분히 대응할 수 있는 정합 속도로 행한다. 따라서, 이 소프트 스타트에 요하는 시간폭은, 전력 지령치 혹은 전압 지령치의 크기, 매칭 박스의 정합 회로의 정합 특성 등에 따라서 정할 수 있다. 이 소프트 스타트의 시간폭은, 예를 들면, 1ms로부터 10s로 할 수 있다.

제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 다수파 아크인 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소시켜, 아킹을 없애는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 플라즈마에 이상 아크를 발생시키는 이온이 축적한 단계에서 실행하는 것이 효과적이다.

본 발명은, 이 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적 상황을, 소정의 단위시간(예를 들면, 10ms) 이내에 발생하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 누적 실행 횟수에 기초하여 판단하고, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 누적 실행 횟수가 미리 설정한 횟수에 도달한 시점을, 플라즈마에 이상 아크를 발생시키는 이온이 축적한 단계라고 판단하여 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행한다. 차단 제어 금지부는, 제1 소정의 시간내에서, 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수를 계수하여, 이 계수로 얻어진 계수치가 미리 설정된 설정 횟수에 도달한 시점에서 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행한다.

또한, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행하는 동시에 계수치를 클리어하여, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수의 계수를 재개하고, 다시, 소정 시간내에, 이 계수치가 설정 횟수에 도달한 시점에서 다시 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행한다. 이 소정 횟수의 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와, 그 후에 행하는 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 반복하는 것에 의해, 아크의 성장 억제와 이상 아크 이온의 해소를 효과적으로 행할 수 있다.

본 발명의 제2 형태는, 이그니션?모드 구간, 퍼스트 핸들링 차단후의 고속 부팅 구간, 세컨드 핸들링 차단후의 리이그니션?모드 구간 등에서, 이상 방전을 검출한 경우라 하더라도 차단 동작을 금지하는 것에 의해, 이상 방전의 오검출에 의한 차단을 억제하고, 플라즈마에 대한 전력 공급을 안정적인 것으로 한다. 이그니션시나 차단후의 재기동시에는, 플라즈마 부하에 대해서 정합을 취할 수 없는 것에 의해 반사파 전력이 증대한다. 이 반사파 전력의 증대에 의한 과전압이나 과전류를 억제하기 위해서, 반사파 전력 수하 제어가 이루어진다. 이 때, 반사파 전력이 증대하는 것은, 정합 부조(Malfunction)를 요인으로 하는 것으로서, 이상 방전의 아크를 원인으로 하는 것은 아니기 때문에, 차단 동작을 행할 필요가 없다. 따라서, 이러한 경우에는, 차단 동작을 금지하여 플라즈마에 대한 전력 공급을 안정적인 것으로 한다.

본 발명의 제2 형태의 구성은, 플라즈마 반응실내에 전력을 공급하여 생성되는 플라즈마를 이용하여 성막이나 에칭 처리를 행하는 진공장치의 이상 방전을 억제하는 장치로서, 전력을 공급하는 고주파 전원을 가진다. 이 고주파 전원은, 전력 지령치와 전력 피드백치의 편차에 기초하여 고주파 전원을 제어하는 전력 제어부와, 플라즈마 반응실내의 이상 방전시, 및 이상 방전에의 이행 과정시중의 적어도 어느 하나의 시기에 발생하는 반사파 전력 또는 반사파 전압을 검출하여, 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실에의 전력 공급을 차단하는 차단 제어부를 구비한다. 차단 제어부는 이상 방전을 검출하는 아킹 검출?차단부와, 이 아킹 검출?차단부에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하는 차단 제어 금지부를 구비한다.

본 발명의 제2 형태가 구비한 차단 제어 금지부는, 아크 차단 금지 구간으로서 정한 구간내에서, 차단 제어부에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하고, 차단 제어부가 전력 공급을 차단하는 제어를 행하였다고 해도, 이 차단 제어를 금지하여 전력 공급을 계속한다.

전력 제어부는, 전력 피드백치로서 진행파 전력치를 이용하여, 전력 지령치와 진행파 전력치의 편차가 감소하도록 출력 전력을 제어한다.

또한, 차단 제어부는, 2개의 형태로 차단 제어를 행한다. 제1 형태는 소수파 아크를 억제하는 퍼스트 핸들링 차단 제어로서, 반사파 전력 또는 반사파 전압과 저레벨의 역치와의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 이러한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다. 제2 형태는 다수파 아크를 억제하는 세컨드 핸들링 차단 제어로서, 반사파 전력 또는 반사파 전압과 고레벨의 역치와의 비교에 의해서 반사파 전력의 증가를 검출하고, 이러한 반사파 전력의 증가의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어와 세컨드 핸들링 차단 제어는, 반사파 전력 Pr와 비교하여 역치의 크기를 다르게 한다. 퍼스트 핸들링 차단 제어는 역치로서 저레벨의 값을 이용하여, 반사파 전력 또는 반사파 전압의 증가의 초기 단계를 검출한다. 이에 따라, 이상 방전의 발생에 따른 반사파 전력의 증가를 검출한다.

한편, 세컨드 핸들링 차단 제어는 역치로서, 퍼스트 핸들링 차단 제어에서 이용한 저레벨의 값보다 큰 고레벨의 값을 이용하고, 에너지가 집중하여, 대부분의 이상 방전으로 이행한 다수파 아크 상태를 검출하여 차단한다.

본 발명의 차단 제어 금지부는, 차단 제어를 금지하는 금지 제어를, 퍼스트 핸들링 차단 제어에 대해서 실질적으로 유효하고, 세컨드 핸들링 차단 제어에 대해서는 금지 제어를 행하지 않는다. 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마 이온을 잔존시키는 동시에, 소수파 아크의 아킹 요소를 소멸시키고, 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 방전시의 다수파 아크 이온을 소멸시키고, 이에 따라, 이상 방전을 억제하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이상 방전을 요인으로 하는 세컨드 핸들링 차단 제어에 대해서, 차단 제어를 금지하는 금지 제어를 적용한 경우에는, 세컨드 핸들링 차단 제어의 효과를 저감시키게 된다. 따라서, 차단 제어 금지부는, 퍼스트 핸들링 차단 제어에 대해서만 금지 제어를 적용하여, 잘못해서 이상 방전으로 검출하는 것에 의한 오차단 제어가 행하여지지 않도록 한다.

아크 차단 금지 구간은, 고주파 전원의 플라즈마 부하에 대한 부정합이 발생하는 구간이며, 고주파 전원의 기동시의 이그니션?모드 구간, 고주파 전원의 재기동시에의, 퍼스트 핸들링 차단후의 고속 부팅 구간, 세컨드 핸들링 차단후의 리이그니션?모드 구간, 및, 진행파가 소정 레벨에 도달할 때까지의 구간인 진행파 전력 과도 구간의 각 구간을 포함하고 있다.

상기한 아크 차단 금지 구간에서는 플라즈마가 불안정한 상태에 있으며, 플라즈마 부하에 대한 정합 회로의 정합이 불충분하기 때문에, 반사파 전력이 증가하는 경우가 있다. 이 때의 반사파 전력의 증가는, 이상 방전을 요인으로 하는 것은 아니다. 이 반사파 전력의 증가에 대해서, 고주파 전원은 보호 동작으로서 반사파 전력 수하 제어를 행하고 있기 때문에, 상기한 아크 차단 금지 구간에서는 차단 제어를 행할 필요는 없다. 이그니션?모드 구간 및 리이그니션?모드 구간은, 플라즈마가 착화했다고 볼 수 있는 구간이며, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간이다.

이그니션?모드 구간 및 리이그니션?모드 구간에서, 고주파 전원의 출력 전력의 전력 지령치에 대해서, 진행파 전력 혹은 플라즈마에의 부하 전력이 크게 벗어난 경우에는, 과대한 반사파 전력을 받아 수하 제어가 행하여지고, 과전압, 과전류는 수하 특성으로 보호된다. 고주파 전원의 출력 전력은, 이 수하 특성에 의해서 저하하기 때문에, 차단 제어에 의해 전력 공급을 정지시킬 필요는 없다.

이 이그니션?모드 구간, 리이그니션?모드 구간, 고속 부팅 구간에서, 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 반사파 전력의 증가 검출을 이상 방전으로서 오검출하고, 이 오검출에 기초하여 전력 공급이 차단되게 되어, 이상 방전이 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 플라즈마에 대해서 전력을 공급할 수 없게 된다. 따라서, 이 구간에서는 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속된다.

이그니션?모드 구간, 리이그니션?모드 구간, 고속 부팅 구간에서, 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs 100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%로 정할 수 있다. 여기서, 반사 수하 계수 L는 0.1～0.3의 범위내에서 정할 수 있다.

또한, 기동시나 재기동시에, 진행파 전력은 전력 지령치 Cs보다 늦게 증가하고, 피드백 제어에 의해서 전력 지령치 Cs를 향하여 점차 근접해 나간다. 이 진행파 전력이 과도한 상태에 있는 구간에서, 반사파 전력의 증가 검출을 이상 방전으로서 검출하고, 이 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하면, 이상 방전이 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 플라즈마에 대해서 전력을 공급할 수 없게 된다. 따라서, 이 진행파 전력 과도 기간은, 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속된다.

진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력 Pf와 전력 지령치 Cs의 차분(Cs-Pf)이 충분히 큰 구간이며, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정의 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위에 의해 정할 수 있고, 진행파 전력 Pf가 이 레벨 범위 외에 있을 때는, 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속된다. 여기서, 계수 K는 예를 들면 0.01～0.2의 범위내에서 설정하고, 예를 들면, 0.03으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치에 의하면, 플라즈마에 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치에 의하면, 아크의 성장을 억제하여, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소할 수 있고, 이에 따라, 플라즈마에 전력의 안정공급을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치에 의하면, 이상 방전의 오검출을 저감할 수 있고, 이에 따라, 플라즈마에 전력의 안정공급을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치에 의하면, 이그니션시나 재기동시에, 이상 방전을 검출하는 검출 레벨을 높게 설정하지 않고, 오검출을 억제할 수 있고, 이에 따라, 플라즈마에의 전력의 안정공급을 행할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 진공장치의 전원 시스템 및 진공장치용 이상 방전 억제장치의 개략 구성도이다.
[도 2] 본 발명의 전원 제어부의 제어계를 나타내는 블록선도이다.
[도 3] 본 발명의 차단 처리 및 차단 금지 처리를 설명하기 위한 신호도이다.
[도 4] 본 발명의 차단 처리 및 차단 금지 처리를 설명하기 위한 신호도이다.
[도 5] 본 발명의 차단 처리 및 차단 금지 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
[도 6] 본 발명의 차단 처리 및 차단 금지 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
[도 7] 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치의 실시형태의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
[도 8] 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치의 실시형태의 차단 처리 및 차단 금지 처리를 설명하기 위한 플로차트이다.
[도 9] 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치의 세컨드 핸들링 차단을 설명하기 위한 플로차트이다.
[도 10] 비교 회로를 이용한 차단 제어부의 출력 상태를 도시한 도면이다.
[도 11] 본 발명의 차단 제어 금지부의 다른 구성예를 도시한 도면이다.
[도 12] 본 발명의 시동 시점의 소프트 스타트시의 아크 차단 금지 구간을 도시한 도면이다.
[도 13] 본 발명의 퍼스트 핸들링 차단후의 고속 부팅시의 아크 차단 금지 구간을 도시한 도면이다.
[도 14] 본 발명의 세컨드 핸들링 차단후의 소프트 스타트시의 아크 차단 금지 구간을 도시한 도면이다.

이하에 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

이하, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치의 구성예에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다.

도 1은, 진공장치의 전원 시스템 및 진공장치용 이상 방전 억제장치의 개략 구성도이다. 동 도면에서, 전원 시스템은 전력 제어부(1), 발진기(6), 센서(9)로 포함한 고주파 전원(10)을 구비한다. 전력 제어부(1)는, 센서(9)로 검출한 진행파 전력 Pf를 피드백 신호로 하고, 전력 지령치 Cs와의 차분에 기초하여 출력 전력을 제어한다. 고주파 전원(10)은, 정합 회로(11)을 통하여 플라즈마 부하(12)에 전력을 공급한다. 여기서, 플라즈마 부하(12)는, 진공장치가 구비한 플라즈마 반응실내에서 형성되는 플라즈마를 전원측으로부터 보았을 때의 전기적인 부하이다.

전원 시스템에서, 전력 제어부(1)는, 센서(9)로부터 진행파 전력 Pf를 피드백 신호로서 입력하고, 입력한 피드백 신호와 전력 지령치 Cs의 편차에 기초하여 귀환 제어(Feedback control)를 행하여, 고주파 전원(10)의 출력 전력이 전력 지령치 Cs가 되도록 제어한다. 전력 제어부(1)에 의한 제어는, 전력 지령치 Cs에 대해서 출력 전력을 제어하는 것 외에, 전압 지령치에 대해서 출력전압을 제어함으로써 행할 수 있다. 이하에서는, 전력 지령치 Cs에 대해서 출력 전력을 제어하는 경우에 대하여 설명한다.

센서(9)는, 고주파 전원(10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 보내지는 진행파 전력 Pf, 및 플라즈마 부하(12)로부터 고주파 전원(10)을 향하는 반사파 전력 Pr를 검출한다. 전력 제어부(1)에는, 진행파 전력 Pf의 검출 신호가 귀환되어, 후술하는 차단 제어부(3)가 가지는 아킹 검출?차단부(4)에는 반사파 전력 Pr의 검출 신호가 보내지고, 차단 제어 금지부(5)에는 진행파 전력 Pf의 검출 신호가 보내진다.

센서(9)는 진행파 전력 Pf 및 반사파 전력 Pr를 검출하고, 진행파 전력 Pf의 검출 신호 및 반사파 전력 Pr의 검출 신호를 전력 제어부(1)에 보낸다. 전력 제어부(1)는, 진행파 전력 Pf의 검출 신호를 이용한 피드백 제어에 의해서 고주파 전원 (10)의 출력 전력을 목표치에 추종시킨다.

전력 제어부(1)에 의한 피드백 제어는, 전력 지령치 Cs와 진행파 전력 Pf과의 차분 신호를, 출력 전력을 제어하는 지령 신호로서 생성하고, 연산 증폭기(7)의 한쪽의 단자에 입력한다. 한편, 연산 증폭기(7)의 다른쪽의 단자에는 기준이 되는 고주파 신호를 입력한다. 연산 증폭기(7)는, 전력 제어부(1)의 지령 신호에 기초하여 고주파 신호의 진폭을 제어한다. 고주파 신호는 발진기(6)에 의해서 형성할 수 있고, 이 고주파 신호의 주파수는, 플라즈마 부하에 공급하는 고주파에 따라 정할 수 있고, 예를 들면 13.56MHz의 주파수 신호로 한다.

이에 따라서, 연산 증폭기(7)의 교류의 출력 신호는, 플라즈마 부하(12)에 공급하는 전력이 전력 지령치 Cs가 되도록 제어된다. 연산 증폭기(7)의 출력 신호는, 전력 증폭기(8)에 의해 소정 전력으로 한 후, 정합 회로(11)를 통해 플라즈마 부하(12)에 보내진다.

피드백 제어는, 연산 증폭기(7)를 이용하여 행하는 것 외에, 연산 증폭기(7)에 대신하여 인버터를 이용할 수 있고, 스위칭 소자의 스위칭 간격을 제어하는 PWM 제어 신호에 의해서 교류 전력의 전압을 제어할 수도 있다.

또한, 전력 제어부(1)는, 반사파 전력 Pr의 검출 신호를 이용하여 반사파 전력 Pr의 증가를 검출하고, 반사파 전력 Pr의 증가를 검출한 경우에는 수하 제어를 행하여, 반사파 전력 Pr의 증가에 따른 과전류나 과전압을 억제하여 전원을 보호한다.

정합 회로(11)는, 고주파 전원(10)측과 플라즈마 부하(12)의 사이의 임피던스 정합을 실시하는 회로로서, 예를 들면, 인덕턴스와 컨덴서의 의해서 구성할 수 있다.

도 2는, 전원 제어부의 제어계를 도시한 블록선도이다.

도 2에서, Cs는 고주파 전원(10)의 출력 전력의 목표치에 대응하는 전력 지령치이며, Pf는 플라즈마 부하(12)를 향하는 진행파 전력이다. 이 제어계에서는, 출력 전력인 진행파 전력 Pf가 전력 지령치인 목표치 Cs에 일치하도록 피드백 제어를 행한다.

전력 제어부(1)에서, S1은, 전력 지령치 Cs와 전달 함수 β를 거쳐 센서(9)로부터 피드백된 진행파 전력의 검출 신호 Pfb와의 차분을 산출하여, 전력의 제어 편차 ε로서 출력하는 서밍점(Summing point)이다. G는, 전력의 제어 편차 ε에 따라 전류 지령 신호 I를 생성할 때의 전달 함수이며, 비례 특성 및 적분 특성을 가진다. 진행파 전력 Pf는, 플라즈마 부하(12)에 공급되는 동시에, 전달 함수 β를 거쳐 서밍점 S까지 피드백된다. β는 진행파 전력 Pf를 서밍점 S까지, 피드백할 때의 전달 함수이며, 여기서는 진행파 전력 Pf를 검출하는 센서(9)의 전달 함수에 상당한다.

또한, 전력 제어부(1)는, 기동시나 차단후의 재기동시에, 영출력 상태로부터 소정 전력치까지 램프상으로 전력을 증가시키는 소프트 스타트 제어를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치에서, 고주파 전원(10)은, 이상 방전을 검출했을 때에, 플라즈마 부하(12)를 향해서 출력하는 전력을 일시적으로 차단하는 기구를 구비한다. 이 차단기구는, 출력 전력의 차단 동작을 제어하는 차단 제어부(3)를 가지며, 이 차단 제어부(3)는, 아킹을 검출하여 차단 동작을 제어하는 아킹 검출?차단부(4), 이상 방전 이외의 경우에 아킹 검출?차단부(4)의 동작을 금지하여 전력 공급을 속행시키는 차단 제어 금지부(5), 및, 통상의 전력 제어에 대해서 차단 제어부(3)에 의한 차단 동작인 인터럽트(Interrupt)를 행하는 차단 인터럽트부(2)를 포함한다.

차단 인터럽트부(2)는, 차단 제어부(3)의 차단 제어를 받아 발진기(6)의 동작을 정지시킨다. 이 발진기(6)의 동작을 정지시키는 것에 의해서, 고주파 전원 (10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 전력 공급은 일시적으로 정지한다. 한편, 차단 제어는, 플라즈마 부하(12)에 전력 공급을 정지하는 것 외에, 공급하는 전력량을 저감시키는 제어로 해도 좋고, 발진기(6)의 동작 정지에 대신하여 전력 제어부(1)에 의해서 출력 전력을 억제하도록 해도 좋다.

차단 제어부(3)의 아킹 검출?차단부(4)는, 센서(9)로 검출한 반사파 전력 Pr의 검출 신호를 입력하고, 이 반사파 전력 Pr의 검출 신호와 차단용 역치와 비교하여, 반사파 전력 Pr의 검출 신호의 크기가 이 역치를 넘었을 때, 플라즈마 부하 (12)에서 이상 방전이 발생했다고 판단하여 차단 인터럽트부(2)에 차단 지령을 출력한다. 차단 인터럽트부(2)는, 차단 제어부(3)로부터의 차단 지령을 받으면 발진기(6)의 발진 동작을 정지하고, 이에 따라, 고주파 전원(10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 전력 공급을 일시적으로 정지하여, 이상 방전의 발생을 억제한다.

차단 제어부(3)가 행하는 이상 방전의 억제는, 플라즈마속의 이온을 잔존시킨 상태에서의 재기동을 가능하게 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와, 이상 아크 이온을 소실시킨 상태에서 재기동을 행하는 제2 세컨드 핸들링 차단 제어인 2개의 차단 제어에 의해서 행할 수 있다. 이 2개의 차단 제어는, 고주파 전원의 출력을 차단하는 차단 시간의 시간폭을 다르게 하는 것에 의해서 선택할 수 있다.

제1 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마속의 이온을 잔존시킨 상태에서의 재기동을 가능하게 한 상태에서 차단 제어를 행하여 아크의 성장을 억제한다. 한편, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 아크 이온을 소실시킴으로써, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소한다.

차단 제어부(3)의 아킹 검출?차단부(4)는, 차단 시간을 달리 하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어와 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 행한다. 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마 반응실내의 이온의 잔존을 가능하게 하고, 아킹 요소가 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어한다. 한편, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 아크 이온이 소멸하는 시간 범위내에서 고주파 전원을 차단 제어한다.

제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에서는, 예를 들면, 차단 시간의 시간폭을 1㎲로부터 100㎲의 짧은 시간폭으로 하고, 플라즈마 반응실내의 이온이 잔존한 상태에서 차단 제어를 종료한다. 이에 따라, 이상 방전의 요인인 아킹 요소는, 이 단시간의 차단에 의해서 소멸하고, 이상 방전은 해소된다. 또한, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 차단 시간폭에서는, 플라즈마 반응실내의 이온이 잔존한 상태이다. 그 때문에, 차단후의 재기동에서는, 전력 공급의 부팅을 신속하게 단시간에 행할 수 있기 때문에, 순식간에 정상 방전으로 복귀시킬 수 있다.

제2 세컨드 핸들링 차단 제어에서는, 예를 들면, 1ms로부터 100ms의 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어보다 긴 시간폭으로 하여, 이상 아크 이온이 소멸한 상태에서 차단 제어를 종료한다. 이에 따라, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소시켜, 아킹을 없앨 수 있다.

본 발명에서는, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 차단 동작은, 반사파 전력이 저레벨의 역치(퍼스트 핸들링 레벨)에 도달한 시점에서 전력 공급을 정지하여 이상 방전을 해소시킨다. 또한, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어에 의한 차단 동작은, 반사파 전력이 고레벨의 역치(세컨드 핸들링 레벨)에 도달한 시점에서 전력 공급을 정지하여 이상 아크 이온을 소멸시킨다. 이 세컨드 핸들링 차단 제어는, 아크 이온 리프레쉬 동작이라고도 칭한다.

제1 차단 제어에 의한 차단 동작은 제2 차단 제어에 의한 차단 동작에 앞서 행하여지기 때문에, 제1 차단 제어를 퍼스트 핸들링이라고 칭하고, 제2 차단 제어를 세컨드 핸들링이라고 칭하며, 퍼스트 핸들링 레벨은 세컨드 핸들링 레벨보다 저레벨로 설정한다.

전력 제어부(1)는, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원(10)의 출력을 차단한 후에 고속 부팅으로 재기동시켜, 전력 지령치 Cs에 대해서 진행파 전력치 Pf를 피드백 제어하여, 고주파 전원의 출력이 전력 지령치 Cs가 되도록 제어한다.

이 제1 차단 제어후에 행하는 재기동은 고속 부팅이며, 영출력 상태로부터 전력 지령치까지의 램프상의 전력을, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 시간과 동일한 시간 오더의 시간폭으로 출력함으로써 행한다. 따라서, 이 고속 부팅에 요하는 시간폭은, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 시간에 따라 정할 수 있다. 이 시간폭은, 예를 들면, 1㎲로부터 100㎲로 할 수 있다.

또한, 전력 제어부(1)는, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원(10)의 출력을 차단한 후에 소프트 스타트에 의한 재기동을 행하고, 전력 지령치 Cs에 대해서 진행파 전력치 Pf를 피드백 제어하여, 고주파 전원의 출력이 전력 지령치 Cs가 되도록 제어한다.

이 제2 세컨드 핸들링 차단 제어후에 행하는 재기동의 소프트 스타트는, 영출력 상태로부터 전력 지령치 Cs까지의 램프상의 전력 출력을, 정합 회로(11)가 충분히 대응할 수 있는 정합 속도로 행한다. 이에 따라, 정합 불량에 의한 반사파 전력 Pr의 증가를 억제할 수 있다.

따라서, 이 제2 세컨드 핸들링 차단 제어에 의한 재기동의 소프트 스타트에 요하는 시간폭은, 전력 지령치 Cs의 크기, 정합 회로(11)의 정합 특성 등에 따라서 정할 수 있다. 이 소프트 스타트의 시간폭은, 예를 들면, 1ms로부터 10s로 할 수 있다.

제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소시켜, 아킹을 없애는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 플라즈마에 이상 아크를 발생시키는 이온이 축적된 단계에서 실행하는 것이 효과적이다.

제2 세컨드 핸들링 차단 제어는, 소정 시간내에 발생하는 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 누적 실행 횟수에 기초하여, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적 상황을 판단하고, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 누적 실행 횟수가 미리 설정한 횟수에 도달한 시점을, 플라즈마에 이상 아크를 발생시키는 이온이 축적한 단계라고 판단함으로써 실행한다. 따라서, 차단 제어부(3)가 구비한 아킹 검출?차단부(4)는 차단 제어 금지부(5)와 함께, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수를 계수하고, 이 계수로 얻어진 계수치가 미리 설정된 설정 횟수에 도달한 시점에서 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행한다.

또한, 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행하는 동시에 계수치를 클리어하고, 제1 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수의 계수를 재개하여, 소정 시간내의 계수치가 설정 횟수에 도달한 시점에서 다시 제2 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행한다. 이 소정 횟수의 제1 차단 제어와, 그 후에 제2 차단 제어를 반복하는 것에 의해, 아크의 성장 억제와 이상 아크 이온의 해소를 효과적으로 행할 수 있다.

또한, 차단 제어부(3)는, 퍼스트 핸들링 차단 제어와 세컨드 핸들링 차단 제어인 2개의 형태로 차단 제어를 행할 수 있다.

각 차단 제어는, 예를 들면, 반사파 전력의 절대치 레벨과 역치의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 검출한 이상 방전에 기초하여 실시할 수 있다.

반사파 전력의 절대치 레벨과 역치를 비교하는 것에 의해서 이상 방전을 검출하는 경우에, 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 반사파 전력을 저레벨의 역치와 비교하는 것에 의해서 이상 방전을 검출하고, 이러한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다. 한편, 세컨드 핸들링 차단 제어는, 반사파 전력을 고레벨의 역치와 비교하는 것에 의해서 반사파 전력의 증가를 검출하고, 이러한 반사파 전력의 증가의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어와 세컨드 핸들링 차단 제어는, 반사파 전력 Pr와 비교하는 역치의 크기를 다르게 함으로써 선택한다. 퍼스트 핸들링 차단 제어는 역치로서 저레벨의 값을 이용하여, 반사파 전력의 증가의 초기 단계를 검출한다. 이에 따라, 이상 방전의 발생에 따른 반사파 전력의 증가를 검출할 수 있다. 그 결과, 플라즈마의 성막시 및 에칭시의 이상 방전을 소수파 아크 상태로 차단할 수 있다.

한편, 세컨드 핸들링 차단 제어는 역치로서, 퍼스트 핸들링 차단 제어에서 이용한 저레벨의 값보다 큰 고레벨의 값을 이용하여, 초기 단계를 지난 단계의 반사파 전력의 증가를 검출한다. 이에 따라, 에너지가 집중하여, 대부분의 이상 방전으로 이행한 다수파 아크 상태를 검출하여, 차단한다.

또한, 차단 제어 금지부(5)는, 아크 차단 금지 구간으로서 정한 구간내에서, 아킹 검출?차단부(4)에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하고, 차단 제어 금지부(5)가 전력 공급을 차단하는 제어를 행하는 경우라 하더라도, 이 차단 제어를 금지하여 전력 공급을 계속한다. 이 아크 차단 금지 구간은, 반사파 전력의 증가가 이상 방전 이외의 요인으로 발생하는 경우에, 이상 방전으로 오인하여 전력 공급을 정지하는 것을 방지하기 위해서 정해진 구간이다. 이 아크 차단 금지 구간내에서, 아킹 검출?차단부(4)가 반사파 전력의 증가를 검출하여 차단 지령을 출력한 경우에는, 이 차단 지령을 금지하여 차단 제어를 실행하지 않는다.

여기서, 아크 차단 금지 구간은, 고주파 전원의 기동시의 이그니션?모드 구간, 퍼스트 핸들링 차단 제어후의 고속 부팅 구간, 세컨드 핸들링 차단 제어후의 이그니션?모드 구간, 피드백치(진행파 전력)가 전력 지령치에 점차 근접하여 소정의 변동 범위내가 될 때까지의 진행파 전력 과도 구간으로 할 수 있다.

이그니션?모드 구간 및 리이그니션?모드 구간은, 플라즈마가 착화했다고 간주되기까지의 구간이며, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간이다. 이 구간에서 반사파 전력이 증가한 경우에는, 고주파 전원은 보호 동작으로서 반사파 전력 수하 제어를 행하기 때문에, 퍼스트 핸들링 차단 제어를 행할 필요는 없다. 한편, 세컨드 핸들링 차단 제어는, 보호를 위해서 아크 차단 금지 구간에 상관없이 차단 동작을 실행한다.

아크 차단 금지 구간에서, 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서 반사파 전력의 증가가 검출되어 이상 방전으로서 오검출되면, 이 오검출에 기초하여 전력 공급이 차단되게 되어, 이상 방전이 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 플라즈마에 대해서 전력을 공급할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는, 이 아크 차단 금지 구간에서는, 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속된다.

이그니션?모드 구간 혹은 리이그니션?모드 구간에서, 아크 차단 금지 구간은 수하 레벨로 정할 수 있다. 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs 100%로 정할 수 있다. 여기서, 반사 수하 계수 L는 0.1～0.3의 범위내에서 정할 수 있다.

또한, 기동시나 재기동시에, 진행파 전력은 전력 지령치 Cs보다 늦게 증가하여, 피드백 제어에 의해서 전력 지령치 Cs를 향하여 점차 근접해 나간다. 이 진행파 전력이 과도 상태에 있는 구간에서, 반사파 전력의 증가 검출을 이상 방전으로서 검출하고, 이 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하면, 이상 방전이 발생하고 있지 않음에도 불구하고, 플라즈마에 대해서 전력을 공급할 수 없게 된다. 따라서, 이 진행파 전력 과도 기간은, 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속된다.

이 진행파 전력 과도 구간은, 전력 피드백치(진행파 전력)가 전력 지령치에 대해서 소정의 변동 범위를 넘는 구간으로서 정할 수 있는 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력 Pf와 전력 지령치 Cs의 차분(Cs-Pf)이 충분히 큰 구간이며, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정의 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위에 의해 정할 수 있으며, 진행파 전력 Pf가 이 레벨 범위 외에 있을 때는, 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속한다. 여기서, 계수 K는 예를 들면 0.01～0.2의 범위내에서 설정할 수 있다.

예를 들면, 계수 K로서 0.03을 설정한 경우에는, 아크 차단 금지 구간은, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, (Cs-0.03×Cs100%)를 하한으로 하는 전력 범위에 의해서 설정할 수 있고, 진행파 전력이 이 범위 외일 때에는 차단 제어를 금지하여, 전력 공급을 정지하는 경우 없이 계속한다.

다음에, 도 3, 도 4의 신호도, 및 도 5, 6의 플로차트를 이용하여, 차단 처리 및 차단 금지 처리에 대하여 설명한다. 한편, 여기서는, 이상 방전을 검출하여 행하는 퍼스트 핸들링 차단 처리와, 이 퍼스트 핸들링 처리를 이그니션?모드 구간, 리이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력 과도 구간의 아크 차단 금지 구간에서, 금지하는 동작에 대하여 설명한다. 한편, 도 4, 도 6은, 복수회의 퍼스트 핸들링 차단이 발생했을 때에, 세컨드 핸들링 차단을 행하는 차단 처리에 대하여 도시하고 있다.

도 3의 신호도는, 고주파 전원(10)을 소프트 스타트 제어에 의해서 전력의 부팅을 행하는 경우, 및 퍼스트 핸들링 차단후에 행하는 전력의 고속 부팅을 행하는 경우를 도시하고, 도 4는 퍼스트 핸들링 차단후의 전력의 고속 부팅 및 세컨드 핸들링 차단후의 소프트 스타트를 행하는 경우를 도시하고 있다.

도 3, 도 4중의 파선은 전력 지령치 Cs를 도시하고, 진한 실선은 진행파 전력 Pf를 도시하며, 얇은 실선은 반사파 전력 Pr를 도시하고 있다. 또한, 도 3, 도 4중에서 얇은 파선은, 아크 차단 금지 구간을 정하는 전력 레벨을 도시하고, 반사파 전력의 수하 레벨과, 전력 지령치 Cs에 따라 변동하는 레벨 범위를 포함하는 것이다. 이 수하 레벨로 정해지는 이그니션?모드 구간 및 리이그니션?모드 구간, 및, 반사파 전력이 레벨 범위를 밑도는 구간을 아크 차단 금지 구간으로 하며, 이 구간은 아크 차단 동작을 금지하는 범위인 것을 나타내고 있다.

먼저, 소프트 스타트 제어에 의해서, 영전력으로부터 목표 전력까지의 사이를 소정의 시간에 걸쳐 램프상의 증가 특성으로 서서히 증가시킨다.

이 소프트 스타트에서 이그니션?모드 구간을 정한다. 이그니션?모드 구간은, 전력을 플라즈마 부하에 인가를 개시하고 나서의 초기 기간이며, 여기서는, 진행파 전력이 증가하고 나서 매칭이 정합되어 착화 포인트에 도달한 상태까지의 구간으로 한다. 이 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력이 수하 레벨 이하인 상태에 의해 정할 수 있다.

이그니션?모드 구간에 계속해서, 진행파 전력이 소정의 레벨 범위를 밑도는 구간을, 아크 차단 금지 구간으로서 설정한다. 이 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력 Pf가 전력 지령치 Cs로부터 늦어지는 것에 의해서 생기는 차분에 대해서, 진행파 전력 Pf가 전력 지령치 Cs를 향하여 증가하여 점차 근접할 때의 과도기간이며, 이 구간에서는, 진행파 전력 Pf와 전력 지령치 Cs의 차분(Cs-Pf)은 충분히 크다. 이 진행파 전력 과도 구간은, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정의 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위에 의해 정할 수 있다.

이 이그니션?모드 구간 및 진행파 전력 과도 구간에서는, 플라즈마 부하에 대한 정합 부조에 의해 반사파 전력 Pr가 증대할 가능성이 있다. 그 때문에, 반사파 전력 Pr의 증대를 지표로서 이상 방전을 검출하는 경우에는, 이 구간에서의 반사파 전력 Pr의 증대를 이상 방전으로서 오검출할 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 이 이그니션?모드 구간 및 진행파 전력 과도 구간에서, 반사파 전력 Pr의 증대를 검출한 경우라 하더라도, 전력의 공급을 차단하는 경우 없이 계속한다.

따라서, 반사파 전력이 수하 레벨 이하인 이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력 Pf가 전력 지령치에 기초하여 설정한 진행파 전력 과도 구간의 레벨 범위 외에 있는 경우에는, 이들 구간을 아크 차단 금지 구간으로서 전력 공급을 차단하는 경우 없이 계속한다.

따라서, 아크 차단 금지 구간의 범위는, 전력 지령치 Cs에 대해서 진행파 전력 Pf가 크게 변동하는 범위로서, 이상 방전에 기인하지 않는 반사파 전력 Pr의 증가에 의한 전력의 공급 차단을 억제하여, 전력 공급을 계속하는 범위이다. 이러한 이상 방전에 인하지 않는 반사파 전력 Pr의 증가는, 전원을 보호하는 수하 특성에 의해서 저감된다.

또한, 도면중의 매칭 구간은, 전력의 인가를 개시하고 나서 진행파 전력 Pf가 전력 지령치 Cs에의 추종 제어(Follow-up control)가 안정될 때까지의 구간이며, 이 구간 이후에는 피드백 제어에 의해서 진행파 전력 Pf는 전력 지령치 Cs에 추종하여 제어된다.

소프트 스타트 구간이 종료한 후에는, 통상, 전력 지령치 Cs는 안정된 전력이 플라즈마 부하에 공급되도록 일정치가 지령되고, 진행파 전력 Pf는 피드백 제어에 의해서 전력 지령치 Cs에 추종해 나갈 때, 정격 전력 지령치 Cs100%로 안정된다.

이 상태에서 반사파 전력 Pr가 증가하여 퍼스트 핸들링 차단 레벨을 넘을 경우에는, 아킹이 발생하여 이상 방전이 발생했다고 판정하여, 차단 인터럽트 회로(2)로부터의 인터럽트에 의해서 발진기(6)의 발진을 정지시켜 전력 공급을 정지하고, 고주파 전원(10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 전력 공급을 일시 차단한다. 차단 인터럽트 회로(2)에 의해서 발진기(6)의 발진을 정지시키는 차단 시간은, 예를 들면 1μsec～3μsec의 시간 간격으로 행한다. 이 일시 차단의 차단 시간의 범위는, 플라즈마실내의 이온이 잔존 가능하고, 또한, 아킹 요소가 소멸하는 최단 시간 범위로 한다. 예를 들면 1μsec～100μsec로 한다. 이온을 잔존시키는 것에 의해서, 일시 차단후의 재부팅에서, 신속하게 정상 방전시킬 수 있다. 도면 중에서는 이 일시 차단 구간을 퍼스트 핸들링 아크(1st 핸들링 아크) 차단이라고 기재하고 있다.

또한, 일시 차단중이더라도 플라즈마의 제어 상태를 유지시켜 두고, 일시 차단후의 제어 재개시에 유지 상태를 해제하여, 제어를 위한 초기 처리를 행하지 않고 제어 동작을 신속하게 계속할 수 있다.

퍼스트 핸들링 차단의 일시 차단 구간이 경과한 후, 차단 처리를 멈추고, 진행파 전력 Pf를 전력 지령치 Cs가 되도록 부팅 제어를 행한다. 여기서는, 이 부팅 제어를 고속 부팅 제어라 한다. 이 고속 부팅 제어에서는, 진행파 전력 Pf가 거의 영인 상태로부터 크게 증가하는 동시에, 반사파 전력 Pr도 거의 영인 상태로부터 증가한다.

차단 제어부(3)는, 이 반사파 전력 Pr의 증가를 검출하여, 차단 인터럽트 회로(2)에 의한 인터럽트에 의해서 전력 공급을 차단하는 제어를 행하게 된다. 그러나, 이 차단 제어부(3)의 차단 제어가 실행되면, 전력 공급이 차단되어 고속 부팅 제어가 불가능하게 된다. 따라서, 이 구간은 아크 차단 금지 구간으로 하는 것에 의해서, 차단 제어부(3)의 차단 제어를 금지하여, 전력 공급이 정지되지 않도록 한다. 이 아크 차단 금지 구간의 설정은, 상기한 진행파 전력 Pf가 반사파 전력의 수하 레벨 이하인 범위, 및, 진행파 전력 Pf가, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 값k?Cs100%를 뺀 값(Cs-K?Cs100%)을 하한으로 하는 범위내에 있는지의 여부의 판정에 의해서 행할 수 있다.

차단 제어 금지부(5)는, 이그니션?모드 구간, 리이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력 과도 구간을 아크 차단 금지 구간으로 하고, 이 구간에서 아킹 검출?차단부(4)에 의한 차단 제어를 금지하여, 전력 공급을 속행한다. 도 3(b), 도 4(b)는 아크 차단 금지 구간을 도시하고, 도 3 (c), 도 4(c)는 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 검출 상태를 도시하며, 도 3(d), 도 4(d)는 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 차단 상태를 도시하고, 도 3(e), 도 4 (e)는 세컨드 핸들링 차단 제어에 의한 검출 및 차단 상태를 도시하고 있다.

도 5의 플로차트에서, 먼저 전력 제어부(1)는 소프트 스타트 제어를 개시한다(S1). 소프트 스타트를 개시한 후, 진행파가 이그니션?모드 구간에 있을 때 (S2), 아킹 검출?차단부(4)는, 반사파 전력 Pr와 세컨드 핸들링 차단 레벨을 비교하여, 세컨드 핸들링에 의한 아크를 검출한 경우에는(S3), 세컨드 핸들링 차단 처리를 행한다(S10). 또한, 이그니션?모드 구간내에서, 세컨드 핸들링에 의한 아크는 검출하지 않지만, 퍼스트 핸들링에 의한 아크를 검출한 경우에는(S4), 이 구간은 아크 차단 금지 구간이기 때문에, 차단 처리를 행하게 되는 전력 공급의 제어를 속행한다(S5).

진행파 전력이, 반사파 전력의 수하 레벨을 넘어 이그니션?모드 구간을 벗어난 후(S2), 아킹 검출?차단부(4)는, 반사파 전력 Pr와 세컨드 핸들링 차단 레벨을 비교하여, 세컨드 핸들링에 의한 아크를 검출한 경우에는(S6), 세컨드 핸들링 차단 처리를 행한다(S11). 또한, 세컨드 핸들링에 의한 아크는 검출하지 않지만 퍼스트 핸들링에 의한 아크를 검출한 경우에는(S7), 진행파 전력 과도 구간일 때는 (S8), 진행파 전력 과도 구간이 아크 차단 금지 구간이기 때문에, 차단 처리를 행하지 않고 전력 공급의 제어를 속행한다(S9). 한편, 아크 차단 금지 구간이 아닌 경우에는(S8), 퍼스트 핸들링 차단 처리를 행한다(S12).

상기한 S1～S12의 공정은, 도 3(b) 중의 이그니션?모드 구간 및 진행파 전력 과도 구간의 아크 차단 금지 구간에서 적용된다.

또한, 상기한 S6～S12의 공정은, 도 3(b) 및 도 4(b) 중의 아크 차단 금지 구간에서, 퍼스트 핸들링 차단후에 행하는 고속 부팅 혹은 세컨드 핸들링 차단후에 행하는 소프트 스타트시에 적용할 수 있다(S13).

도 3(c), 도 4(c)는, 반사파 전력과 퍼스트 핸들링 레벨을 비교하여 검출하는 퍼스트 핸들링에 의한 아킹 검출 신호를 도시하고, 도 3(d), 도 4(d)는 차단 제어 금지 처리 후의 퍼스트 핸들링에 의한 차단 신호를 도시하고 있다.

도 3(d), 도 4(d)에 도시한 차단 신호는, 도 3(c), 도 4(c)의 검출 신호중에서, 도 3(b), 도 4(b)의 아크 차단 금지 구간내에 있는 아킹 검출 신호가 차단 처리가 금지되고, 차단 제어 금지 구간외의 차단 신호만이 추출되고, 이에 따라 퍼스트 핸들링 차단 제어를 행한다.

도 3(e), 도 4(e)는, 반사파 전력과 세컨드 핸들링 차단 레벨을 비교하여 얻어지는 차단 신호를 도시하고 있다. 이 세컨드 핸들링 차단 레벨로 얻어지는 차단 신호는, 차단 제어 금지 구간에 상관없이 무조건으로 차단 제어를 행한다.

또한, 퍼스트 핸들링과 세컨드 핸들링으로 동시에 검출이 행하여진 경우에는, 세컨드 핸들링을 우선한다. 예를 들면, 도 3(e), 도 4(e)에 도시한 세컨드 핸들링 차단은, 도 3(d), 도 4(d)에 도시한 동시점에서의 퍼스트 핸들링 차단에 우선하여 행한다.

다음에, 도 4의 신호도, 및 도 6의 플로차트를 이용하여, 복수회의 퍼스트 핸들링 차단이 발생했을 때에 행하는 차단 처리 및 차단 금지 처리에 대하여 설명한다.

차단 처리는, 소정의 시간내(예를 들면, 10msec) 사이에 짧은 시간폭의 퍼스트 핸들링 차단을 소정 횟수 실행한 후, 비교적 긴 시간폭(예를 들면, 1msec～100msec)으로 세컨드 핸들링 차단에 의해서 일시 차단을 실행한다.

도 4의 신호도에서, 퍼스트 핸들링 차단을 복수회 행한 후, 퍼스트 핸들링 차단에 의한 차단 시간폭보다 긴 시간폭(예를 들면 1ms로부터 100ms의 시간폭)으로, 세컨드 핸들링 차단에 의해서 일시 차단을 행한다. 세컨드 핸들링 차단후에는, 고주파 전원(10)을 소프트 스타트 제어에 의해서 전력을 부팅한다. 이 소프트 스타트 제어에서는, 상기한 이그니션시의 소프트 스타트 제어와 마찬가지로, 영전력으로부터 목표 전력까지의 사이를 소정의 시간에 걸쳐 램프상의 증가 특성으로 서서히 증가시킨다. 도 4 중의 파선은 전력 지령치 Cs를 도시하고, 진한 실선은 진행파 전력 Pf를 도시하며, 얇은 실선은 반사파 전력 Pr를 도시하고 있다.

한편, 차단을 금지하는 처리, 및 차단후의 재부팅의 처리에 대해서는, 상기한 처리와 동일하게 할 수 있다.

도 6은 세컨드 핸들링 차단에 의해서 일시 차단을 실행하는 순서를 설명하기 위한 플로차트이다.

카운터 회로는, 카운터치 C를 영으로 하고(C=0)(S21), 퍼스트 핸들링 차단이 실행될 때마다(S22), 카운터치 C에 "1"을 가산한다(C=C+1). 카운터치 C의 가산은, 퍼스트 핸들링 차단의 제어 신호에 따라 행한다(S23).

카운터치 C가 미리 설정한 설정 횟수 N과 비교해서(S24), 카운터치 C가 설정 횟수 N를 넘는 시점에서, 일시 차단을 개시(S25), 전원을 정지한다(S26). 한편, 카운터치 C가 미리 설정한 설정 횟수 N에 도달하지 않는 경우에는 세컨드 핸들링 차단을 행하지 않고, 퍼스트 핸들링 차단만을 반복한다.

세컨드 핸들링 차단은, 소정의 소정 시간이 경과한 후(S27), 전원을 소프트 스타트에 의해 재부팅을 행한다(S28). S21～S28의 공정을, 플라즈마에 의한 성막 처리가 종료할 때까지 반복한다(S29).

도 4(b)는, 리이그니션?모드 구간과 진행파 전력 과도 구간의 아크 차단 금지 구간을 도시하고, 도 4(c)는, 반사파 전력과 퍼스트 핸들링 레벨을 비교하여 검출하는 아킹 검출 신호를 도시하며, 도 4(d)는 퍼스트 핸들링의 차단 신호를 도시하고 있다. 도 4(d)에 도시한 차단 신호는 아크 차단 금지 구간내에 있는 아킹 검출 신호는 차단 금지되어, 차단 제어 금지 구간외의 차단 신호만이 추출되고, 이에 따라 퍼스트 핸들링 차단 제어를 행한다.

도 4(e)는, 반사파 전력과 세컨드 핸들링 차단 레벨을 비교하여 얻어지는 차단 신호를 도시하고 있다. 이 세컨드 핸들링 차단 레벨로 얻어지는 차단 신호는, 차단 제어 금지 구간에 상관없이 무조건으로 차단 제어를 행한다.

이하, 본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치의 실시형태에 대해서, 도 7～도 10을 이용하여 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시형태의 구성예를 도시하고, 도 8, 도 9는 동작예를 설명하는 플로차트를 도시하며, 도 10은 비교 회로를 이용한 차단 제어부의 출력 상태를 도시하고 있다.

이 실시형태는, 반사파 전력의 전력 레벨에 의해서 차단의 가부를 판정하는 동시에, 이그니션?모드 구간, 리이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력 과도 구간을 아크 억제 구간으로 하는 형태이다.

도 7은 본 발명의 전력 제어부(1), 아킹 검출?차단부(4), 차단 제어 금지부 (5)를 포함한 차단 제어부(3)의 구성예를 도시한 도면이다.

아킹 검출?차단부(4)에 대하여 설명한다. 아킹 검출?차단부(4)는, 퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)와 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)인 2개의 차단 제어계를 구비한다. 이 실시형태에서는, 반사파 전력 Pr를 퍼스트 핸들링 차단 레벨 및 세컨드 핸들링 차단 레벨과 비교하는 것에 의해, 이상 방전에 의한 차단 동작과 이상 방전 이외의 요인에 의한 차단 동작을 준별하여 검출하고, 차단 동작을 행하게 하는 제어 신호를 출력한다. 제어 신호는 차단 인터럽트 회로(2)를 통하여 발진기(6)의 발신 동작을 일시적으로 정지한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)는, 반사파 전력을 저레벨(퍼스트 핸들링 레벨)의 역치와 비교하는 것에 의해서 이상 방전을 검출하고, 이 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다. 한편, 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)는, 반사파 전력을 고레벨의 역치(세컨드 핸들링 레벨)와 비교하는 것에 의해서 반사파 전력의 증가를 검출하고, 이상 방전 이외의 요인에 의한 반사파 전력의 증가의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)와 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)는, 반사파 전력 Pr와 비교하여 역치의 크기를 다르게 함으로써 선택한다. 퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)는 역치로서 저레벨의 퍼스트 핸들링 레벨치를 이용하여, 반사파 전력의 증가의 초기 단계를 검출한다. 이에 따라, 소수파 아크 상태를 검출하여 차단할 수 있다.

한편, 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)는 역치로서, 퍼스트 핸들링 차단 제어에서 이용한 저레벨의 값보다 큰 고레벨의 값을 이용하여, 초기 단계를 지난 단계의 반사파 전력의 증가를 검출한다. 이에 따라, 에너지가 집중하여, 대부분의 이상 방전으로 이행한 다수파 아크 상태를 검출하여 차단한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)는, 반사파 전력 Pr를 퍼스트 핸들링 차단 레벨 PA와 비교하는 것에 의해서 이상 방전을 검출하여 제어 신호를 출력한다. 차단 인터럽트 회로(2)는, 이 제어 신호를 받아 발진기(6)의 발진을 일시정지하는 것에 의해서, 고주파 전원(10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 출력 전력의 공급을 일시적으로 차단한다.

퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)는, 제1 비교 회로(4Ab)에서, 센서(9)로 검출한 반사파 전력 Pr의 검출 신호를 전력 설정부(4Aa)로 생성한 퍼스트 핸들링 차단 레벨과 비교하고, 반사파 전력 Pr의 검출 신호가 퍼스트 핸들링 차단 레벨을 넘은 시점에서 제어 신호를 출력한다. 차단 인터럽트 회로(2)는, 이 제어 신호를 받아 발진기(6)의 발진을 일시 정지하여 차단 동작을 실시한다.

한편, 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)는, 반사파 전력 Pr를 세컨드 핸들링 차단 레벨과 비교하는 것에 의해서 이상 방전 이외의 요인에 의한 반사파 전력 Pr의 증가를 검출하고 제어 신호를 형성하여, 차단 인터럽트 회로(2)에 보낸다. 차단 인터럽트 회로(2)는, 이 제어 신호를 받아 발진기(6)의 발진을 일시 정지하여 차단 동작을 행하는 것에 의해서, 고주파 전원(10)으로부터 플라즈마 부하(12)에 출력 전력의 공급을 일시적으로 차단한다.

세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)는, 제2 비교 회로(4Bb)에서, 센서(9)로 검출한 반사파 전력 Pr의 검출 신호를 전력 설정부(4Ba)로 생성한 세컨드 핸들링 차단 레벨과 비교하여, 반사파 전력 Pr의 검출 신호가 세컨드 핸들링 차단 레벨을 넘은 시점에서 제어 신호를 출력한다. 차단 인터럽트 회로(2)는, 이 제어 신호를 받아 차단 동작을 행한다.

퍼스트 핸들링 차단 레벨은 저레벨의 역치이고, 세컨드 핸들링 차단 레벨은 고레벨의 역치이다. 따라서, 반사파 전력 Pr가 증가한 경우에는, 반사파 전력 Pr는, 먼저 퍼스트 핸들링 차단 레벨을 넘고, 다음의 세컨드 핸들링 차단 레벨을 넘게 된다.

한편, 퍼스트 핸들링 차단 제어계(4A)에서 얻어진 제어신호는, 차단 제어 금지부(5)를 통해 차단 인터럽트 회로(2)에 보내진다. 이 때, 차단 제어 금지부(5)가 동작한 경우에는, 제어 신호는 차단 인터럽트 회로(2)에 보내지지 않기 때문에, 발진기(6)의 발진 동작은 계속하고, 출력 전력의 공급 차단 동작은 행하여지지 않고, 플라즈마 부하에 대한 전력 공급은 유지된다.

한편, 세컨드 핸들링 차단 제어계(4B)로 얻어진 제어 신호는, 차단 제어 금지부(5)를 통하지 않고 차단 인터럽트 회로(2)에 보내진다. 그 때문에, 차단 제어 금지부(5)의 동작에 의존되지 않고, 아킹 검출?차단부(4)의 제어 신호에 기초하여 차단 인터럽트 회로(2)는 발진기(6)의 발진 동작을 일시 정지하여 출력 전력의 공급을 차단한다.

도 10은, 비교 회로를 이용한 차단 제어부(3)의 출력 상태를 도시한 도면이다. 반사파 전력 Pr가 증가하여, 반사파 전력 Pr가 퍼스트 핸들링 차단 레벨 PA를 넘은 시점 TA에서 제어 신호 SA(도 10(b))가 출력되고, 세컨드 핸들링 차단 레벨 PB를 넘은 시점 TB에서 제어 신호 SB(도 10(b))가 출력된다.

차단 제어 금지부(5)는, 이그니션 상태, 리이그니션 상태, 진행파 전력이 전력 지령치 Cs에 대해서 소정의 범위(Cs～(Cs-K?Cs 100%))를 넘어 변동한 경우 등의 소정의 조건을 만족한 경우에, 아킹 검출?차단부(4)로부터의 제어 신호를 금지하고, 소정의 조건을 만족하지 않는 경우에는, 아킹 검출?차단부(4)로부터의 제어 신호를 차단 인터럽트 회로(2)에 보낸다. 이 제어 신호는, 전력 공급을 정지하여 아크를 차단시키기 위한 아크 차단 신호로서 동작하고, 차단 인터럽트 회로(2)로부터 발진기(6)에 보내져, 발진기(6)를 일시적으로 정지한다.

도 7에서, 차단 제어 금지부(5)는, 이그니션 상태에서의 제어 신호를 금지하는 구성으로서, 제1 스위치 회로(5a)와 제3 비교 회로(5b)를 구비하고, 진행파 전력 Pf가 전력 설정치에 대해서 소정의 범위를 넘어 변동한 경우에 제어 신호를 금지하는 구성으로서, 제2 스위치 회로(5c)와 판정 회로(5d)를 구비한다.

제1 스위치 회로(5a)와 제3 비교 회로(5b)의 구성은, 아킹 검출?차단부(4)에서 생성한 제어 신호를 차단 인터럽트 회로(2)에 보내는지의 여부를 제어하고, 고주파 전원(10)이 이그니션 상태에 있는 경우에는, 제어 신호의 차단 인터럽트 회로(2)에 송신을 정지하여 제어 신호를 금지하고, 고주파 전원(10)이 이그니션 상태에 없는 경우에는, 제어 신호의 차단 인터럽트 회로(2)에 송신을 허용하여 제어 신호를 유효로 한다.

제3 비교 회로(5b)는, 진행파 전력 Pf를 반사파 전력의 수하 레벨과 비교하는 것에 의해, 이그니션?모드 구간을 판정한다. 제3 비교 회로(5b)는, 진행파 전력 Pf이 수하 레벨을 넘으면 제1 스위치 회로(5a)를 온 상태로 한다. 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%에 의해서 설정할 수 있다. 반사 수하 계수 L는 0.1～0.3의 범위에서 정할 수 있다.

또한, 이그니션?모드 구간의 시간 간격이 알려져 있는 경우에는, 카운터 회로에 의해서 이그니션의 경과시간을 계시하여 이그니션 상태를 감시해도 좋다. 카운터 회로는, 소프트 스타트 제어부(1b)로부터 전력 공급의 개시한 것을 알리는 신호를 받아 이그니션 시간의 계시를 시작하고, 미리 설정된 이그니션 시간이 경과한 후에, 제1 스위치 회로(5a)를 온 상태로 한다.

제1 스위치 회로(5a)는, 아킹 검출?차단부(4)의 퍼스트 핸들링 차단 제어계 (4A)로 검출한 이상 방전의 검출 신호를 입력한다. 제1 스위치 회로(5a)는, 이그니션 시간의 구간 내에서는, 입력한 검출 신호의 제2 스위치 회로(5c)에 송신을 정지하여 제어 신호를 금지하고, 이그니션 시간의 구간 외에서는, 입력한 검출 신호의 제2 스위치 회로(5c)에 송신을 허용하여 제어 신호를 유효로 한다.

제2 스위치 회로(5c)와 판정 회로(5d)의 구성은, 진행파 전력이 전력 지령치 Cs에 대해서 소정의 범위(Cs～(Cs-K?Cs 100%))를 넘어 변동한 경우에, 아킹 검출?차단부(4)로 생성한 제어 신호를 차단 인터럽트 회로(2)에 보내는지의 여부를 제어하여, 진행파 전력이 소정 범위를 넘어 변동한 경우에는, 제어 신호의 차단 인터럽트 회로(2)에의 송신을 정지하여 제어 신호를 금지하고, 진행파 전력의 변동이 소정 범위내인 경우에는, 제어 신호의 차단 인터럽트 회로(2)에의 송신을 허용하여 제어 신호를 유효로 한다. 보다 상세하게는, 제2 스위치 회로(5c)는, 제 1스위치 회로(5a)의 출력 신호에 대해 차단 인터럽트 회로(2)에 송신을 제어한다.

판정 회로(5d)는, 센서(9)로부터 진행파 전력 Pf의 검출 신호를 입력하고, 이 진행파 전력 Pf의 검출 신호를 역치와 비교하는 것에 의해서, 진행파 전력 Pf가 소정 범위를 넘어 변동했는지, 혹은 진행파 전력 Pf의 변동이 소정 범위내인지를 판정한다.

여기서, 진행파 전력 Pf의 변동 상태를 판정하는 변동 범위는, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위로 한다. 소정 계수 K는 0.01～0.2의 범위에서 정할 수 있다.

판정 회로(5d)는, 진행파 전력 Pf의 검출 신호가 소정 범위를 넘어 변동한 경우에 아크 차단 금지 신호를 제2 스위치 회로(5c)에 보내고, 차단 인터럽트 회로 (2)에 의해 전력 공급의 정지에 의한 차단 동작을 금지한다. 이에 따라, 이그니트션 상태와 마찬가지로, 과대한 반사파 전력 Pr나 과전압, 과전류를 보호하기 위해서 행해지는 수하 제어에 의해서 진행파 전력 Pf가 크게 변동했을 경우에, 이상 방전이라고 오인하는 것에 의한 차단 동작을 방지할 수 있다. 제2 스위치 회로(5c)는, 판정 회로(5d)로부터의 판정 신호에 기초하여, 제1 스위치 회로(5a)로부터 입력한 제어 신호에 대해 차단 인터럽트 회로(2)에 송신을 제어한다. 한편, 상기한 차단 제어 금지부(5)의 구성은 일례로서, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 이 실시형태에서의 신호 상태는 도 3, 4로 표시할 수 있다.

도 8의 플로차트에서, 먼저 소프트 스타트 제어부(1b)가 소프트 스타트 제어를 개시한다(S31). 소프트 스타트를 개시한 후, 진행파 전력 Pf를 수하 레벨(예를 들면, L×Cs100%)와 비교하여 이그니션?모드 구간인지의 여부를 감시하여(S32), 이그니션?모드 구간에서는 세컨드 핸들링 차단 처리만을 행하고, 퍼스트 핸들링 차단 처리는 금지한다(S33).

제2 비교 회로(4Bb)에서, 반사파 전력 Pr가 세컨드 핸들링 차단 레벨에 이르거나 넘는 경우에는(S34), 세컨드 핸들링 아크를 검출하여 세컨드 핸들링 차단 처리를 행한다(S50). 세컨드 핸들링 차단 처리에서는, 발진기(6)의 발진을 정지하여 전원 출력을 멈춘 후(S51), 소정 시간의 경과를 기다려(S52), 발진기(6)의 발진을 재개하여 전원 출력을 복귀시킨다(S53).

이그니션?모드 구간을 벗어난 후(S35), 진행파 전력 Pf와 (Cs-K×Cs100%)를 비교함으로써 진행파 전력 Pf의 변동 상태를 판정한다. 진행파 전력 Pf가 Cs와 (Cs-K×Cs100%)의 범위외인 경우에는(S36), 아크 차단 금지 구간을 설정하여 차단 처리를 금지한다(S37).

아크 차단 금지 구간내에서는, 제1 비교 회로(4Ab)에서 반사파 전력 Pr가 퍼스트 핸들링 차단 레벨에 이르거나 넘을 경우(S38)라 하더라도, 차단 처리가 금지되고 있기 때문에, 전력 공급을 계속한다(S39).

그 후 진행파 전력 Pf가 증가하여, 진행파 전력 Pf가 Cs와(Cs-K×Cs100%)의 범위내가 되었을 경우에는(S40), 아크 차단 금지 구간을 해제한다(S41). 반사파 전력 Pr가 세컨드 핸들링 레벨에 이르거나 넘을 경우에는, 세컨드 핸들링 차단 처리를 행한다(S42). S36에서, 진행파 전력 Pf가 Cs와 (Cs-K×Cs100%)의 범위내인 경우에는, 아크 차단 금지 구간을 설정하지 않기 때문에, 제1 비교 회로(4Ab)에서 반사파 전력 Pr가 퍼스트 핸들링 차단 레벨에 이르거나 넘을 경우(S43)에는, 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서(S44), 전원 출력을 정지한다(S45). 전원 출력의 정지는 소정 기간(1μsec～100μsec)이 경과한 후(S46), 전원 출력을 고속 복귀시킨다(S47). S34～S42의 처리를 종료까지 속행한다(S48).

다음에, 차단 제어 금지부(5)의 다른 구성에 대하여 도 11을 이용하여 설명한다.

도 11에 도시한 차단 제어 금지부(5)의 구성은, 플라즈마속에 축적된 이상 아크 이온을 소멸시키는 이온 리프레쉬 기능을 실현하는 구성예이다.

상기한 차단 제어 금지부의 차단 제어(퍼스트 핸들링 차단)는, 플라즈마 반응실내의 이온의 잔존을 가능하게 하고, 아킹 요소가 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어한다. 한편, 도 11에 도시한 구성의 차단 제어는, 차단 시간을 연장시키는 것에 의해서 이상 아크 이온을 소멸시킨다.

이 차단 제어에서는, 예를 들면, 1ms로부터 100ms의 시간폭으로 하여, 이상 아크 이온이 소멸한 상태에서 차단 제어를 종료한다. 이에 따라, 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적을 해소시켜, 아킹을 없앤다.

차단 제어 금지부(5)는, 이러한 이상 아크를 발생시키는 이온의 축적 상황을 제1 차단 제어의 누적 실행 횟수에 기초하여 판단하고, 제1 차단 제어의 누적 실행 횟수가 미리 설정한 회수에 도달한 시점을, 플라즈마에 이상 아크를 발생시키는 이온이 축적한 단계라고 판단하여 차단 제어를 실행한다. 한편, 제1 차단 제어는, 제1 스위치 회로(5a), 제3 비교 회로(5b), 제2 스위치 회로(5c)에 의한 차단 제어이다.

따라서, 차단 제어 금지부(5)는, 제1 차단 제어의 실행 횟수를 계수하는 카운터 회로(5e)를 구비한다. 카운터 회로(5e)는, 제2 스위치 회로(5c)의 제어 신호를 계수하고, 이 계수로 얻어진 계수치가 미리 설정된 설정 횟수에 도달한 시점에서 차단 인터럽트 회로(2)에 대해서 차단 제어를 실행하는 제어 신호를 보낸다.

카운터 회로(5e)는, 차단 제어의 제어 신호를 보내는 동시에 계수치를 클리어하여, 제1 차단 제어의 실행 횟수의 재계수하고, 이 계수치가 설정 횟수에 도달한 시점에서 다시 제2 차단 제어를 실행한다. 이 소정 횟수의 제1 차단 제어와, 그 후에 제2 차단 제어를 반복하는 것에 의해, 아크의 성장 억제와 이상 아크 이온의 해소를 효과적으로 행한다.

또한, 소프트 스타트 제어부(1b)는, 제2 차단 제어에 의해서 고주파 전원의 출력을 차단한 후에 소프트 스타트에 의한 재기동을 행하고, 전력 지령치 혹은 전압 지령치에 대해서 진행파 전력치를 피드백 제어하여, 고주파 전원의 출력이 전압 지령치가 되도록 제어한다.

이 제2 차단 제어후에 행하는 소프트 스타트는, 영으로부터 전력 지령치까지의 램프상의 전력 출력을, 매칭 박스의 정합 회로가 충분히 대응할 수 있는 정합 속도로 행하여, 차단 제어부가 반사파 전력을 이상 방전으로서 검출하는 경우 없이 임피던스 정합을 하는 시간폭으로 출력한다. 따라서, 이 소프트 스타트에 필요로 하는 시간폭은, 전력 지령치의 크기, 매칭 박스의 정합 회로의 정합 특성 등에 따라서 정할 수 있다. 이 소프트 스타트의 시간폭은, 예를 들면, 1ms로부터 10s로 할 수 있다.

이하에 도 12～도 14를 이용하여 아크 차단 금지 구간에 대하여 설명한다. 도 12는 시동 시점의 소프트 스타트시에서의 아크 차단 금지 구간을 도시하고, 도 13은 퍼스트 핸들링 차단후의 고속 부팅시에서의 아크 차단 금지 구간을 도시하며, 도 14는 세컨드 핸들링 차단후의 소프트 스타트시에서의 아크 차단 금지 구간을 도시하고 있다.

도 12에서, 시동 시점의 소프트 스타트시에는, 아크 차단 금지 구간은 이그니트션?모드 구간과 진행파 전력 과도 구간을 포함하고 있다. 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력 Pf가 반사파 전력의 수하 레벨 이하의 범위이다. 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 대해서 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%로 설정할 수 있다.

또한, 진행파 전력 과도 구간은 진행파 전력 Pf가 수하 레벨로부터 전력 지령치 Cs에 대하여 정한 소정 레벨 범위내에 도달할 때까지의 구간이다. 소정 레벨 범위는, 전력 지령치 Cs를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위에서 정할 수 있다. 또한, 도 12에서, 반사파 전력 Pr가 저하할 때까지의 사이를 매칭 구간으로 하고 있다.

도 13에서, 퍼스트 핸들링 차단후의 고속 부팅시에는, 아크 차단 금지 구간은, 수하 레벨에 의한 구간과 진행파 전력 과도 구간을 포함하고 있다.

도 14에서, 세컨드 핸들링 차단후의 소프트 스타트시에는, 아크 차단 금지 구간은 리이그니션?모드 구간에 의해서 설정된다. 세컨드 핸들링 차단은 이상 아크 이온을 소멸시키는 차단 처리이기 때문에, 리이그니션?모드 구간을 지난 후에는, 진행파 전력 과도 구간을 거치지 않고 진행파 전력은 전력 지령치에 접근한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마실내의 이온을 잔존 가능하게 하고, 또한, 아킹 요소를 소멸하는 데에 요하는 최단 시간 범위(1μsec～100μsec)에서 전력 공급을 차단하는 퍼스트 핸들링 차단과, 이상 아크 이온을 소실하는 데에 요하는 시간 범위(1msec～100msec)에서 전력 공급을 차단하는 일시 차단을 행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 퍼스트 핸들링 차단을 행하는 것에 의해, 이온이 잔존하고 있기 때문에, 차단후의 부팅 시간을 단축시켜 정상 방전을 생성할 수 있다. 또한, 차단 시간이 비교적 긴 일시 차단을 행하는 것에 의해, 이상 아크 이온을 소실시켜 아킹을 없애어, 안정된 플라즈마에 전력 공급을 행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 매칭 구간에서, 차단 동작을 금지하는 구간을 설정함으로써, 이상 방전에 수반하지 않는 반사파 전력 Pr의 증가에 의한 전력 공급의 오차단을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 이상 방전을 억제하는 차단 동작(퍼스트 핸들링 차단 동작)과 이상 방전에 기인하지 않는 반사파 전력의 증가를 억제하는 차단 동작(세컨드 핸들링 차단 동작)을, 차단의 목적에 따라 행할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지에 기초하여 여러 가지로 변형하는 것이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.

[산업상이용가능성]

본 발명의 진공장치용 이상 방전 억제장치는, 성막 장치에 한하지 않고, 스퍼터링 장치나 애싱 장치(Ashing apparatus) 등의 플라즈마를 이용하는 처리 장치 분야에 적용할 수 있다.

1…전력 제어부
1a…전력 설정부
1b…소프트 스타트 제어부
1c, 1d…전달 함수
1e…전력 설정부
1f,1g…전력 설정부
2…차단 인터럽트 회로
3…차단 제어부
4…아킹 검출?차단부
4A…퍼스트 핸들링 차단계
4Aa…전력 설정부
4Ab…제1 비교 회로
4Ac…제1 제어 신호 생성 회로
4B…세컨드 핸들링 차단계
4Ba…전력 설정부
4Bb…제2 비교 회로
4Bc…제2 제어 신호 생성 회로
5…차단 제어 금지부
5a…제1 스위치 회로
5b…제3 비교 회로
5c…제 2스위치 회로
5d…판정 회로
5e…카운터 회로
6…발진기
7…연산 증폭기
8…전력 증폭기
9…센서
10…고주파 전원
11…정합 회로
12…플라즈마 부하

Claims (32)

1. 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실내에 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 진공장치용 이상 방전 억제장치로서,
   전력 지령치와 전력 피드백치의 편차에 기초하여 상기 고주파 전원을 제어하는 전력 제어부와,
   플라즈마 반응실내의 이상 방전시, 및 이상 방전에의 이행 과정시의 적어도 어느 하나의 시기에 발생하는 반사파 전력 또는 반사파 전압을 검출하여 상기 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실에 전력 공급을 차단하는 차단 제어부를 구비하고,
   상기 차단 제어부는, 차단 시간의 시간폭을 달리 하는 퍼스트 핸들링 차단 제어와 세컨드 핸들링 차단 제어를 포함하고,
   상기 퍼스트 핸들링 차단 제어는, 플라즈마 반응실내의 이온의 잔존을 가능하게 하고, 이상 방전의 초기에 발생하는 소수파 아크의 아킹 요소가 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어하고,
   상기 세컨드 핸들링 차단 제어는, 이상 방전시에 소수파 아크로부터 이행하는 다수파 아크의 이온이 소멸하는 시간폭내에서 고주파 전원을 차단 제어하되,
   상기 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의한 차단 시간의 시간폭은 1㎲로부터 100㎲이고, 상기 세컨드 핸들링 차단 제어에 의한 차단 시간의 시간폭은 1ms로부터 100ms인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어부는,
   상기 퍼스트 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원의 출력을 차단한 후에 고속부팅에 의해 재기동을 행하고,
   상기 고속부팅은, 영으로부터 전력 지령치까지의 램프 출력을, 상기 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 시간과 동일한 시간 오더의 시간폭으로 출력하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 고속부팅의 시간폭은 1㎲로부터 100㎲인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어부는,
   상기 세컨드 핸들링 차단 제어에 의해서 고주파 전원의 출력을 차단한 후에 소프트 스타트에 의해 재기동을 행하고,
   상기 소프트 스타트는, 영으로부터 전력 지령치까지의 램프 출력을, 고주파 전원과 플라즈마 반응실 사이의 정합 회로의 정합 속도에 따른 시간폭으로 출력하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 소프트 스타트의 시간폭은 1ms로부터 10s인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 차단 제어부는, 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수를 계수하고, 상기 계수로 얻어진 계수치가 미리 설정된 설정 횟수에 도달한 시점에서 상기 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 세컨드 핸들링 차단 제어를 실행하는 동시에 상기 계수치를 클리어하고, 상기 퍼스트 핸들링 차단 제어의 실행 횟수를 재계수하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
9. 플라즈마 반응실내에 전력을 공급하여 성막 처리를 행하는 플라즈마를 생성하는 진공장치용 이상 방전 억제장치로서,
   상기 전력을 공급하는 고주파 전원을 가지며,
   상기 고주파 전원은, 전력 지령치와 전력 피드백치의 편차에 기초하여 출력 전력을 제어하는 전력 제어부와,
   플라즈마 반응실내의 이상 방전시, 및 이상 방전에의 이행 과정시의 적어도 어느 하나의 시기에 발생하는 반사파 전력 또는 반사파 전압을 검출하여 상기 고주파 전원으로부터 플라즈마 반응실에의 전력 공급을 차단하는 차단 제어부를 구비하고,
   상기 차단 제어부는, 상기 이상 방전을 검출하는 아킹 검출?차단부와,
   상기 아킹 검출?차단부에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하는 차단 제어 금지부를 구비하고,
   상기 차단 제어 금지부는,
   아크 차단 금지 구간에서, 상기 아킹 검출?차단부에 기초한 전력 공급의 차단 제어를 금지하고, 전력 공급을 계속하는 것으로,
   상기 아크 차단 금지 구간은, 플라즈마가 착화할 때까지의 이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력의 전력 지령치를 향해서 증가하는 진행파 전력 과도 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 차단 제어부에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하는 차단 제어 금지부를 구비하고,
    상기 차단 제어 금지부는,
    아크 차단 금지 구간에서, 상기 차단 제어부에 의한 전력 공급의 차단 제어를 금지하고, 전력 공급을 계속하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 전력 제어부는, 상기 전력 피드백치로서 진행파 전력치를 이용하여, 전력 지령치와 진행파 전력치의 편차가 감소하도록 출력 전력을 제어하고,
    상기 차단 제어부는,
    반사파 전력과 저레벨의 역치와의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 상기 저레벨 역치와의 비교에 의한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하여, 이상 방전의 초기에 발생하는 소수파 아크를 억제하는 퍼스트 핸들링 차단 제어와,
    반사파 전력과 고레벨의 역치와의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 상기 고레벨 역치와의 비교에 의한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하여, 소수파 아크로부터 이행하는 다수파 아크를 억제하는 세컨드 핸들링 차단 제어의 차단 제어를 가지며,
    상기 차단 제어 금지부는,
    아크 차단 금지 구간에서 상기 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 제어를 금지하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 아크 차단 금지 구간은, 플라즈마가 착화할 때까지의 이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력의 전력 지령치를 향해서 증가하는 진행파 전력 과도 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력이 전력 지령치에 기초하여 정해지는 소정 레벨 범위외인 구간으로서,
    상기 소정 레벨 범위는, 정격 전력 지령치 Cs100%를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
16. 삭제
17. 제 11 항에 있어서, 상기 아크 차단 금지 구간은, 플라즈마가 착화할 때까지의 이그니션?모드 구간, 및 진행파 전력의 전력 지령치를 향해서 증가하는 진행파 전력 과도 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력이 전력 지령치에 기초하여 정해지는 소정 레벨 범위외인 구간으로서,
    상기 소정 레벨 범위는, 정격 전력 지령치 Cs100%를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
21. 삭제
22. 삭제
23. 제 9 항에 있어서, 상기 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
25. 제 9 항에 있어서, 상기 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력이 전력 지령치에 기초하여 정해지는 소정 레벨 범위외인 구간으로서,
    상기 소정 레벨 범위는, 정격 전력 지령치 Cs100%를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
26. 삭제
27. 제 9 항에 있어서, 상기 전력 제어부는, 상기 전력 피드백치로서 진행파 전력치를 이용하여, 전력 지령치와 진행파 전력치의 편차가 감소하도록 출력 전력을 제어하고,
    상기 차단 제어부는,
    반사파 전력과 저레벨의 역치와의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 상기 저레벨 역치와의 비교에 의한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하여, 이상 방전의 초기에 발생하는 소수파 아크를 억제하는 퍼스트 핸들링 차단 제어와,
    반사파 전력과 고레벨의 역치와의 비교에 의해서 이상 방전을 검출하고, 상기 고레벨 역치와의 비교에 의한 이상 방전의 검출에 기초하여 전력 공급을 차단하여, 소수파 아크로부터 이행하는 다수파 아크를 억제하는 세컨드 핸들링 차단 제어의 차단 제어를 가지며,
    상기 차단 제어 금지부는,
    아크 차단 금지 구간에서 상기 퍼스트 핸들링 차단 제어의 차단 제어를 금지하는 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
28. 삭제
29. 제 27 항에 있어서, 상기 이그니션?모드 구간은, 진행파 전력이 전력 출력을 개시하는 시점으로부터 반사파 전력의 수하 레벨을 넘을 때까지의 구간인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 수하 레벨은, 정격 전력 지령치 Cs100%에 반사 수하 계수 L를 곱한 L×Cs100%인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
31. 제 27 항에 있어서, 상기 진행파 전력 과도 구간은, 진행파 전력이 전력 지령치에 기초하여 정해지는 소정 레벨 범위외인 구간으로서,
    상기 소정 레벨 범위는, 정격 전력 지령치 Cs100%를 상한으로 하고, 전력 지령치 Cs로부터, 정격 전력 지령치 Cs100%에 소정 계수 K를 곱한 K×Cs100%를 뺀 값(Cs-K×Cs100%)을 하한으로 하는 레벨 범위인 것을 특징으로 하는 진공장치용 이상 방전 억제장치.
    
32. 삭제

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