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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】プラズマ生成装置及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20241022BHJP
C23C 16/505 20060101ALI20241022BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241022BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
C23C16/505
H01L21/302 101C
H01L21/31 C
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022570386
(86)(22)【出願日】2021-06-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-24
(86)【国際出願番号】 KR2021008137
(87)【国際公開番号】W WO2022005150
(87)【国際公開日】2022-01-06
【審査請求日】2024-03-27
(31)【優先権主張番号】10-2020-0080596
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517396331
【氏名又は名称】エンツーコア テクノロジー，インコーポレーテッド
【住所又は居所原語表記】（Ｊｕｋｄｏｎｇ）７７ Ｊｕｋｄｏｎｇ－ｒｏ， Ｙｕｓｅｏｎｇ－ｇｕ Ｄａｅｊｅｏｎ ３４１２７ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】オム セフン
(72)【発明者】
【氏名】イ ユンソン
(72)【発明者】
【氏名】ソン ヨンフン
(72)【発明者】
【氏名】パク セホン
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２０４６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１９１５５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１５８２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７４７３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６４０１８３９（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】中国特許出願公開第１１１３１２５７４（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｈ １／４６
Ｃ２３Ｃ １６／５０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ生成装置において、プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、
前記チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、
前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、
前記プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、
前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含み、
前記コントローラーは、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加し、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得し、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するが、
前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加しない、プラズマ生成装置。
【請求項2】
前記所定の条件により、前記コントローラーは、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しない、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項3】
前記センサーによって取得される前記センシング情報は、前記第１電源を介して前記負荷に供給される電力を示す、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項4】
前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力未満であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しない、請求項３に記載のプラズマ生成装置。
【請求項5】
前記第１電源は、直流電源（ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）と、前記直流電源の直流電力（ＤＣ ｐｏｗｅｒ）をＲＦ電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）に変換するインバータと、を含み、前記センサーは、前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得し、前記コントローラーは、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記電極に前記パルス電圧を印加する、請求項３に記載のプラズマ生成装置。
【請求項6】
前記センサーは、前記アンテナモジュールに流れる第２電流に基づいて前記センシング情報を取得する、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項7】
前記コントローラーは、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しない、請求項６に記載のプラズマ生成装置。
【請求項8】
前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１パルス電圧を印加して前記電極が第１電力を提供するようにし、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第２パルス電圧を印加して前記電極が前記第１電力より大きい第２電力を提供するようにする、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項9】
前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する第１パルス電圧を印加し、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧値より大きい第２電圧値を有する第２パルス電圧を印加する、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項10】
前記コントローラーは、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に第１周期で前記パルス電圧を印加し、前記第２時点から第１時間後である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記第１周期より小さい第２周期で高電圧パルスを印加する、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項11】
前記コントローラーは、前記第１時点から前記第１電源を介して前記負荷に第１大きさを有するＲＦ電圧を印加し、前記第１時点以降で前記第２時点以前である第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第１大きさより大きい第２大きさを有するＲＦ電圧を前記負荷に印加する、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項12】
前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する前記パルス電圧を印加し、前記第２時点より遅れた第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記パルス電圧の印加を中断する、請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項13】
プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含むプラズマ生成装置の制御方法において、前記コントローラーが、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加するステップと、
前記コントローラーが、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得するステップと、
前記コントローラーが、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するステップと、を含み、
前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、
前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加せず、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加することを含む、プラズマ生成装置の制御方法。
【請求項14】
前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことを含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項15】
前記センサーによって取得される前記センシング情報は、前記第１電源を介して前記負荷に供給される電力を示し、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力未満であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことを含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項16】
前記センサーによって取得される前記センシング情報は、前記第１電源を介して前記負荷に供給される電力を示し、前記第１電源は、直流電源（ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）と、前記直流電源の直流電力（ＤＣ ｐｏｗｅｒ）をＲＦ電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）に変換するインバータと、を含み、前記センサーは、前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得し、
前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記第２電源を制御する、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項17】
前記センサーは、前記アンテナモジュールに流れる第２電流に基づいて前記センシング情報を取得し、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが前記センシング情報を取得し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことをさらに含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項18】
前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１パルス電圧を印加することによって前記電極が第１電力を提供するようにし、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第２パルス電圧を印加することによって前記電極が前記第１電力より大きい第２電力を提供するようにすることを含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項19】
前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する第１パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記第１パルス電圧を印加しないステップと、
前記コントローラーが、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧値より大きい第２電圧値を有する第２パルス電圧を印加するステップをさらに含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【請求項20】
前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有するパルス電圧を印加するステップと、
前記コントローラーが、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記パルス電圧の印加を中断するステップと、を含む、請求項１３に記載のプラズマ生成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、プラズマ生成装置及びその制御方法に関し、よりプラズマの初期放電を補助するプラズマ生成装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
プラズマ放電は多くの産業応用分野及び科学応用分野で利用されており、プラズマ放電を通じて半導体ウェハー加工など様々な産業分野に用いられる様々なガスの活性種を生成したり、産業工程で生成された副産物の処理が行われたりすることができる。
【0003】
プラズマ放電を行うプラズマソースとして、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式または蓄電結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）方式が大きく用いられる。誘導結合プラズマ方式とは、コイルにＲＦ電力を印加して誘導電界を形成し、誘導電界を介してプラズマ放電を行う方式をいう。
【0004】
プラズマの初期放電（イグニッション）のために、別途のイグナイタを利用したり、より多くの電力を投入したりするなどの方式が用いられている。しかし、プラズマの発生状態を考慮していないイグニッション補助方法によって装置が損傷したり、さらに生成される活性種に不純物が流入したりする可能性があるという問題もある。これに対し、装置の損傷や不純物の発生を最小限に抑えながら、プラズマの初期放電を補助する方法の開発の必要性が認められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本明細書による一課題は、プラズマの初期放電を補助するプラズマ生成装置またはその制御方法を提供することである。
【0006】
本明細書による他の課題は、プラズマの初期放電による装置損傷を最小限に抑えるプラズマ生成装置またはその制御方法を提供することである。
【0007】
本明細書による課題は、上述の課題に限定されるものではなく、言及されていない課題は、本明細書及び図面から本発明が属する技術分野の当業者に明確に理解されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本明細書の一実施例によれば、プラズマ生成装置において、プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、前記プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含み、前記コントローラーは、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加し、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得し、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するが、前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加しないプラズマ生成装置を提供することができる。
【0009】
本明細書の一実施例によれば、プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含むプラズマ生成装置の制御方法において、前記コントローラーが、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加するステップと、前記コントローラーが、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得するステップと、前記コントローラーが、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するステップと、を含み、前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点に前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加しないが、前記第２時点に前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加することを含むプラズマ生成装置の制御方法を提供することができる。
【0010】
本明細書による課題の解決手段は、上述した解決手段に限定されるものではなく、言及されない解決手段は、本明細書及び図面から本発明が属する技術分野の当業者に明確に理解されるべきである。
【発明の効果】
【0011】
本明細書によれば、プラズマの初期放電がより速く行われるプラズマ生成装置を提供することができる。
【0012】
本明細書によれば、プラズマの初期放電の補助による不純物生成が抑制されたプラズマ生成装置を提供することができる。
【0013】
本明細書による効果は、上記の効果に限定されるものではなく、言及されない効果は、本明細書及び図面から本発明が属する技術分野の当業者に明確に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本明細書の一実施例によるプラズマ生成システムを説明するための図である。
【図2】本明細書の一実施例によるプラズマ生成システムを説明するための図である。
【図3】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図4】本明細書の一実施例によるＤＣ電極を説明するための図である。
【図5】本明細書の一実施例によるＤＣ電源を説明するための図である。
【図6】本明細書の一実施例によるＤＣ電極を説明するための図である。
【図7】本明細書の一実施例によるＤＣ電源を説明するための図である。
【図8】本明細書の一実施例によるアンテナモジュールを説明するための図である。
【図9】本明細書の一実施例によるアンテナモジュールの動作を説明するための図である。
【図10】本明細書の一実施例によるアンテナモジュールを説明するための図である。
【図11】本明細書の一実施例によるアンテナモジュールの動作を説明するための図である。
【図12】本明細書の一実施例によるアンテナモジュールを説明するための図である。
【図13】本明細書の一実施例によるＲＦ電源を説明するための図である。
【図14】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図15】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図16】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図17】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図18】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【図19】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図20】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図21】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【図22】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図23】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図24】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【図25】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図26】本明細書の一実施例によるプラズマ生成プロセスを説明するための図である。
【図27】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【図28】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図29】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図30】本明細書の一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置における電力信号及び電力信号に基づいて変更される高電圧パルスの制御信号を示す図である。
【図31】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図32】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図33】本明細書の一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図34】本明細書のいくつかの実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【図35】本明細書の一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置における電力信号及び電力信号に基づいて変更される高電圧パルスの制御信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書の一実施例によれば、プラズマ生成装置において、プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、前記プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含み、前記コントローラーは、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加し、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得し、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するが、前記コントローラーは、前記第２時点に前記センシング情報が所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加し、前記第２時点に前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加しないプラズマ生成装置を提供することができる。
【0016】
本明細書の一実施例によれば、前記所定の条件により、前記コントローラーは、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0017】
本明細書の一実施例によれば、前記センサーによって取得される前記センシング情報は、前記第１電源を介して前記負荷に供給される電力を示してもよい。
【0018】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力未満であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0019】
本明細書の一実施例によれば、前記第１電源は、直流電源（ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）と、前記直流電源の直流電力（ＤＣ ｐｏｗｅｒ）をＲＦ電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）に変換するインバータと、を含み、前記センサーは、前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得し、前記コントローラーは、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記電極に前記パルス電圧を印加してもよい。
【0020】
本明細書の一実施例によれば、前記センサーは、前記アンテナモジュールに流れる第２電流に基づいて前記センシング情報を取得してもよい。
【0021】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0022】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１パルス電圧を印加して前記電極が第１電力を提供するようにし、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第２パルス電圧を印加して前記電極が前記第１電力より大きい第２電力を提供してもよい。
【0023】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する第１パルス電圧を印加し、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧値より大きい第２電圧値を有する第２パルス電圧を印加してもよい。
【0024】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に第１周期で前記パルス電圧を印加し、前記第２時点から第１時間後である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記第１周期より小さい第２周期で前記高電圧パルスを印加してもよい。
【0025】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第１時点から前記第１電源を介して前記負荷に第１大きさを有するＲＦ電圧を印加し、前記第１時点以降で前記第２時点以前である第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第１大きさより大きい第２大きさを有するＲＦ電圧を前記負荷に印加してもよい。
【0026】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する前記パルス電圧を印加し、前記第２時点より遅れた第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記パルス電圧の印加を中断してもよい。
【0027】
本明細書の一実施例によれば、プラズマの生成空間を提供するチャンバーと、チャンバーの周辺に配置され、第１電源と接続されて前記チャンバー内に誘導電界を形成するアンテナモジュールと、前記チャンバーの周辺に配置され、第２電源と接続されて前記プラズマの生成を補助する電極と、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するセンサーと、前記第１電源及び前記第２電源を制御するコントローラーと、を含むプラズマ生成装置の制御方法において、前記コントローラーが、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加するステップと、前記コントローラーが、前記ＲＦ電圧の印加による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得するステップと、前記コントローラーが、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御するステップと、を含み、前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加せず、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加することを含むプラズマ生成装置の制御方法を提供することができる。
【0028】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことを含んでもよい。
【0029】
本明細書の一実施例によれば、前記センサーによって取得される前記センシング情報は、前記第１電源を介して前記負荷に供給される電力を示してもよい。
【0030】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力未満であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことを含んでもよい。
【0031】
本明細書の一実施例によれば、前記第１電源は、直流電源（ＤＣ ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）と、前記直流電源の直流電力（ＤＣ ｐｏｗｅｒ）をＲＦ電力（ＲＦ ｐｏｗｅｒ）に変換するインバータと、を含み、前記センサーは、前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得し、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記第２電源を制御してもよい。
【0032】
本明細書の一実施例によれば、前記センサーは、前記アンテナモジュールに流れる第２電流に基づいて前記センシング情報を取得してもよい。
【0033】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記コントローラーが前記センシング情報を取得し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことをさらに含んでもよい。
【0034】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１パルス電圧を印加することによって前記電極が第１電力を提供するようにし、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第２パルス電圧を印加することによって前記電極が前記第１電力より大きい第２電力を提供するようにすることを含んでもよい。
【0035】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有する第１パルス電圧を印加し、前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記第１パルス電圧を印加しないステップと、前記コントローラーが、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧値より大きい第２電圧値を有する第２パルス電圧を印加することをさらに含んでもよい。
【0036】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に第１周期で前記パルス電圧を印加し、前記第２時点から第１時間後である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記第１周期より小さい第２周期で前記パルス電圧を印加することをさらに含んでもよい。
【0037】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第１電源を介して前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加することは、前記第１時点から第１大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加し、前記第１時点以降で前記第２時点以前である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第１大きさより大きい第２大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加することをさらに含んでもよい。
【0038】
本明細書の一実施例によれば、前記コントローラーが前記第２電源を制御するステップは、前記コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧値を有するパルス電圧を印加するステップと、前記コントローラーが、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記パルス電圧の印加を中断するステップと、を含んでもよい。
（発明を実施するための形態）
（発明を実施するための形態）
【0039】
本明細書の上記の目的、特徴及び長所は、図面に関連する以下の詳細な説明によってより明らかになるであろう。ただし、本明細書で説明する内容は様々な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができ、以下では特定の実施例を図面に例示し、これを詳細に説明する。
【0040】
図面において、層及び領域の厚さは明確にするために誇張されており、また、構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）または層が他の構成要素または層の「上方（ｏｎ）」または「上（ｏｎ）」と指摘される場合、他の構成要素または層の真上だけでなく、中間に他の層または他の構成要素を介在した場合も含まれる。明細書全体にわたって同じ参照番号は原則として同じ構成要素を示す。まお、各実施例の図面に示される同じ思想の範囲内の機能の同じ構成要素は同じ参照符号を用いて説明する。
【0041】
本明細書の説明の過程で使用される数字（例えば、第１、第２等）は、１つの構成要素を他の構成要素と区別するための識別記号に過ぎない。
【0042】
また、以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は、明細書の作成の容易さのみが考慮されて付与または混用されるものであり、それ自体が互いに区別される意味または役割を有するものではない。
【0043】
実施例による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実行することができるプログラム命令の形態で実施され、コンピュータ読み取り可能媒体に記録することができる。前記コンピュータ読み取り可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、実施例のために特に設計して構成されたものや、コンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような光磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、及びロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を記憶及び実行するように特に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを使用してコンピュータによって実行することができる高級言語コードも含まれる。上記のハードウェア装置は、実施例の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成することができ、その逆も同様である。
【0044】
１．プラズマ放電
本明細書では、プラズマ放電を行う装置、システム、または方法などについて説明する。本明細書では、プラズマ放電を補助するために、プラズマメイン放電の実行前にプラズマ放電空間内にイグニッション（ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を発生させてプラズマの初期放電を補助する装置、システムないし方法などについて、いくつかの実施例で説明する。
本明細書では、プラズマ放電を行う装置、システム、または方法などについて説明する。本明細書では、プラズマ放電を補助するために、プラズマメイン放電の実行前にプラズマ放電空間内にイグニッション（ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を発生させてプラズマの初期放電を補助する装置、システムないし方法などについて、いくつかの実施例で説明する。
【0045】
１．１ システム
一実施例によれば、プラズマ放電システムを提供することができる。
一実施例によれば、プラズマ放電システムを提供することができる。
【0046】
図１はプラズマ放電システムを説明するための図である。図１を参照すると、プラズマ生成システムは、電力を提供する電力供給部１００、電力供給部から電力を取得してプラズマを生成するプラズマ生成部２００、プラズマ生成部２００にガスを供給するガス供給部３００を含むことができる。プラズマ生成システムは、生成されたプラズマを用いて工程を実行する工程部４００をさらに含むことができる。
【0047】
電力供給部１００は、プラズマの生成に必要な電力を供給することができる。電力供給部１００はプラズマ生成部に電力を供給することができる。電力供給部１００はＤＣ電源および／またはＲＦ電源を含むことができる。電力供給部１００はＤＣ電源を介してプラズマ生成部２００に高電圧パルスを提供することができる。電力供給部１００は、ＲＦ電源を介してプラズマ生成部２００にＲＦ電力を提供することができる。
【0048】
プラズマ生成部２００はプラズマ放電を実行することができる。プラズマ生成部２００は放電ガスを取得し、放電ガスを介してプラズマ放電を実行することができる。プラズマ生成部２００は、誘導結合プラズマ放電または蓄電結合プラズマ放電を実行することができる。
【0049】
プラズマ生成部２００は遠隔プラズマソースであり得る。プラズマ生成部２００は、活性種を形成し、形成された活性種を工程部４００に提供することができる。
【0050】
プラズマ生成部２００は、大気圧（常圧）下でプラズマ放電を行う常圧プラズマ装置を含むことができる。例えば、プラズマ生成部２００は、数百Ｔｏｒｒ～大気圧（７５０Ｔｏｒｒ）下で、プラズマ放電を行う常圧プラズマ装置を含むことができる。
【0051】
プラズマ生成部２００は、低圧プラズマ放電を行う低圧プラズマ装置を含むことができる。例えば、プラズマ生成部２００は、１０－５～１０－７Ｔｏｒｒ以下の初期真空度（Ｂａｓｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の環境を作った後、所望の工程ガスを用いて数ｍＴｏｒｒ～数Ｔｏｒｒの工程圧力でプラズマを発生させる低圧プラズマ装置を含むことができる。
【0052】
プラズマ生成部２００は、数十～数百度下で低温プラズマ放電動作を実行することができる。例えば、プラズマ生成部２００は、半導体及びディスプレイ工程の洗浄、エッチング、蒸着、表面処理、物質合成などの低圧低温プラズマ放電動作を実行することができる。また、例えば、プラズマ生成部２００は、ガラス基板の洗浄工程、親水性／疏水性表面改質、ナノ技術、殺菌、有害物質除去、二酸化炭素低減などのための常圧低温プラズマ放電動作を実行することができる。
【0053】
プラズマ生成部２００は、数千～数万度の高温下で、プラズマ溶接、切断、プラズマ冶金などのための高温プラズマ放電動作を行うこともできる。
【0054】
プラズマ生成部２００は、プラズマ生成のために、シード電荷を生成することができる。特に、プラズマ生成部２００が常圧プラズマ放電を行う場合、プラズマ生成部２００は初期放電のためにシード電荷を生成することができる。プラズマ生成部２００は、ＤＣ電極を含み、ＤＣ電極にＤＣ高電圧パルスが提供されるとシード電荷を生成することができる。
【0055】
プラズマ生成部２００は、プラズマ生成のために、初期放電及びメイン放電を実行することができる。プラズマ生成部２００は、蓄電結合モード（Ｅモード）による初期放電または誘導結合モード（Ｈモード）によるメイン放電を実行することができる。プラズマ生成部２００は、コイルを含む誘導結合アンテナを含み、誘導結合アンテナにＲＦ電力が提供されることによって初期放電またはメイン放電を実行することができる。
【0056】
プラズマ生成部２００の具体的な構成及び動作については、以下でより詳細に説明する。
【0057】
ガス供給部３００は、プラズマ生成部２００にプラズマ放電のためのガスを供給することができる。ガス供給部３００は、プラズマ生成部２００に反応性ガスまたは工程ガスを供給することができる。ガス供給部３００は、プラズマ生成部２００または工程部４００の機能または用途により選択されたガスを供給することができる。
【0058】
例えば、ガス供給部３００は、ＮＦ３ガス（三フッ化窒素ガス）、Ａｒガス（アルゴンガス）、Ｘｅガス（キセノンガス）、Ｋｒガス（クリプトンガス）、Ｎ２ガス（窒素ガス）、Ｏ２ガス（酸素ガス）、Ｈ２ガス（水素ガス）、Ｈｅガス（ヘリウムガス）、Ｎｅガス（ネオンガス）ＳｉＨ４ガス（モノシランガス）、ＮＨ３ガス（アンモニアガス）、ＰＨ３ガス（ホスフィンガス）、Ｂ２Ｈ６ガス（ジボランガス）、ＤＣＳガス（ジクロロシランガス）、Ｃ５Ｆ８ガス（オクタフルオロペンテンガス）、ＣＦ４ガス（四フッ化炭素ガス）、ＨＢｒガス（臭化水素ガス）、Ｃｌ２ガス（塩素ガス）、Ｘｅガス（キセノンガス）、Ｋｒガス（クリプトンガス）、ＳＦ６ガス（六フッ化硫黄ガス）、ＣＨ４ガス（メタンガス）中のいずれか１つのガスまたはガスとエアの混合気体をプラズマ生成部２００に供給することができる。ガス供給部３００は、ＴＥＯＳ（ｔｓｔｒａ－ｅｔｈｙｌ－ｏｒｔｈｏ－ｓｉｌｉｃａｔｅ）、Ｔｅｔｒａｋｉｓ （（ｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）、トリメチルアルミニウム（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ヘキサメチルジシロキサン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）等の液相前駆体を介してプラズマ生成部にガスを供給することもできる。
【0059】
工程部４００は、プラズマ放電の前または後の工程を実行することができる。工程部は、プラズマ生成部２００によって生成されたプラズマを介して目的工程を実行することができる。または、工程部４００は、目的工程の実行によって生成される物質をプラズマ生成部に伝達することができる。
【0060】
目的工程は、プラズマイオン／ラジカルの被処理材料表面衝突を通じて表面の微細油膜除去などを行う洗浄工程、目的による反応性エッチングガスを用いてプラズマを発生させ、これを用いて物質を選択的に除去するエッチング工程、目的に合う蒸着ガス及びプラズマ放電のための添加ガスを注入し、表面に物質を蒸着する蒸着工程、プラズマを用いて表面の特性を変化させる改質工程、プラズマ放電を通じて対象物質を分解する物質分解工程などであり得る。
【0061】
工程部４００は、半導体基板処理に関連する目的動作を実行することができる。例えば、工程部４００は、プラズマ生成部から活性種（例えば、水素活性種）を供給され、工程室の内部の洗浄工程を実行することができる。
【0062】
工程部４００は、工程室、工程室内に配置され、処理対象の半導体基板（例えば、シリコン半導体基板）が位置される基板ホルダ、基板ホルダの上部に位置され、工程室内に基板処理物質を供給するシャワーヘッドおよび／または工程室内の空気を排気する真空ポンプを含むことができる。
【0063】
プラズマ生成システムは、工程部４００がプラズマ生成部を介して生成されるプラズマを介して目的工程を実行するか、または工程部４００の目的工程によって生成された副産物がプラズマ生成部２００によって処理されるように構成することができる。図２はいくつかの実施例によるプラズマ生成システムを説明するための図である。
【0064】
図２の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ発生システムは、工程部４０１と、工程部４０１により生成される物質を処理するプラズマ生成部２０１と、を含むことができる。例えば、図２の（ａ）を参照すると、プラズマ発生システムはガススクラバー（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）装置を含むことができる。工程部４０１は半導体製造工程を行う装置であり、プラズマ生成部２０１は、工程部４０１の半導体製造工程で生成される難分解性ガス、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、過フッ化炭素（ＰＦＣ）ガスの処理を実行することができる。
【0065】
図２の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ発生システムは、活性種を生成し、工程部４０２に活性種を供給するプラズマ生成部２０２と、活性種を用いた工程を行う工程部４０２と、を含むことができる。例えば、プラズマ生成部２０２は、ＮＦ３、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ４、Ｃｌ２、ＳｉＨ４、Ａｒなどのガスをプラズマ放電して活性種を生成することができる。工程部４０２は、プラズマ生成部２０２により生成された活性種を介して、ドライエッチング、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、アッシング（Ａｓｈｉｎｇ）、洗浄（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）などの動作を実行することができる。
【0066】
１．２ プラズマ放電装置
１．２．１ プラズマ放電装置の構造
一実施例によれば、プラズマ放電を行う装置を提供することができる。
１．２．１ プラズマ放電装置の構造
一実施例によれば、プラズマ放電を行う装置を提供することができる。
【0067】
図３は、一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。図３を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、周波数変動可能なＲＦ電源１０１と、ＲＦ電源１０１から電力を供給されプラズマを生成するプラズマ生成部と、を含むことができる。図３を参照すると、プラズマ生成部は、放電チューブ２１０、放電チューブ２１０内に位置するガスチューブ２１１、２１３、放電チューブ２１０の周辺に配置され、ＲＦ電源部１２０から電力を供給され誘導電界を形成して放電チューブ２１０内にプラズマを生成するアンテナを含むアンテナモジュール２２０を含むことができる。プラズマ生成装置は、ＤＣ電源部１１０により高電圧パルスが印加される電極２３０を含むことができる。プラズマ生成装置は補助ガス供給ノズル２５０をさらに含むことができる。
【0068】
ＲＦ電源１０１は、可変周波数範囲内で駆動周波数を変更することができる。ＲＦ電源１０１は、数百ｋＨｚ～数十ＭＨｚの可変周波数範囲及び数十ｋＷ以上の電力を有することができる。例えば、ＲＦ電源１０１は８ｋＷ以下の電力を提供することができる。例えば、ＲＦ電源１０１は、１００ｋＨｚ～５ＭＨｚ範囲内の周波数で電力を提供する交流電力源であり得る。
【0069】
ＲＦ電源１０１は、駆動周波数を変更してインピーダンスマッチングを行うことができる。ＲＦ電源１０１は、駆動周波数を変更してプラズマ生成部を共振状態で動作させることができる。
【0070】
ＲＦ電源１０１は、商用交流電源を直流電源に変換する整流器、スイッチング信号を提供して駆動周波数及び電力を制御する制御器、及び制御器のスイッチング信号に基づいて直流電源をＲＦ電力に変換するインバータを含むことができる。
【0071】
放電チューブ２１０は円筒形のチューブ形態で用意されることができる。放電チューブ２１０の外径は数センチメートル～数十センチメートルであり得る。放電チューブ２１０の内径は、外径より数ミリ～数センチメートル小さいこともある。
【0072】
放電チューブ２１０は誘電体放電チューブであり得る。放電チューブ２１０は、セラミック（例えば、アルミナまたはＡｌＮ）、サファイア、クォーツなどの非導電性物質で用意されることができる。
【0073】
放電チューブ２１０は、プラズマが位置する放電領域を提供することができる。放電チューブ２１０の内部の圧力は外部と異なるように調整することができる。放電チューブ２１０の内部の圧力は、必要に応じて、真空に準拠する超低圧、数ミリトルの低圧～大気圧以上の常圧に調整することができる。
【0074】
ガスチューブ２１１、２１３は、放電チューブ２１０と放電チューブ２１０の内部にガスを提供するための経路を提供することができる。ガスチューブ２１１、２１３は、プラズマの放電チューブ２１０の内壁接触を抑制し、プラズマ安定性を確保することができる。
【0075】
ガスチューブ２１１、２１３は１つ以上であり得る。ガスチューブは第１ガスチューブ２１１及び第２ガスチューブ２１３を含むことができる。第１ガスチューブ２１１及び第２ガスチューブ２１３は同心構造を有することができる。第１ガスチューブ２１１は、第１ガス（例えば、メタンガスなどの反応のためのガス）の投入経路を提供することができる。第２ガスチューブ２１３は、第１ガスと異なる構成を有する第２ガス（例えば、二酸化炭素を主成分とするガス）の投入経路を提供することができる。
【0076】
第１ガスチューブ２１１及び第２ガスチューブ２１３はスワール流を提供することができる。例えば、第１ガスチューブ２１１は内側スワール流を提供し、第２ガスチューブ２１３は外側スワール流を提供することができる。
【0077】
プラズマ発生装置はアンテナモジュール２２０を含むことができる。アンテナモジュール２２０は、ＲＦ電源部１２０から電力を供給され、放電チューブ２１０の内部にプラズマ放電を起こすことができる。アンテナモジュール２２０に関しては、以下で図１２に関してより詳細に説明する。
【0078】
アンテナモジュール２２０は、ＲＦ電源部１２０から電力を供給され、放電チューブ２１０の内部にプラズマ放電を誘導することができる。アンテナモジュール２２０は、ＲＦ電源部１２０からＲＦ電力を供給され、放電チューブ２１０の内部に蓄電結合プラズマおよび／または誘導結合プラズマを発生させることができる。
【0079】
アンテナモジュール２２０は、放電チューブ２１０の周囲に連続して数回巻かれたソレノイドコイルを含むことができる。アンテナモジュール２２０は、放電チューブ２１０の周囲に巻かれた複数のターンと、各ターン間に配置される補助コンデンサを含むことができる。
【0080】
プラズマ発生装置は、アンテナモジュール２２０の周辺に位置するＤＣ電極２３０を含むことができる。プラズマ発生装置は、ＤＣ電源部１１０に接続された１つ以上の電極を含むことができる。ＤＣ電極２３０については、以下でより詳細に説明する。
【0081】
補助ガス供給ノズル２５０は放電チューブ２１０内に補助ガスを供給することができる。補助ガス供給ノズル２５０は、放電チューブ２１０のガスが投入される一端と対向する他端に近接して位置することができる。補助ガス供給ノズル２５０は放電チューブ２１０の周辺に配置され、アンテナモジュール２２０とガス排出口（放電チューブ２１０のアウトレット）との間に配置されてもよい。
【0082】
プラズマ発生装置は、放電チューブ２１０及びアンテナモジュール２２０を包み込み、外部の影響を遮断するが安全性を確保するための安全ケース１９０をさらに含むことができる。
【0083】
１．２．２ ＤＣ電源及びＤＣ電極
一実施例によるプラズマ放電装置は、高電圧が印加される電極を含むことができる。一実施例によるプラズマ放電装置は、ＤＣ電源によって高電圧が印加されるＤＣ電極を含むことができる。ＤＣ電極は、ＤＣ電源によって電極に高電圧が印加されると放電チューブ内に電界を形成することができる。ＤＣ電極は、ＤＣ電源によって電極に高電圧が印加されると、所定方向に強い電界を形成し、放電チューブ内にシード電荷を提供することができる。ＤＣ電極は、放電チューブ内にシード電荷を提供し、プラズマ放電を誘導、促進ないし補助することができる。
一実施例によるプラズマ放電装置は、高電圧が印加される電極を含むことができる。一実施例によるプラズマ放電装置は、ＤＣ電源によって高電圧が印加されるＤＣ電極を含むことができる。ＤＣ電極は、ＤＣ電源によって電極に高電圧が印加されると放電チューブ内に電界を形成することができる。ＤＣ電極は、ＤＣ電源によって電極に高電圧が印加されると、所定方向に強い電界を形成し、放電チューブ内にシード電荷を提供することができる。ＤＣ電極は、放電チューブ内にシード電荷を提供し、プラズマ放電を誘導、促進ないし補助することができる。
【0084】
ＤＣ電極はＤＣ電源から高電圧を取得することができる。ＤＣ電源はＤＣ電極に高電圧パルスを印加することができる。ＤＣ電源は所定の時間間隔でＤＣ電極に高電圧パルスを印加することができる。高電圧パルスの強度及び振幅は所定の値で与えられてもよい。
【0085】
プラズマ放電装置は、電源（またはＤＣ電源）を介して電極（またはＤＣ電極）に高電圧（または、高電圧パルス）を印加することができる。本明細書全体にわたって、電極に印加される高電圧は様々な形態のＤＣ電圧信号を含むと理解することができる。電極に印加される高電圧は、交流を除く様々な形態のＤＣ電圧信号を含むことができる。例えば、電極に印加される高電圧は、球形（ｓｑｕａｒｅ ｏｒ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）のパルス波形を有することができる。また、例えば、電極に印加される高電圧は、サイン波の一部（例えば、半周期）によるパルス波形を有することができる。
【0086】
一実施例によれば、プラズマ放電装置は、必要に応じて、電極（またはＤＣ電極）に印加される電圧（または、高電圧パルス）の信号を変更することができる。プラズマ放電装置は、電極に印加される電圧の大きさを漸進的または順次に増加または減少させることができる。
【0087】
以下では、ＤＣ電極及びＤＣ電源についていくつかの実施例で説明する。
【0088】
図４は一実施例によるＤＣ電極を説明するための図である。
【0089】
図４の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、プラズマ放電を引き起こすアンテナモジュール２２０の周辺に位置され、ＤＣ電源に接続された１つ以上の電極を含むことができる。プラズマ生成装置は、アンテナモジュール２２０の上方に位置する第１電極２３１と、アンテナモジュール２２０の下方に位置する第２電極２３３と、を含むことができる。
【0090】
図４の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置は、放電チューブの外面に位置し、アンテナモジュール２２０の誘導コイル２２１の上方に位置する第１電極２３１と、放電チューブの外面を囲むように配置され、誘導コイル２２１の下方に位置する第２電極２３３と、を含むことができる。図４の（ｂ）を参照すると、第１電極２３１は四角板の形態であってもよい。第２電極２３３は「Ｃ」字型であってもよい。または、第２電極２３３は複数のスリットを含むことができる。誘導コイルによって形成される誘導電界Ｅ１及びＥ２の影響で第２電極２３３に渦流が流れるのを防止するために、第２電極２３３は放電チューブの外壁を完全に囲まない開放型ループ構造を有することができる。
【0091】
ＤＣ電源は、第１電極２３１に正の高電圧を印加し、第２電極２３３に負の高電圧を印加することができる。ＤＣ電源によって第１電極２３１と第２電極２３３との間に高電圧パルスが印加されると、第１電極２３１と第２電極２３３との間に蓄電結合プラズマ放電、例えば垂直ストリーマ放電が起こることができる。
【0092】
図５は一実施例によるＤＣ電源を説明するための図である。
【0093】
図５の（ａ）を参照すると、ＤＣ電源は、商用交流電源をＤＣ電圧に変換するＡＣ－ＤＣ変換器１１１、ＤＣ電圧を介して正のＤＣ高電圧パルスを生成する高電圧パルス発生器１１３、及び高電圧パルス発生器を制御する制御器１１２を含む。
【0094】
【0095】
図５の（ｂ）を参照すると、一実施例による高電圧パルス発生器１１３は、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電圧を取得する１次コイルと正のＤＣ高電圧パルスを発生させる２次コイルを含む第１トランスフォーマー１１３ａと、第１トランスフォーマー１１３ａの１次コイルに接続された第１電力トランジスター１１３ｂと、ＡＤ－ＤＣ変換器からＤＣ電圧を取得する１次コイルと負のＤＣ高電圧パルスを発生させる２次コイルを含む第２トランスフォーマー１１３ｃと、第２トランスフォーマーの１次コイルに接続された第２電力トランジスター１１３ｄと、を含むことができる。制御部１１２は、第１トランジスター１１３ｂと第２トランジスター１１３ｄのゲートを制御することができる。第１トランスフォーマー１１３ａの２次コイルの一端は接地され、第１トランスフォーマー１１３ａの２次コイルの他端は正のＤＣ高電圧パルスＶｏ１を出力することができる。第２トランスフォーマー１１３ｃの２次コイルの一端は接地され、第２トランスフォーマー１１３ｃの２次コイルの他端は負のＤＣ高電圧パルスＶｏ２を出力することができる。
【0096】
ＤＣ電圧Ｖｉｎは１２～２４Ｖの直流電源であり得る。制御部１１２は第１電力トランジスター１１３ｂと第２電力トランジスター１１３ｄのオンタイムと繰り返し周波数を同期して制御することができる。ＤＣ高電圧パルスの電圧は、数十ｋＶ、例えば、１０～５０ｋＶであり得る。ＤＣ高電圧パルスの繰り返し周波数は、数ｋＨｚ～数十ｋＨｚ、例えば、１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚであり得る。
【0097】
図６は他の一実施例による放電電極を説明するための図である。
【0098】
図６の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、プラズマ放電を引き起こすアンテナモジュール２２０の周辺に位置され、ＤＣ電源１１０に接続された一電極２３１を含むことができる。
【0099】
プラズマ生成装置は、ＤＣ電源１１０を介して電極２３１に高電圧を印加し、電極２３１と周辺物体（例えば、放電チューブ内／外に位置する金属物体）との間に蓄電結合放電を起こすことができる。プラズマ生成装置は、ＤＣ電源１１０を介して電極２３１に高電圧を印加し、電極２３１と放電チューブ内に位置して接地されたガスチューブ２１１と電極２３１との間に蓄電結合放電を引き起こすことができる。プラズマ生成装置は、ガスチューブ２１１と電極２３１との間に放電を起こしてシード電荷を提供することができる。すなわち、ガスチューブ２１１が対電極の役割を果たすことができる。ただし、これは一実施例に過ぎず、放電チューブの周辺または放電チューブ内に位置された他の接地された導体が対電極の役割を果たすこともできる。
【0100】
図６の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置は、放電チューブの外面に位置し、アンテナモジュール２２０の誘導コイル２２１の上方に位置する電極２３１を含むことができる。電極２３１は四角板の形態であってもよい。プラズマ生成装置は、ＤＣ電源を介して放電チューブの外面に位置する四角板の形態の電極２３１に正の高電圧を印加して、放電チューブ内に位置して接地されたガスチューブ２１１と電極２３１との間に放電を誘導することができる。ＤＣ電源によって電極２３１に高電圧パルスが印加されると、電極２３１とガスチューブ２１１との間に蓄電結合プラズマ放電、例えばストリーマー放電が起きることができる。
【0101】
図７の（ａ）は一実施例による電源を説明するための図である。図７の（ｂ）は図７の（ａ）で説明する高電圧パルス発生器の一実施例を説明するための図である。図７の（ａ）及び（ｂ）の電源及び高電圧パルス発生器において、特に説明がない限り、図５で説明した内容を同様に適用することができる。
【0102】
図７の（ｂ）を参照すると、一実施例による高電圧パルス発生器１１３は、ＡＣ－ＤＣ変換器からＤＣ電圧を取得する１次コイルと正のＤＣ高電圧パルスを発生させる２次コイルを含むトランスフォーマー１１３ｅと、トランスフォーマー１１３ｅの１次コイルに接続されたトランジスター１１３ｆと、を含むことができる。制御部１１２はトランジスター１１３ｆのゲートを制御することができる。トランスフォーマー１１３ｅの２次コイルの一端は接地され、トランスフォーマー１１３ｅの２次コイルの他端は正のＤＣ高電圧パルスＶｏｕｔを出力することができる。
【0103】
１．２．３ ＲＦ電源及びアンテナモジュール
プラズマ生成装置は、放電チューブの内部に放電を引き起こす１つ以上の誘導電極を含むことができる。プラズマ生成装置は、ＲＦ電源から電力が供給されると誘導結合プラズマ放電を引き起こす１つ以上のアンテナモジュールを含むことができる。アンテナモジュールは、その形態及び入力電力信号の周波数に応じて異なる動作をすることができる。以下では、アンテナモジュールについていくつかの実施例で説明する。
プラズマ生成装置は、放電チューブの内部に放電を引き起こす１つ以上の誘導電極を含むことができる。プラズマ生成装置は、ＲＦ電源から電力が供給されると誘導結合プラズマ放電を引き起こす１つ以上のアンテナモジュールを含むことができる。アンテナモジュールは、その形態及び入力電力信号の周波数に応じて異なる動作をすることができる。以下では、アンテナモジュールについていくつかの実施例で説明する。
【0104】
１．２．３．１ 第１タイプアンテナモジュール
図８は一実施例によるアンテナモジュールの形態を説明するための動作である。図８を参照すると、一実施例によるアンテナモジュール２２３は、第１コンデンサ２２３ａ、誘導コイル２２３ｂ及び第２コンデンサ２２３ｃを含むことができる。
図８は一実施例によるアンテナモジュールの形態を説明するための動作である。図８を参照すると、一実施例によるアンテナモジュール２２３は、第１コンデンサ２２３ａ、誘導コイル２２３ｂ及び第２コンデンサ２２３ｃを含むことができる。
【0105】
第１コンデンサ２２３ａは、誘導コイル２２３ｂの一端とＲＦ電源との間に接続され、第２コンデンサ２２３ｃは、誘導コイル２２３ｂの他端とＲＦ電源との間に接続することができる。第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃは同一の蓄電容量を有することができる。
【0106】
誘導コイル２２３ｂは、第１コンデンサ２２３ａと第２コンデンサ２２３ｃとの間に位置することができる。誘導コイル２２３ｂは多層構造のソレノイドコイルであり得る。誘導コイル２２３ｂは放電チューブの外面に複数回多層で巻かれたソレノイドコイルであり得る。誘導コイル２２３ｂを構成する単位ターンは、交流電源に応答して放電チューブ内に補強干渉する磁界を形成するように巻くことができる。誘導コイル２２３ｂは、放電チューブの外面に一方向に複数回巻回されたソレノイドコイルであってもよい。
【0107】
誘導コイル２２３ｂは、放電チューブの単位長さ当たりの巻線数が最大になるように、密に巻回されたソレノイドコイルであり得る。図５では簡単に示されているが、誘導コイル２２３ｂは、図８に示すものよりも多くの巻線数を有するソレノイドコイルであり得る。例えば、誘導コイル２２３ｂは、互いに接続された内側ソレノイドコイル、中間ソレノイドコイル、外側ソレノイドコイルを含む３層構造であってもよい。
【0108】
誘導コイル２２３ｂは、内部に冷媒が流れることができるパイプ形態を有することができる。誘導コイル２２３ｂは銅パイプで用意されることができる。誘導コイル２２３ｂの断面は円形または四角形として用意されてもよい。
【0109】
第１コンデンサ２２３ａ、誘導コイル２２３ｂ及び第２コンデンサ２２３ｃは直列接続され、第１周波数で共振することができる。第１周波数は、第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃそれぞれの蓄電容量Ｃ１及び誘導コイル２２３ｂのインダクタンスＬ１によって決定することができる。
【0110】
【0111】
図９を参照すると、アンテナモジュールは、第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃそれぞれの蓄電容量Ｃ１及び誘導コイル２２３ｂのインダクタンスＬ１によって決定される第１周波数で共振することができる。第１周波数で電力が供給されるとき、第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃは、誘導コイル２２３ｂの両端に誘導される電圧Ｖａの大きさが最小化されるように、誘導コイル２２３ｂと逆の電圧降下を誘導することができる。
【0112】
共振状態では、第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃは誘導コイル２２３ｂのリアクタンスを相殺することができる。プラズマ生成装置は、第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃによって誘導コイル２２３ｂのリアクタンスが相殺されるようにする第１周波数でアンテナモジュールに電力を供給することにより、インピーダンス整合を行うことができる。第１コンデンサ２２３ａ及び第２コンデンサ２２３ｃは、誘導コイル２２３ｂの両端に印加される電圧を減少させるために誘導コイル２２３ｂに対して対称的に配置することができる。
【0113】
１．２．３．２ 第２タイプアンテナモジュール
図１０はいくつかの実施例によるアンテナモジュールの形態を説明するための動作である。図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、放電チューブの単位長さ当たりの誘導コイルのターン数がそれぞれ異なるように用意されたアンテナモジュールを説明するための図である。図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すアンテナモジュールはそれぞれ異なる放電特性を示すことができる。
図１０はいくつかの実施例によるアンテナモジュールの形態を説明するための動作である。図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、放電チューブの単位長さ当たりの誘導コイルのターン数がそれぞれ異なるように用意されたアンテナモジュールを説明するための図である。図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すアンテナモジュールはそれぞれ異なる放電特性を示すことができる。
【0114】
プラズマ生成装置は、アンテナモジュールを構成する誘導コイルの放電チューブの単位長さ当たりのターン数が小さいほど、エネルギー損失が少なく、放電窓が狭い特性を示すことができる。プラズマ生成装置は、アンテナモジュールを構成する誘導コイルの放電チューブの単位長さ当たりのターン数が大きいほど、放電窓が広く、放電維持により有利であるが、エネルギー損失が高い特性を示すことができる。
【0115】
図１０の（ａ）を参照すると、アンテナモジュール２３５は、１層当たり１ターンずつ巻かれた単位コイル２３５ｂと、各層の単位コイルを接続する層間コンデンサ２３５ａと、を含むことができる。図１０の（ａ）に示す１２＊１ターンのアンテナモジュール２３５は、すべてのアンテナ単位ターンが放電チューブの外面に密接するように構成することができる。図１０の（ａ）に示すアンテナモジュール２３５は、少ない単位長さ当たりのターン数（Ｎ／Ｌ）を有し、これにより、比較的低い放電効率、より少ないエネルギー損失及び比較的高いプロセス性能を有することができる。
【0116】
図１０の（ｂ）を参照すると、アンテナモジュール２３７は１層当たり２ターンずつ巻かれた単位コイル２３７ｂと、各層の単位コイルを接続する層間コンデンサ２３７ａと、を含むことができる。図１０の（ｂ）に示す６＊２ターンのアンテナモジュール２３７は、図１０の（ａ）のアンテナモジュール２３５に比べて大きい単位長さ当たりのターン数（Ｎ／Ｌ）を有する。図１０の（ｂ）に示すアンテナモジュール２３７は、図１０の（ａ）のアンテナモジュール２３５に比べて高い放電効率を示すことができる。放電効率は、単位長さ当たりのターン数（Ｎ／Ｌ）に比例することができる。例えば、図１０の（ｂ）に示すアンテナモジュール２３７は、図１０の（ａ）のアンテナモジュール２３５に２倍の放電効率を有することができる。
【0117】
図１０の（ｃ）を参照すると、アンテナモジュール２３９は１層当たり３ターンずつ巻かれた単位コイル２３９ｂと、各層の単位コイルを接続する層間コンデンサ２３９ａと、を含むことができる。アンテナモジュール２３９は、図１０の（ａ）及び（ｂ）のアンテナモジュール２３５、２３７に比べて大きい単位長さ当たりのターン数（Ｎ／Ｌ）を有し、図１０の（ａ）及び（ｂ）のアンテナモジュール２３５、２３７より高い放電効率を有することができる。アンテナモジュール２３９は、図１０の（ａ）及び（ｂ）のアンテナモジュール２３５、２３７よりも、放電が困難なガス条件で放電維持が容易な特性を有することができる。
【0118】
図１０の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すアンテナモジュールは、異なるインダクタンスを有することができる。（ａ）のアンテナモジュール２３５は第１インダクタンスを有し、（ｂ）のアンテナモジュール２３７は第２インダクタンスを有し、（ｃ）のアンテナモジュール２３９は第３インダクタンスを有することができる。第２インダクタンスは第１インダクタンスより大きく、第３インダクタンスは第２インダクタンスより大きくてもよい。
【0119】
図１１は、図１１に例示するアンテナモジュールの共振周波数における動作を説明するための図である。以下では、図１１を参照して、図１１の（ｃ）に例示するアンテナモジュールの共振周波数における電圧分配について説明する。
【0120】
図１１を参照すると、一実施例によるアンテナモジュールは、複数の単位コイル２３９ｂ、複数の単位コイル間に配置された層間コンデンサ２３９ａ、及び図示していないが、上端及び下端にそれぞれ位置する単位コイルにそれぞれ接続された末端コンデンサ２３９ｃを含むことができる。
【0121】
アンテナモジュールは、層間コンデンサ２３９ａの蓄電容量、単位コイル２３９ｂのインダクタンス及び末端コンデンサ２３９ｃの蓄電容量によって決定される第２周波数で共振することができる。
【0122】
単位コイル２３９ｂに印加される電圧を最小限に抑えるために、末端コンデンサ２３９ｃの蓄電容量は層間コンデンサ２３９ａの蓄電容量の２倍と決定することができる。このとき、アンテナモジュールは、層間コンデンサ２３９ａの蓄電容量Ｃ２、単位コイル２３９ｂのインダクタンスＬ２及び末端コンデンサ２３９ｃの蓄電容量２＊Ｃ２によって決定される第２周波数で共振することができる。図１１を参照すると、層間コンデンサ２３９ａはそれぞれ２＊Ｃ２の蓄電容量を有する一対の仮想のコンデンサが直列に接続されたことで表示することができる。
【0123】
共振状態では、複数の層間コンデンサ２３９ａ及び末端コンデンサ２３９ｃは単位コイル２３９ｂの末端に印加される電圧を減少させることができる。アンテナモジュールに第２周波数で電力が提供されるとき、層間コンデンサ２３９ａ及び末端コンデンサ２３９ｃは誘導コイル２３９ｂの両端に誘導される電圧Ｖｂの大きさが最小になるように、誘導コイル２３９ｂと逆の電圧降下を誘導することができる。
【0124】
層間コンデンサ２３９ａ及び末端コンデンサ２３９ｃは誘導コイル２３９ｂのリアクタンスを相殺することができる。プラズマ生成装置は、層間コンデンサ２３９ａ及び末端コンデンサ２３９ｃによって誘導コイル２３９ｂのリアクタンスが相殺されるように第２周波数でアンテナモジュールに電力を供給することにより、インピーダンス整合を行うことができる。末端コンデンサ２３９ｃは、誘導コイル２３９ｂの両端に印加される電圧を減少させるために誘導コイル２３９ｂに対して対称的に配置することができる。層間コンデンサ２３９ａは、単位誘導コイル２３９ｂ間の層間電圧差を最小にして蓄電結合を防止するために誘導コイル２３９ｂの各層間に配置することができる。
【0125】
層間コンデンサ２３９ａおよび／または末端コンデンサ２３９ｃによって誘導コイル２３９ｂのリアクタンスが相殺されるにつれて、各単位コイル２３９ｂにおける電圧が対応関係を有することができる。例えば、共振状態において、一単位コイル２３９ｂの一端と他端との間の電圧は、他の単位コイル２３９ｂの一端と他端との間の電圧に対応することができる。一単位コイル２３９ｂの一端における電位は他の単位コイル２３９ｂの一端における電位に対応することができる。
【0126】
具体的な例として、アンテナモジュールは、一端及び他端を有する第１単位コイル（または、単位ターン）と、第１単位コイルの他端と直列に接続される第１層間コンデンサと、一端及び他端を有し、その一端が第１層間コンデンサと直列に接続される第２単位コイルと、を含むことができる。アンテナモジュールが共振状態にあるとき、第１単位コイルの一端における電位は、第２単位コイルの一端における電位に対応することができる。アンテナモジュールが共振状態にあるとき、第１単位コイルの一端と他端との間における電圧は、第２単位コイルの一端と他端との間における電位に対応することができる。アンテナモジュールが共振状態にあるとき、第１単位コイルの一端と他端との間における電圧は、第１単位コイルの一端と第２単位コイルの他端との間における電圧に対応することができる。
【0127】
図１２は、図１１の（ｃ）に例示するアンテナモジュールの構造を説明するための図である。一実施例によるアンテナモジュールは、複数の単位コイル２３９ｂと複数の単位コイルとの間に配置される層間コンデンサ２３９ｃを含むことができる。図１２は、一実施例によるアンテナモジュールの単位コイル２３９ｂを示している。
【0128】
単位コイル２３９ｂは複数のターンＴＵ１、ＴＵ２、ＴＵ３を含むことができる。単位コイル２３９ｂは、第１末端ＴＥ１、第１末端ＴＥ１に接続された第１ターンＴＵ１、第１ターンＴＵ１に接続された第１突出部ＰＲ１、第１突出部ＰＲ１に接続された第２ターンＴＵ２、第２ターンＴＵ２に接続された第２突出部ＰＲ２、第２突出部ＰＲ２に接続された第３ターンＴＵ３、及び第３ターンＴＵ３に接続された第２末端ＴＥ２を含むことができる。
【0129】
単位コイル２３９ｂは、一方向（図１２を参照すると、ｘ軸方向）に開放された開放部を有することができる。単位コイル２３９ｂの第１末端ＴＥ１及び第２末端ＴＥ２は一方向に開放された開放部を形成することができる。
【0130】
各ターンＴＵ１、ＴＵ２、ＴＵ３は同一平面に配置することができる。各ターンＴＵ１、ＴＵ２、ＴＵ３は所定の中心角を有することができる。各ターンの中心角は２７０度以上であり得る。各ターンＴＵ１、ＴＵ２、ＴＵ３は、同じ中心軸を有するように配置され、互いに異なる半径を有することができる。
【0131】
各突出部ＰＲ１、ＰＲ２は、互いに半径の異なるターンを接続し、「Ｕ」字型の形態で用意されることができる。第１突出部ＰＲ１は、第１ターンＴＵ１の一端と第２ターンＴＵ２の一端とを接続することができる。
【0132】
第１末端ＴＥ１または第２末端ＴＥ２は、層間コンデンサ２３９ｃまたは末端コンデンサ２３９ａに接続することができる。例えば、第１末端ＴＥ１は末端コンデンサ２３９ａに接続され、第２末端ＴＥ２は層間コンデンサ２３９ｃに接続することができる。
【0133】
一方、アンテナモジュールは複数の単位コイル２３９ｂを含むことができる。複数の単位コイルは、放電チューブの中心軸に対して回転配置されてもよい。例えば、第１単位コイルは、放電チューブの中心軸に対して突出部ＰＲが第１方向を向くように配置され、第２単位コイルは、放電チューブの中心軸に対して突出部ＰＲが第２方向を向くように配置され、第１方向と第２方向は放電チューブの中心軸に対して所定の角度をなすことができる。例えば、所定の角度は９０度であり得る。
【0134】
【0135】
交流電源１１００は、家庭または産業現場で使用される６０Ｈｚの従来の電源であり得る。負荷１４００は、家庭または産業現場で使用される電気または電子装置であり得る。負荷１４００は、本明細書で説明するプラズマ生成装置であり得る。
【0136】
電源供給装置１２００は、第１交流電源を第２交流電源に変換して負荷１４００に供給することができる。例えば、第２交流電源は、数百ｋＨｚ～数十ＭＨｚの駆動周波数を有し、数ｋＷ以上の電力を提供することができる。電源供給装置１２００は、整流器１２１０、キャパシタ１２２０、インバータ１２３０、インピーダンス整合回路１３００、及び制御器１２５０を含むことができる。
【0137】
整流器１２１０は、交流電源１１００の出力を直流電源に変換することができる。整流器１２１０は、直流電源を接地ノードＧＮＤと電源ノードＶＰとの間に供給することができる。キャパシタ１２２０は、電源ノードＶＰと接地ノードＧＮＤとの間に接続されてもよい。キャパシタ１２２０は、電源ノードＶＰに伝達される交流成分を接地ノードＧＮＤに放電することができる。
【0138】
インバータ１２３０は、電源ノードＶＰ及び接地ノードＧＮＤから直流電源を受信することができる。インバータ１２３０は、制御器１２５０からスイッチング信号ＳＷを受信することができる。インバータ１２３０は、スイッチング信号ＳＷに応答して直流電源を第２交流電源に変換することができる。第２交流電源は、インピーダンス整合回路１３００を介して負荷１４００に供給することができる。インピーダンス整合回路１３００は、負荷１４００のインピーダンスに対するインピーダンス整合を提供することができる。
【0139】
制御器１２５０はインバータ１２３０にスイッチング信号ＳＷを伝達することができる。制御器１２５０は、インバータ１２３０が直流電源を第２交流電源に変換するようにスイッチング信号ＳＷを制御することができる。制御器１２５０は、インバータ１２３０から負荷１４００に供給される電力量を調整するようにスイッチング信号ＳＷを制御することができる。
【0140】
１．３ プラズマ放電動作
一実施例によれば、プラズマ放電を行う方法を提供することができる。
一実施例によれば、プラズマ放電を行う方法を提供することができる。
【0141】
一実施例によるプラズマ放電を行う方法は、シード電荷を提供するステップ及びプラズマ放電を行うステップを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＤＣ電源を介してＤＣ電極に高電圧パルスを印加して放電チューブ内にシード電荷を形成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源を介してアンテナモジュールにＲＦ電圧を印加して放電チューブ内にプラズマ放電を誘導することを含むことができる。
【0142】
以下、図１４を参照して、プラズマ放電装置の動作またはプラズマ放電を行う方法について説明する。以下では、便宜上、電極が１つの場合のＤＣ電極を基準として説明するが、これは必須ではなく、プラズマ放電装置は対電極をさらに含むこともできる。
【0143】
図１４は、本明細書で説明するプラズマ放電装置において、一実施例によるプラズマ放電装置の動作を説明するための図である。
【0144】
図１４の（ａ）を参照すると、プラズマ放電を行う方法は、プラズマ放電装置が、ＤＣ電源１０１を介してＤＣ電極２３１に高電圧を印加することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＤＣ電源１０１を介してＤＣ電極２３１に高電圧を印加して、第１電界Ｅ１を形成することを含むことができる。第１電界Ｅ１は電極２３１とガスチューブ２１１との間に形成することができる。
【0145】
プラズマ放電を行う方法は、プラズマ放電装置が、ＤＣ電源１０１を介してＤＣ電極２３１に高電圧を印加して放電チューブ内にシード電荷を形成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＤＣ電極２３１に高電圧を印加して、ＤＣ電極２３１とガスチューブ２１１との間に高密度の電界を形成し、電荷の密集を誘導することによってシード電荷を生成することができる。
【0146】
図１４の（ｂ）を参照すると、プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源１０２を介してアンテナモジュール２２０にＲＦ電圧を印加することを含むことができる。
【0147】
プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源１０２を介してアンテナモジュール２２０にＲＦ電圧を印加して、放電チューブ内に第２電界Ｅ２を形成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源１０２を介してアンテナモジュール２２０にＲＦ電圧を印加して第２電界Ｅ２を形成し、シード電荷および／またはプラズマを生成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、第２電界Ｅ２を形成して蓄電結合プラズマを生成することを含むことができる。
【0148】
第２電界Ｅ２は、放電チューブの軸と並んで形成することができる。第２電界Ｅ２は、アンテナモジュール２２０の誘導コイルの長さ方向と並んで形成することができる。
【0149】
プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源１０２を介してアンテナモジュール２２０にＲＦ電圧を印加して、放電チューブ内に第３電界Ｅ３を形成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、放電チューブ内に第３電界Ｅ３を形成して放電チューブ内にプラズマを生成することを含むことができる。プラズマ放電を行う方法は、ＲＦ電源１０２を介してアンテナモジュール２２０にＲＦ電圧を印加して第３電界Ｅ３を形成し、シード電荷および／またはプラズマを生成することを含むことができる。
【0150】
第３電界Ｅ３は、アンテナモジュールの誘導コイルに並んだ方向に形成することができる。第３電界Ｅ３は、放電チューブの周方向に並んで形成することができる。
【0151】
２．イグニッション補助具体化
上述したように、ＤＣ電圧の印加によるシード電荷の供給を通じてプラズマの初期放電（イグニッション）を行う場合、プラズマ発生をより容易に行うことができるという利点がある。
上述したように、ＤＣ電圧の印加によるシード電荷の供給を通じてプラズマの初期放電（イグニッション）を行う場合、プラズマ発生をより容易に行うことができるという利点がある。
【0152】
ただし、ＤＣ電圧の印加によるシード電荷の供給は、蓄電電界の形成による電荷群に基づくことであり、場合によって装置の損傷を招く可能性がある。例えば、ＤＣ電圧によって形成される電界は、ガスチューブの内壁または他の構造物に向かうので、電界によって加速された粒子または電子がガスチューブの内壁などに衝突することができる。このような意図しない衝突は、ガスチューブの内壁または他の構造物の損傷及び粒子などの不純物の発生を招く可能性がある。装置の損傷は装置の劣化につながり、装置の寿命に悪影響を及ぼし、不純物の発生は装置によって生成される活性種の品質を低下させる要因として作用する可能性がある。
【0153】
しかし、ガスの種類に応じて、ＲＦ電源及びアンテナモジュールを介した誘導電界（または、蓄電電界）の形成だけでは、プラズマの初期放電が起こる環境が十分に組成されない場合がある。一方、特定の放電条件下では、ＤＣ電源を介したＤＣ電圧の印加なしに、ＲＦ電源及びアンテナモジュールを介した誘導電界（または、蓄電電界）だけでもプラズマ初期放電を円滑に行うことができる。
【0154】
したがって、プラズマ放電状態に応じて、ＤＣ電圧の印加可否、ＤＣ高電圧パルスの強度またはＲＦ電圧の強度などを適宜変えて装置の損傷や粒子の発生を最小化しながらプラズマの初期放電を補助するための方法の必要性が現れる。
【0155】
以下では、ＤＣ高電圧パルスおよび／または交流電力の出力を制御してプラズマ生成を補助するプラズマ生成装置および／またはプラズマ生成装置の制御方法についていくつかの実施例で説明する。以下では、上記の目的を達成するために、プラズマの状態変化に基づいてＤＣ電圧および／またはＲＦ電圧を段階的に印加するプラズマ装置および／またはプラズマ装置の制御方法などについて説明する。
【0156】
本明細書で説明されるプラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ生成装置またはプラズマ生成装置に内蔵されたコントローラーによって行うことができる。プラズマ生成装置は、本明細書で説明されるプラズマ生成装置の制御方法を実行するか、またはそのような方法を実行するコントローラーを含むことができる。
【0157】
また、本明細書で説明するプラズマ生成装置の実施例によって対応するプラズマ生成装置の制御方法を提供することができ、本明細書で提供するプラズマ生成装置の制御方法の実施例によって対応するプラズマ生成装置を提供できることは当業者にとって自明であろう。
【0158】
２．１ 装置
図１５は一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
図１５は一実施例によるプラズマ生成装置を説明するための図である。
【0159】
図１５を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２０００は、プラズマ生成空間を提供するチャンバー２０１０と、チャンバー２０１０の周辺に位置し、第１電源Ｐ１から電力を供給されるアンテナモジュール２０３０と、チャンバー２０１０の周辺に位置し、第２電源Ｐ２から電力を供給される電極２０５０と、センサー２０７０と、第１電源Ｐ１と第２電源Ｐ２を制御するコントローラー２０９０と、を含むことができる。
【0160】
アンテナモジュール２０３０は、チャンバーの周辺に配置され、第１電源に接続され、前記チャンバー内に誘導電界を形成することができる。電極２０５０は、チャンバーの周辺に配置され、第２電源に接続され、前記プラズマの生成を補助することができる。
【0161】
センサー２０７０は、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得することができる。センサー２０７０は、プラズマ生成装置の一位置で電力、電流または電圧を取得することができる。例えば、センサー２０７０は、前記第１電源によって負荷に供給される電力を示す前記センシング情報を取得することができる。センサー２０７０は、第１電源によって負荷に流れる電流および／または負荷に印加される電圧を示すセンシング情報を取得することができる。
【0162】
コントローラー２０９０は、第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に交流電力（または、交流電圧またはＲＦ電力）を提供することができる。コントローラー２０９０は、第１電源Ｐ１のインバータを制御するためのスイッチング信号を生成し、第１電源Ｐ１に伝達して第１電源Ｐ１の出力を制御することができる。
【0163】
コントローラー２０９０は、第２電源Ｐ２を介して電極２０５０に高電圧パルスを印加することができる。コントローラー２０９０は、第２電源Ｐ２のパルス生成器を制御するためのパルス制御信号を生成し、第２電源Ｐ２に伝達して第２電源Ｐ２の出力を制御することができる。
【0164】
コントローラー２０９０は、センサー２０７０を介して、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得することができる。コントローラー２０９０は、センサー２０７０を介してセンシング情報を取得し、取得したセンシング情報に基づいて第１電源Ｐ１および／または第２電源Ｐ２の動作状態を変更することができる。
【0165】
一実施例によれば、コントローラー２０９０は、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧で前記高電圧パルスを印加し、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧より大きい第２電圧で前記高電圧パルスを印加することができる。
【0166】
他の一実施例によれば、コントローラー２０９０は、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に第１周期で前記高電圧パルスを印加し、前記第２時点から第１時間後である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記第１周期より小さい第２周期で前記高電圧パルスを印加することができる。
【0167】
また、他の一実施例によれば、コントローラー２０９０は、前記第１時点から第１大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加し、前記第１時点以降で前記第２時点以前である第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第１大きさより大きい第２大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加することができる。
【0168】
一方、コントローラー２０９０は、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧で前記高電圧パルスを印加し、前記第２時点より遅れた第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記高電圧パルスの印加を中断することができる。
【0169】
２．２ 制御方法
図１６は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法を説明するための図である。
図１６は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法を説明するための図である。
【0170】
図１６を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、負荷にＲＦ電圧を印加するステップＳ１１０と、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０と、センシング情報に基づいて第２電源を制御するステップＳ１５０と、を含むことができる。
【0171】
一実施例によれば、プラズマ生成装置２０００は、プラズマ生成空間を提供するチャンバー２０１０と、チャンバー２０１０の周辺に位置し、第１電源Ｐ１から電力を供給されるアンテナモジュール２０３０と、チャンバー２０１０の周辺に位置し、第２電源Ｐ２から電力を供給される電極２０５０と、センサー２０７０と、第１電源Ｐ１と第２電源Ｐ２を制御するコントローラー２０９０と、を含むプラズマ生成装置２０００を制御する方法を提供することができる。
【0172】
負荷にＲＦ電圧を印加するステップＳ１１０は、コントローラー２０９０が、第１時点から、前記第１電源Ｐ１を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加することを含むことができる。
【0173】
プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０は、コントローラー２０９０が、前記ＲＦ電圧による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得することを含むことができる。
【0174】
センシング情報に基づいて第２電源Ｐ２を制御するステップＳ１５０は、コントローラー２０９０が、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源Ｐ２を制御することを含むことができる。
【0175】
コントローラー２０９０が第２電源Ｐ２を制御するステップＳ１５０は、コントローラー２０９０が、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源Ｐ２を介して前記電極２０５０に前記パルスを印加し、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極２０５０に前記パルスを印加しないように用意された前記所定の条件により動作することを含むことができる。
【0176】
一実施例によれば、コントローラー２０９０が第２電源Ｐ２を制御するステップＳ１５０は、コントローラー２０９０が、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源Ｐ２を介して前記電極２０５０に高電圧パルスを印加せず、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源Ｐ２を介して前記電極２０５０に前記高電圧パルスを印加することを含むことができる。これに関しては、以下の実施例１でより詳細に説明する。
【0177】
コントローラー２０９０は、センサー２０７０を介して、第１電源Ｐ１から負荷に供給される電力に関するセンシング情報を取得することができる。このとき、前記コントローラー２０９０が前記第２電源Ｐ２を制御することは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以下であることを示す場合、前記電極２０５０に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極２０５０に前記パルス電圧を印加しないことを含むことができる。
【0178】
一実施例によれば、第１電源Ｐ１は直流電源及び前記直流電源をＲＦ電力に変換するインバータを含み、センサー２０７０は前記第１電源Ｐ１の前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得することができる。このとき、コントローラー２０９０が前記第２電源Ｐ２を制御することは、コントローラー２０９０が前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記第２電源Ｐ２を制御する、ことを含むことができる。
【0179】
一実施例によれば、センサー２０７０は、前記アンテナモジュール２０３０に流れる第２電流に関連するセンシング情報を取得することができる。コントローラー２０９０が前記第２電源Ｐ２を制御することは、前記コントローラーが前記センシング情報を取得し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しないことを含むことができる。
【0180】
プラズマ生成装置の制御方法は、電極に単位パルスを印加することに応答してプラズマが発生しない場合、電極に増加した電圧の単位パルスを印加することを含むことができる。
【0181】
一実施例によれば、コントローラー２０９０が前記第２電源を制御するステップは、コントローラーが、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧で前記高電圧パルスを印加し、前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記高電圧パルスを印加しないステップと、コントローラーが、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記第１電圧より大きい第２電圧で前記高電圧パルスを印加することをさらに含むことができる。
【0182】
プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ放電が発生すると、すなわちプラズマ放電に関するセンシング情報が取得されると、第２電源の動作を中断することをさらに含むことができる。
【0183】
一実施例によれば、コントローラー２０９０が前記第２電源を制御するステップは、コントローラー２０９０が、前記第２時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に第１電圧で前記高電圧パルスを印加するステップと、コントローラー２０９０が、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たす場合、前記高電圧パルスの印加を中断するステップと、を含むことができる。
【0184】
プラズマ生成装置の制御方法は、電極に単位パルスを印加することに応答してプラズマが発生しない場合、減少した時間間隔で電極に単位パルスを印加することを含むことができる。
【0185】
一実施例によれば、コントローラーが前記第２電源を制御することは、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に第１周期で前記高電圧パルスを印加し、前記第２時点から第１時間後である第３時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記第１周期より小さい第２周期で前記高電圧パルスを印加することをさらに含むことができる。
【0186】
一方、上記実施例では、プラズマ生成装置の制御方法がセンシング情報に基づいて第２電源Ｐ２を制御するステップＳ１５０を含む場合を参照して説明したが、本明細書で説明する発明の内容はこれに限定されない。例えば、プラズマ生成装置の制御方法は、センシング情報に基づいて第１電源Ｐ１を制御するステップを含むことができる。
【0187】
一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、電極に単位パルスを印加することに応答してプラズマが発生しない場合、増加した振幅でアンテナモジュールにＲＦ電圧を印加することを含むことができる。
【0188】
一実施例によれば、コントローラーが前記第１電源を介して前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加することは、前記第１時点から第１大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加し、前記第１時点以降で前記第２時点以前である第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第１大きさより大きい第２大きさで前記負荷に前記ＲＦ電圧を印加することをさらに含むことができる。
【0189】
２．３ ＤＣ高電圧印加変調
一実施例によれば、プラズマ生成装置は、所定の条件に基づいてＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。プラズマの状態に応じて、ＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。プラズマ生成装置は、プラズマイグニッション（または、生成）か否かに応じて、ＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。
一実施例によれば、プラズマ生成装置は、所定の条件に基づいてＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。プラズマの状態に応じて、ＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。プラズマ生成装置は、プラズマイグニッション（または、生成）か否かに応じて、ＤＣ高電圧パルスの印加可否を決めることができる。
【0190】
具体的な例として、プラズマ生成装置の制御方法は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加して初期放電を誘導するが、所定時間以内に初期放電（または、イグニッション）が発生しないと、電極に高電圧パルスを印加して初期放電を補助することを含むことができる。例示したように、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を優先的に印加し、初期放電が発生しない場合にのみ電極に高電圧パルスを印加することによって、高電圧パルスによる装置の損傷ないし微細粒子の発生を抑制することができる。
【0191】
他の具体的な例として、プラズマ生成装置は、電極に単位高電圧パルスを少なくとも１回印加した後、プラズマ発生に関する所定の条件が満足されたか否かを判断し、条件が満たさない場合（すなわち、プラズマが発生しない場合）、高電圧パルスの出力状態を変更することができる。例えば、プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点から第１電源を介してアンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、第１時点以降の第２時点で（または、第２時点以降から）センシング情報が所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記高電圧パルスを印加して第１電力を出力し、前記第２時点以降の第３時点で前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極に前記高電圧パルスを印加して前記第１電力より大きい第２電力を出力することができる。プラズマ生成装置が電極に前記高電圧パルスを印加して前記第１電力より大きい第２電力を出力することは、高電圧パルスの電圧を増加させるか、または高電圧パルスの数を増加させることを含むことができる。
【0192】
２．３．１ 実施例１
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するが、所定時間内にセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、電極に高電圧パルスを印加することを含むことができる。
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するが、所定時間内にセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、電極に高電圧パルスを印加することを含むことができる。
【0193】
プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点から、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールを含む負荷にＲＦ電圧を印加し、前記ＲＦ電圧による前記プラズマの状態に関する前記センシング情報を取得し、前記第１時点から所定時間後の第２時点から、前記センシング情報に基づいて前記第２電源を制御することができる。
【0194】
プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点以降にセンシング情報を取得することができる。プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点以降に、第１時点以降に印加されたＲＦ電圧による変化が反映されたプラズマの状態に関するセンシング情報を取得することができる。プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点から所定時間後の第２時点以降に取得されたセンシング情報に基づいて第２電源を制御することができる。プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第２時点以降に取得されたセンシング情報に基づいて第２電源を制御することができる。
【0195】
プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、前記第２時点で、前記センシング情報が前記所定の条件を満たさない場合、前記第２電源を介して前記電極にパルス電圧を印加するが、前記第２時点で前記センシング情報が所定の条件を満たす場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0196】
プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、前記コントローラーが、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されなかったことを指示する場合、前記第２電源を介して前記電極に前記パルスを印加するが、前記センシング情報が前記チャンバー内に前記プラズマが生成されたことを指示する場合、前記電極に前記パルスを印加しないように用意された前記所定の条件に従って動作することができる。
【0197】
プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以下であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加するが、前記第２時点で前記センシング情報が前記負荷に供給される電力が基準電力以上であることを示す場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0198】
一実施例によれば、第１電源は直流電源及び前記直流電源をＲＦ電力に変換するインバータを含むことができる。センサーは、前記第１電源の前記直流電源と前記インバータとの間に位置し、前記直流電源によって出力される第１電圧及び前記直流電源から出力される第１電流を取得することができる。
【0199】
コントローラーは、前記第１電圧及び前記第１電流に基づいて決定された前記負荷に供給される電力に基づいて前記電極に前記パルス電圧を印加することができる。
【0200】
例えば、プラズマ生成装置は、センサーを介して、第１電源から負荷に供給される電力値を取得し、取得された電力値が所定の条件値を超えるかどうかに基づいて第２電源を制御することができる。プラズマ生成装置は、取得された電力値が所定の条件値を超えないと、第２電源を介して電極に高電圧パルスを印加するが、取得された電力値が所定の条件値を超えると、第２電源を介して電極に高電圧パルスを印加しなくてもよい。または、プラズマ生成装置は、取得された電力値が所定の比率を超えるかどうかに基づいて第２電源を制御してもよい。
【0201】
他の一実施例によれば、センサーは、前記アンテナモジュールに流れる第２電流に基づいて前記センシング情報を取得することができる。
【0202】
コントローラーは、前記センシング情報を取得し、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たさない場合、前記電極に前記パルス電圧を印加するが、前記第２時点で前記第２電流及び前記ＲＦ電圧の位相差が前記所定の条件を満たす場合、前記電極に前記パルス電圧を印加しなくてもよい。
【0203】
例えば、プラズマ生成装置は、センサーを介してアンテナモジュールに流れる電流の位相情報を取得し、コントローラーによって生成されるスイッチング信号からアンテナモジュールに印加される電圧の位相情報を取得し、アンテナモジュールに流れる電流の位相情報及びアンテナモジュールに印加される電圧の位相情報に基づいて所定の条件が満たされているか否かを判断することができる。
【0204】
図１７は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法を説明するための図である。
【0205】
図１７を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、負荷にＲＦ電圧を印加するステップＳ１１０と、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０と、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１５１と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するステップＳ１５２と、を含むことができる。
【0206】
プラズマ生成装置の制御方法は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、一定時間間隔でセンサーを介してセンシング情報を取得し、センシング情報に基づいてパルス発生器を含む第２電源の動作状態を変更することを含むことができる。例えば、プラズマ生成装置の制御方法は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、一定時間間隔でセンサーを介してセンシング情報を取得し、センシング情報に基づいてパルス発生器を含む第２電源の動作状態を変更することを含むことができる。
【0207】
図１８は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。以下では、図１５を参照して図１８で説明する出力電流及び高電圧パルスの出力について説明する。
【0208】
図１８の（ａ）は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による、アンテナモジュール（または負荷）に流れる出力電流ｉＲＦを示す図である。出力電流ｉＲＦは、プラズマ生成装置２０００が第１電源Ｐ１の交流電源を駆動することによって負荷またはアンテナモジュールに流れる電流であり得る。出力電流ｉＲＦは、プラズマ生成装置が交流電源を介してアンテナモジュールに交流電圧を印加することによってアンテナモジュール（ないし負荷）で測定される交流電流であり得る。
【0209】
一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１電源Ｐ１を介して、アンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加することを含むことができる。図１８の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１からアンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点から第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加し、アンテナモジュール２０３０に流れる出力電流ｉＲＦを取得することを含むことができる。
【0210】
一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２電源Ｐ２を介して、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを含むことができる。図１８の（ｂ）は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による、高電圧パルスＶｉｇの波形を示す図である。図１８の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２電源Ｐ２を介して、電極２０５０に一定の周期で高電圧パルスを印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２以降、プラズマ発生が感知されるまで電極２０５０に高電圧パルスを一定の周期（以下の例では、第１時間間隔ＰＴ１）で印加することを含むことができる。
【0211】
図１８の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１から所定の時間間隔ＰＴ以降の第２時点ｔ２から電極２０５０に高電圧パルスを印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２で（または、少なくとも第２時点ｔ２以降に）、電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加することを含むことができる。
【0212】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、別途の電力センサー、電流センサーまたは電圧センサーを介してプラズマ発生の有無を示す情報を取得し、取得された情報に基づいて第２電源Ｐ２を制御することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、センサー２０７０を介して取得された情報に基づいて、高電圧パルスが印加されるか否かを決めることを含むことができる。
【0213】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１から第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加することに応答して、第２時点ｔ２でチャンバー２０１０内にプラズマが発生しない場合、少なくとも第２時点ｔ２以降で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加することを含むことができる。
【0214】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加し、第２時点ｔ２から第１時間間隔ＰＴ１以降で電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。
【0215】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加した後にプラズマが発生しない場合、第２時点ｔ２から第１時間間隔ＰＴ１以降に電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加し、第１単位パルスＵＰ１の印加に応答してプラズマ放電が発生しない場合、第２時点ｔ２から第１時間間隔ＰＴ１以降に電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。
【0216】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２単位パルスＵＰ２を印加し、第２単位パルスＵＰ２が印加された時から第１時間間隔ＰＴ１以降に、電極２０５０に第３単位パルスＵＰ３を印加することを含むことができる。
【0217】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、高電圧パルス印加を中断することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、チャンバー２０１０内のプラズマ発生が感知されると、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを中断することを含むことができる。図１８の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第３単位パルスＵＰ３を印加し、チャンバー２０１０内にプラズマが発生することに応答して、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを中断することを含むことができる。
【0218】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、別途の電力センサー、電流センサーまたは電圧センサーを介して取得された値に基づいて高電圧パルスの印加を中断することを含むことができる。すなわち、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、センサー２０７０を介してプラズマの状態を示す測定値を取得し、プラズマが発生したことを示す測定値を取得することに応答して高電圧パルスの印加を中断することを含むことができる。
【0219】
２．３．２ 実施例２
一実施例によれば、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に印加されるパルスの電圧を増加させるプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、電極に印加されるパルスの電圧を増加させることを含むことができる。
一実施例によれば、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に印加されるパルスの電圧を増加させるプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、電極に印加されるパルスの電圧を増加させることを含むことができる。
【0220】
【0221】
図１９を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１６１と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するステップＳ１６２と、電極に高電圧パルスを印加した後、再びセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１６３と、高電圧パルスの電圧を増加させるステップＳ１６４と、を含むことができる。
【0222】
プラズマ生成装置の制御方法は、周期的にセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断することを含むことができる。プラズマ生成装置の制御方法は、周期的にセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、高電圧パルスの電圧値を増加させることを含むことができる。
【0223】
図１９を参照すると、プラズマ生成装置の制御方法は、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するステップＳ１６２と、電極に高電圧パルスを印加した後、再びセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１６３と、高電圧パルスの電圧を増加させるステップＳ１６４と、を繰り返し実行することを含むことができる。
【0224】
図２０は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法によるＲＦ電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【0225】
図２０を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１６５と、センシング情報が所定の条件を判断しない場合、電極に第１電圧で高電圧パルスを印加するステップＳ１６６と、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１６７と、電極に第２電圧で高電圧パルスを印加するステップＳ１６８と、を含むことができる。
【0226】
図２０を参照すると、プラズマ生成装置の制御方法は、第１時点で第１センシング情報を取得するステップＳ１３０と、取得された第１センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第２電源を介して電極に第１電圧で高電圧パルスを印加するステップＳ１６６と、第１時点以降の第２時点で第２センシング情報を取得するステップ（図示せず）と、取得された第２センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第２電源を介して電極に第１電圧より大きい第２で高電圧パルスを印加するステップＳ１６８と、を含むことができる。
【0227】
図２１は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。以下では、図１５に例示するプラズマ生成装置２０００を参照して、一実施例によるプラズマ生成装置２０００から出力されるＲＦ電流及び高電圧パルスについて説明する。
【0228】
図２１の（ａ）は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による、アンテナモジュール（または、負荷）に流れる出力電流ｉＲＦを示す図である。一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１電源Ｐ１を介して、第１時点ｔ１から、アンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加することを含むことができる。出力電流ｉＲＦを生成するか、またはアンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加するプラズマ生成装置２０００またはプラズマ生成装置２０００の動作については、図１８と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0229】
図２１の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２電源Ｐ２を介して、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを含むことができる。高電圧パルス印加動作に関しては、特に説明しない限り、図１８と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0230】
一実施例によれば、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２以降、プラズマ発生が感知される時まで電極２０５０に高電圧パルスを一定の周期（以下の例では、第１時間間隔ＰＴ１）で印加することを含むことができる。このとき、印加される単位高電圧パルスの強度を変更することができる。
【0231】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、別途の電力センサー、電流センサーまたは電圧センサーを介してプラズマ発生の有無を示す情報を取得し、取得された情報に基づいて第２電源Ｐ２を制御することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、センサー２０７０を介して取得された情報に基づいて、高電圧パルスを印加するか否かを決定することを含むことができる。
【0232】
図２１の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１から所定時間ＰＴ以降の第２時点ｔ２で（または、少なくとも第２時点ｔ２以降に）、電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１から第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加することに応答して、第２時点ｔ２でチャンバー２０１０内にプラズマが発生しない場合、少なくとも第２時点ｔ２以降で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加することを含むことができる。
【0233】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２から第１時間間隔ＰＴ１以降で、電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。第２単位パルスＵＰ２は第１単位パルスＵＰ１より大きい値を有することができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２から決まった時間間隔ＰＴ１以内にプラズマが発生しない場合、第２時点ｔ２から所定の時間間隔ＰＴ１以降で、電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１より大きい電圧で第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。
【0234】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２単位パルスＵＰ２を印加し、第２単位パルスＵＰ２が印加された時から第１時間間隔ＰＴ１以降で、電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２より大きい電圧で第３単位パルスＵＰ３を印加することを含むことができる。
【0235】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、センサー２０７０を介して取得された値に基づいて、電極２０５０に高電圧パルス印加を中断することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、センサー２０７０を介して取得された値が所定の条件を満たす場合、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを中断することを含むことができる。図２１の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第３単位パルスＵＰ３を印加した後に、（例えば、第３時点ｔ３で）チャンバー２０１０内にプラズマが発生することに応答して、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを中断することを含むことができる。
【0236】
２．３．３ 実施例３
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に印加される高電圧パルスの周期を調整するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、高電圧パルスを発生させる第２電源の動作周期を減少させることを含むことができる。
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に印加される高電圧パルスの周期を調整するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されないと、高電圧パルスを発生させる第２電源の動作周期を減少させることを含むことができる。
【0237】
図２２は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法を説明するための図である。
【0238】
図２２を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７１と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するステップＳ１７２と、電極に高電圧パルスを印加した後、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７３と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、高電圧パルスの周期を減少させるステップＳ１７４と、をさらに含むことができる。
【0239】
プラズマ生成装置の制御方法は、周期的にセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に印加される高電圧パルスの周期（時系列的に隣接する高電圧パルス間の時間間隔）を減少させることを含むことができる。
【0240】
図２２を参照すると、プラズマ生成装置の制御方法は、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するステップＳ１７２と、電極に高電圧パルスを印加した後、再びセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７３と、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、高電圧パルスの電圧を増加させるステップＳ１７４と、を繰り返し実行することを含むことができる。
【0241】
図２３は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法によるＲＦ電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【0242】
図２３を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７５と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを第１時間間隔で印加するステップＳ１７６と、電極に高電圧パルスを第１時間間隔で印加した後、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７７と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを第２時間間隔で印加するステップＳ１７８と、をさらに含むことができる。
【0243】
図２３を参照すると、プラズマ生成装置の制御方法は、第１時点で第１センシング情報を取得するステップＳ１３０と、取得された第１センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１７５と、取得された第１センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第２電源を介して電極に第１時間間隔で高電圧パルスを印加するステップＳ１７６と、第１時点以降の第２時点で第２センシング情報を取得するステップ（図示せず）と、取得された第２センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第２電源を介して電極に第１時間間隔より小さい第２時間間隔で高電圧パルスを印加するステップＳ１７８と、を含むことができる。
【0244】
図２４は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。特に説明がない限り、図２４と関連して説明されるプラズマ生成装置２０００の制御方法において、上述した図１８及び図２１の内容を同様に適用することができる。
【0245】
図２４の（ａ）は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法によって、第１電源Ｐ１を介して、第１時点ｔ１から、アンテナモジュール２０３０に交流電圧を印加すると、アンテナモジュール（または、負荷）に流れる出力電流ｉＲＦを示す図である。図２４の（ａ）に関しては、図１８の（ａ）と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0246】
一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、交流電圧によって所定時間内にプラズマが発生しないと、高電圧パルスを発生させてプラズマ発生を誘導し、高電圧パルスの印加周期を徐々に減少させることによって装置の損傷及び副産物の発生を最小限に抑えることを含むことができる。高電圧パルス印加動作に関しては、特に説明がない限り、図１８と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0247】
図２４の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点から所定時間ＰＴ以降の第２時点ｔ２で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加し、第２時点ｔ２から第１時間間隔ＰＴ１以降の第３時点ｔ３で電極に第２高電圧パルスＵＰ２を印加し、第３時点ｔ３から第２時間間隔ＰＴ２以降の第４時点で電極に第３高電圧パルスＵＰ３を印加することを含むことができる。このとき、第２時間間隔ＰＴ２は第１時間間隔ＰＴ１より短くてもよい。
【0248】
一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第２時点ｔ２で電極２０５０に第１単位パルスＵＰ１を印加し、第２時点ｔ２以降の第１時間間隔ＰＴ１の間にプラズマ状態を示すセンシング情報を取得し、センシング情報に基づいて所定の条件を満たすか否かを判断し、所定の条件が満たさない場合（すなわち、プラズマが生成されない場合）、第３時点ｔ３で電極２０５０に第２単位パルスＵＰ２を印加することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第３時点ｔ３以降の第２時間間隔ＰＴ２の間にプラズマ状態を示すセンシング情報を取得し、センシング情報に基づいて所定の条件を満すか否かを判断し、所定の条件が満たさない場合、第４時点ｔ４で電極２０５０に第３単位パルスＵＰ３を印加することをさらに含むことができる。
【0249】
図２４と関連して説明するプラズマ生成装置２０００の制御方法に関して、パルスの印加中断に対する内容を同様に適用することができる。図２４の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第３単位パルスＵＰ３を印加した後に、（例えば、第３時点ｔ５で）プラズマが発生に関連したセンシング情報を取得し、電極２０５０に高電圧パルスを印加することを中断することを含むことができる。
【0250】
一方、図２４の（ｂ）では、個別の単位パルス間の時間間隔が変更される形態の実施例を基準として説明したが、本明細書で説明する発明の内容はこれに限定されない。例えば、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、プラズマの発生が感知されるまで、電極２０５０に印加される高電圧パルスの周期を徐々に減少させることを含むことができる。換言すれば、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、電極２０５０に第１周期で１つ以上の単位高電圧パルスを印加し、第１周期で１つ以上の単位高電圧パルスを印加することに応答してセンシング情報を取得し、プラズマが発生しない場合、電極２０５０に第１周期より短い第２周期で１つ以上の高電圧パルスを印加することをさらに含むことができる。
【0251】
２．４ ＲＦ信号変調
一実施例によれば、プラズマ生成装置は、センシング情報及び所定の条件に基づいてＲＦ電源を制御することができる。プラズマ生成装置は、プラズマの状態に応じて（例えば、プラズマイグニッション（または、生成）の有無に応じて）ＲＦ電源を介して出力される電力を制御することができる。
一実施例によれば、プラズマ生成装置は、センシング情報及び所定の条件に基づいてＲＦ電源を制御することができる。プラズマ生成装置は、プラズマの状態に応じて（例えば、プラズマイグニッション（または、生成）の有無に応じて）ＲＦ電源を介して出力される電力を制御することができる。
【0252】
具体的な例として、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加して初期放電を誘導するが、所定時間以内に初期放電（または、イグニッション）が発生しないと、ＲＦ電源によって提供される電流の大きさを段階的に増加させることができる。例えば、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し始めてから所定時間以内に初期放電（または、イグニッション）が発生しないと、アンテナモジュールに印加されるＲＦ電圧の強度を段階的に変更することができる。
【0253】
プラズマ生成装置は、初期放電（または、イグニッション）が発生した場合、ＲＦ電圧をこれ以上増加させないことによってアンテナモジュールに過度な電圧が印加されることを防止することができる。
【0254】
他の具体的な例として、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を一定時間印加した後、プラズマ発生に関する所定の条件が満たされたか否かを判断し、条件が満たさない場合（すなわち、プラズマが発生しない場合）、ＲＦ電圧の出力状態を変更することができる。例えば、プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点から第１電源を介してアンテナモジュールにＲＦ電圧を印加して第１電力を出力し、第１時点以降の第２時点でセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、前記第１電源を介して前記アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加して第１電力より大きい第２電力を出力することができる。プラズマ生成装置がアンテナモジュールに前記ＲＦ電圧を印加して前記第１電力より大きい第２電力を出力することは、第２時点からＲＦ電圧の大きさを増加させることを含むことができる。
【0255】
一実施例によるプラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し始めてから所定時間以内に初期放電（または、イグニッション）が発生しないと、出力されるＲＦ電流（またはＲＦ電圧）の周波数を変更することができる。プラズマ生成装置は、ＲＦ電流（またはＲＦ電圧）の周波数を増加させることができる。プラズマ生成装置は、アンテナモジュールに印加されるＲＦ電圧及びＲＦ電流の位相差に基づいてＲＦ電流（またはＲＦ電圧）の周波数を変更することができる。プラズマ生成装置は、アンテナモジュールに印加されるＲＦ電圧及びＲＦ電流の位相差が減るようにＲＦ電流（またはＲＦ電圧）の周波数を変更することができる。
【0256】
具体的な例として、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールにＲＦ電圧を一定時間印加した後、プラズマ発生に関する所定の条件が満たされたか否かを判断し、条件が満たさない場合、ＲＦ電力の出力周波数を変更することができる。例えば、プラズマ生成装置またはそのコントローラーは、第１時点から第１電源を介してアンテナモジュールに第１周波数を駆動周波数としてＲＦ電力を提供し、第１時点以降の第２時点でセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、駆動周波数を第２周波数に変更することができる。第２周波数は第１周波数より大きくてもよい。プラズマ生成装置は、初期放電（または、イグニッション）が発生した場合、ＲＦ電源の駆動周波数を維持することができる。
【0257】
２．４．１ 実施例４
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するが、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されると、電極に高電圧パルスを印加することを含むことができる。
一実施例によれば、アンテナモジュールにＲＦ電圧を印加し、プラズマの状態に関するセンシング情報を取得するが、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、電極に高電圧パルスを印加するプラズマ生成装置を提供することができる。一実施例によれば、プラズマ生成装置の制御方法は、プラズマ発生が感知されると、電極に高電圧パルスを印加することを含むことができる。
【0258】
図２５は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法を説明するための図である。
【0259】
図２５を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８１と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、ＲＦ電圧の大きさを増加させるステップＳ１８２と、をさらに含むことができる。
【0260】
プラズマ生成装置の制御方法は、周期的にセンシング情報を取得し、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、ＲＦ電源によって出力される電圧の大きさ（最大値または実効値）を増加させることを含むことができる。
【0261】
図２５を参照すると、プラズマ生成装置の制御方法は、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、アンテナモジュールに交流電圧を印加してセンシング情報を取得するステップと、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８１と、取得されたセンシング情報が所定の条件を満たさない場合、ＲＦ電源の電圧を増加させるステップＳ１８２と、を繰り返し実行することを含むことができる。
【0262】
図２６は、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法によるＲＦ電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。
【0263】
図２６を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、上述したプラズマの状態に関するセンシング情報を取得するステップＳ１３０の後に、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８３と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、負荷に第１大きさでＲＦ電圧を印加するステップＳ１８４と、負荷に第１大きさでＲＦ電圧を印加した後、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８５と、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、負荷に第２大きさでＲＦ電圧を印加するステップＳ１８６と、をさらに含むことができる。
【0264】
図２６を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、第１時点で第１センシング情報を取得するステップＳ１３０と、取得された第１センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８３と、取得された第１センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第１電源を介してアンテナモジュールに第１大きさを有する交流電圧を印加するステップＳ１８４と、第１時点以降の第２時点で第２センシング情報を取得するステップ（図示せず）と、取得された第２センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断するステップＳ１８５と、第２センシング情報が所定の条件を満たさない場合、第１電源を介してアンテナモジュールに第１大きさより大きい第２大きさを有する交流電圧を印加するステップＳ１８６と、を含むことができる。
【0265】
図２７は、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法による出力電流及び高電圧パルスの出力を説明するための図である。以下では、図１５に例示するプラズマ生成装置２０００を参照してプラズマ生成装置２０００の制御方法について説明する。
【0266】
図２７の（ａ）及び（ｂ）によるアンテナモジュール２０３０の電流ｉＲＦ及び高電圧パルスＶｉｇに関して、以下で特に説明がない限り、図１８の（ａ）及び（ｂ）と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0267】
図２７の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に印加される交流電圧の大きさを順次増加させることを含むことができる。アンテナモジュール２０３０に印加される電圧の強度を増加させるにつれて、測定されるアンテナモジュールの電流ｉＲＦの強度を増加させることができる。以下では、図２７の（ａ）を参照して交流電圧の大きさの変更によってプラズマ生成装置２０００を制御する方法について説明する。
【0268】
一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１からアンテナモジュール２０３０に第１電圧を最大電圧とする交流電圧を印加し、第２時点ｔ２からアンテナモジュール２０３０に第２電圧を最大電圧とする交流電圧を印加することを含むことができる。
【0269】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、プラズマ発生の有無に基づいて、第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に印加する交流電圧の大きさを変更することを含むことができる。
【0270】
例えば、一実施例によるプラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１からアンテナモジュール２０３０に第１電圧を最大電圧とする交流電圧を印加し、アンテナモジュール２０３０に第１電圧を最大電圧とする交流電圧を印加することに応答して、第１時点ｔ１から第２時点ｔ２の間に、プラズマ状態を示すセンシング情報を取得することを含むことができる。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第１時点ｔ１から第２時点ｔ２の間に取得されたセンシング情報がプラズマが生成されなかったことを示す場合、第２時点からアンテナモジュール２０３０に第２電圧を最大電圧とする交流電圧を印加することをさらに含むことができる。第２電圧は第１電圧より大きくてもよい。従って、第２時点以降でアンテナモジュール２０３０に流れる電流ｉＲＦの最大値（または、実効値）は第２時点より前にアンテナモジュール２０３０に流れる電流ｉＲＦの最大値（または、実効値）より大きい値を有することができる。
【0271】
第２時点ｔ２は、第１時点ｔ１から第３時間間隔ＰＴ３以降であり得る。第３時間間隔ＰＴ３は、第１電源Ｐ１によって印加される交流電圧の周期（または、半周期）の整数倍であり得る。
【0272】
図２７の（ａ）を参照すると、第２時点以降の第３時点、第４時点でも上述した実施例と同様な形態で交流電圧（及びこれに伴うアンテナモジュール２０３０の電流ｉＲＦ）が変更されることができる。第３時点ｔ３は、第２時点ｔ２から第３時間間隔ＰＴ３以降であり、第４時点ｔ４は、第３時点ｔ３から第３時間間隔ＰＴ３以降であり得る。
【0273】
図２７の（ａ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、所定時間ＰＴが経過すると、アンテナモジュール２０３０に印加する電圧の強度は維持するが、電極２０５０に高電圧パルスを印加することをさらに含むことができる。
【0274】
プラズマ生成装置２０００の制御方法は、所定時間ＰＴの間に第１電源Ｐ１を介してアンテナモジュール２０３０に印加する電圧の強度を段階的に増加させるが、所定時間ＰＴの間にプラズマが発生しないと、第２電源Ｐ２を介して電極２０５０に高電圧パルスを印加することをさらに含むことができる。
【0275】
例えば、図２７の（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第４時点ｔ４以降の第５時点ｔ５で、第２電源Ｐ２を用いて電極２０５０に高電圧パルスを印加することを含むことができる。第５時点ｔ５は、第４時点ｔ４から第３時間間隔ＰＴ３以降であり得る。プラズマ生成装置２０００の制御方法は、第５時点ｔ５以降、図１８、２１及び２４で説明したのと同様に第２電源Ｐ２を制御することをさらに含むことができる。
【0276】
２．５ 複合制御
以上の説明では、プラズマの状態変化に基づいて、高電圧パルスの印加可否を調整したり、ＲＦ交流電源によって印加される電圧の強度を調整する実施例について説明したが、本明細書によって説明される発明の内容はこれに限定されない。
以上の説明では、プラズマの状態変化に基づいて、高電圧パルスの印加可否を調整したり、ＲＦ交流電源によって印加される電圧の強度を調整する実施例について説明したが、本明細書によって説明される発明の内容はこれに限定されない。
【0277】
例えば、図２７と関連して説明した実施例でプラズマ生成装置は、所定時間ＰＴ以降に、図１８または図２１または図２４で説明した実施例のように第２電源Ｐ２を介した高電圧パルスの印加可否、印加間隔または強度を調整することができる。
【0278】
具体的な例として、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、高電圧パルスの強度及び間隔を調整してプラズマ放電を補助することを含むことができる。例えば、プラズマ生成装置の制御方法は、第１時点からアンテナモジュールに交流電圧を印加するステップと、第１時点以降第２時点前にプラズマ発生が感知されないと、第２時点で電極に第１電圧を有する第１高電圧パルスを印加するステップと、第２時点以降第３時点前にプラズマ発生が感知されないと、第３時点で電極に第１電圧より大きい第２電圧を有する第２高電圧パルスを印加するステップと、第３時点以降第４時点前にプラズマ発生が感知されないと、第４時点で電極に第３電圧より大きい第３電圧を有する第２高電圧パルスを印加するステップと、を含むことができる。このとき、第２時点と第３時点との間の時間間隔は、第３時点と第４時点との間の時間間隔より大きくてもよい。
【0279】
他の具体的な例として、一実施例によるプラズマ生成装置の制御方法は、高電圧パルスの強度（または、間隔）及びＲＦ電源の強度を調整してプラズマ放電を補助することを含むことができる。例えば、プラズマ生成装置の制御方法は、第１時点から第２時点の間に、交流電源によって出力される電圧の大きさを段階的に増加させ、第２時点以降、パルス発生器によって生成される高電圧パルスの電圧の大きさを段階的に増加させることを含むことができる。
【0280】
３．プラズマ発生の感知
以上の実施例では、プラズマの状態に基づいて高電圧パルスまたは交流電圧を制御してプラズマの生成を効率的に補助しながら副産物の発生を抑制するためのプラズマ生成装置及びその制御方法などについて、いくつかの実施例で説明した。
以上の実施例では、プラズマの状態に基づいて高電圧パルスまたは交流電圧を制御してプラズマの生成を効率的に補助しながら副産物の発生を抑制するためのプラズマ生成装置及びその制御方法などについて、いくつかの実施例で説明した。
【0281】
ただし、上記の実施例によれば、副産物の発生を効果的に抑制するために、電源（高電圧パルスまたは交流電圧）制御の基礎としてプラズマの状態変化感知が先行しなければならない。
【0282】
以下では、プラズマの状態変化を感知するための手段または方法についていくつかの実施例で説明する。
【0283】
３．１ 電力変化の検出
一実施例によれば、プラズマが生成されたかどうかによって負荷に伝達される電力情報が変化することに基づいて、負荷に供給される電力に関連したセンシング情報を取得するセンサーを含み、電源によって負荷に供給される電力が変化することに基づいてプラズマ生成の有無を感知し、それに応じて、電源の動作を制御するプラズマ生成装置を提供することができる。
一実施例によれば、プラズマが生成されたかどうかによって負荷に伝達される電力情報が変化することに基づいて、負荷に供給される電力に関連したセンシング情報を取得するセンサーを含み、電源によって負荷に供給される電力が変化することに基づいてプラズマ生成の有無を感知し、それに応じて、電源の動作を制御するプラズマ生成装置を提供することができる。
【0284】
以下では、電力変化に基づいて電源を制御するプラズマ生成装置またはその制御方法についていくつかの実施例で説明する。
【0285】
図２８は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置２１００を説明するための図である。
【0286】
図２８を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２１００は、チャンバー２１１０、アンテナモジュール２１３０、電極２１５０、センサー２１７０、及びコントローラー２１９０を含むことができる。プラズマ生成装置２１００の各構成及び動作については、図１５のプラズマ生成装置２０００と関連して説明した内容を類推適用することができる。
【0287】
図２８を参照すると、センサー２１７０は、第１電源Ｐ１からセンシング情報を取得し、取得された情報をコントローラー２１９０に伝達することができる。コントローラー２１９０は、センサー２１７０を介して取得された情報に基づいて第１電源Ｐ１および／または第２電源Ｐ２を制御することができる。
【0288】
図２９は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置を説明するための簡略な回路図である。
【0289】
図２９を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、直流電源ＶＤＤ及びインバータを含み、センサー２１７１が位置される第１電源Ｐ１と、コントローラー２１９１と、高電圧パルス発生器を含む第２電源Ｐ２と、電極２１５１と、可変負荷と、を含むことができる。
【0290】
第１電源Ｐ１のインバータは、スイッチング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤに従って動作することができる。インバータは、スイッチング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤに従って直流電源ＶＤＤに基づいて負荷に交流電圧ＶＲＦを提供することができる。
【0291】
第２電源Ｐ２の高電圧パルス発生器は、パルス制御信号ＳＰに従って動作し、電極２１５１に高電圧パルスを印加することができる。
【0292】
可変負荷は、アンテナモジュール及びチャンバー内に生成されるプラズマによるリアクタンス及びインダクタンスに応じて値が変化する負荷であり得る。
【0293】
センサー２１７１は、直流電源ＶＤＤとインバータとの間に位置し、負荷に伝達される電力に関するセンシング情報を取得することができる。センサー２１７１は、直流電源ＶＤＤによって出力される電圧および／または電流を取得することができる。センサー２１７１は、電圧および／または電流を取得し、コントローラー２１９１に伝達することができる。センサー２１７１は、電圧および／または電流によって決定される電力量Ｐｒｅｆを取得し、コントローラー２１９１に伝達することができる。センサー２１７１は、電圧計および／または電流計を含むことができる。
【0294】
コントローラー２１９１は、スイッチング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤを生成することができる。コントローラー２１９１は、スイッチング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤを生成して、第１電源Ｐ１を介して負荷（または、アンテナモジュール）に交流電圧を印加することができる。
【0295】
コントローラー２１９１は、パルス制御信号ＳＰを生成することができる。コントローラー２１９１は、パルス制御信号ＳＰを生成して、第２電源Ｐ２を介して電極２１５１に高電圧パルスを印加することができる。
【0296】
コントローラー２１９１は、センサー２１７１を介して取得されたセンシング情報に基づいて第２電源Ｐ２の高電圧発生器を制御して、電極２１５１に高電圧パルスＶｉｇを印加することができる。コントローラー２１９１は、センサー２１７１を介して取得されたセンシング情報に基づいて、パルス制御信号ＳＰを生成することができる。コントローラー２１９１は、センサー２１７１を介して取得されたセンシング情報に基づいて電極２１５１に印加される高電圧パルスＶｉｇの大きさおよび／または周期を調整することができる。コントローラー２１９１は、センサー２１７１を介して取得されたセンシング情報に基づいてアンテナモジュールに印加する交流電圧の大きさを調整することができる。
【0297】
例えば、コントローラー２１９１は、センシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たさない場合、パルス制御信号ＳＰを生成して電極２１５１に高電圧パルスを印加することができる。
【0298】
また、例えば、コントローラー２１９１は、センシング情報を取得し、センシング情報が所定の条件を満たす場合、電極２１５１に高電圧パルスを印加しなくてもよい。
【0299】
また、例えば、コントローラー２１９１は、センシング情報を周期的に取得し、センシング情報が所定の条件を満たさなかったが所定の条件を満たすことになる場合、条件を満たすセンシング情報が取得された時点以降から、パルス制御信号ＳＰの生成を中断して電極２１５１への高電圧パルスの印加を中断することができる。
【0300】
また、例えば、コントローラー２１９１は、センシング情報を周期的に取得し、センシング情報が所定の条件を満たしていたが所定の条件を満たさなくなる場合、条件を満たさないセンシング情報が取得された時点以降から、パルス制御信号ＳＰを生成して電極２１５１に高電圧パルスを印加することができる。
【0301】
コントローラー２１９１が、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断することは、センシング情報が、プラズマの生成に関連した条件を満たすか否かを判断することを含むことができる。コントローラー２１９１が、所定の条件を満たすか否かを判断することは、センサー２１７１を介して取得された値を基準値と比較することを含むことができる。このとき、基準値はプラズマ生成状態を判断するための値であり得る。例えば、基準値は、センシングされた値が基準値以上である場合、プラズマが生成されたと見なされ、センシングされた値が基準値以下である場合、プラズマが生成されなかったと見なされるための閾値または閾値区間であり得る。
【0302】
具体的な例として、コントローラー２１９１は、センサー２１７１から電力情報Ｐｒｅｆを取得し、電力情報Ｐｒｅｆに基づいて、第１電源Ｐ１によって負荷に提供される電力が基準値以上か否かを判断することができる。コントローラー２１９１は、第１電源Ｐ１によって負荷に提供される電力が基準値以上か否かに基づいてプラズマ放電可否を判断することができる。コントローラー２１９１は、プラズマが生成されたことを示す電力値（または、基準値以上の電力値）を取得し、所定の条件が満たされた場合の動作を実行するか、またはプラズマが生成されなかったことを示す電力値（または、基準値未満の電力値）を取得し、所定の条件が満たされない場合の動作を実行してもよい。
【0303】
図３０は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置における電力信号及び電力信号に基づいて変更される高電圧パルスの制御信号を示す図である。
【0304】
図３０の（ａ）及び（ｂ）は、図２８または図２９に例示するプラズマ生成装置において、負荷に流れる電流ｉＲＦ、パルス制御信号ＳＰ及びパルス制御信号ＳＰによって電圧に印加される高電圧パルスＶｉｇの経時変化を示す図である。
【0305】
図３０の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールに交流電圧を印加し、第１時点ｔｏｎから電極に高電圧パルスを印加することができる。プラズマ生成装置は、電力信号を取得し、電力信号に基づいてプラズマの放電（ｔｉｇで発生）が感知されると、高電圧パルス印加を中断ｔｏｆｆすることができる。
【0306】
図３０の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置によれば、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから９８ｍｓ以降に高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆできる。図３０の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置によれば、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから９６０ｍｓ以降に高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆできる。
【0307】
３．２ 位相変化検出
一方、プラズマが発生した時点から、プラズマ発生に基づいてこれに伴う高電圧パルス印加（または、他のプラズマ放電補助動作）が中断されるまでの期間では、プラズマが発生したにも関わらず電極に高電圧パルスが印加され、不要な電力の浪費に加えて、プラズマのチャンバー壁面への衝突を引き起こして装置の損傷や不純物の発生を招く可能性がある。
一方、プラズマが発生した時点から、プラズマ発生に基づいてこれに伴う高電圧パルス印加（または、他のプラズマ放電補助動作）が中断されるまでの期間では、プラズマが発生したにも関わらず電極に高電圧パルスが印加され、不要な電力の浪費に加えて、プラズマのチャンバー壁面への衝突を引き起こして装置の損傷や不純物の発生を招く可能性がある。
【0308】
したがって、時間遅延を最小限に抑えることによって、装備の損傷や不純物の発生を最大限に抑えることができる。ただし、プラズマ生成によるセンシング情報として電力を利用する場合、電圧または電流信号のノイズ除去などに要する時間によって、電力変化が発生した時点から電力変化による電源制御が行われるまでの遅延時間が相対的に遅くなる可能性がある。電力変化ではなく、アンテナモジュールで測定される電圧及び電流間の位相差に基づいて電源の動作を制御することによって遅延時間をより短縮することができる。
【0309】
以下では、時間遅延を低減するための方法として、アンテナモジュール（または負荷）に印加される電圧及び電流の位相差に基づいて第１電源または第２電源の動作を制御するプラズマ生成装置またはその制御方法などについていくつかの実施例を説明する。
【0310】
図３１は、各実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置２２００を説明するための図である。
【0311】
図３１を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置２２００は、チャンバー２２１０と、アンテナモジュール２２３０と、電極２２５０と、センサー２２７０と、コントローラー２２９０と、を含むことができる。プラズマ生成装置２２００の各構成及び動作については、図１５のプラズマ生成装置２０００に関して上述した内容を類推適用することができる。
【0312】
図３１を参照すると、センサー２２７０は、アンテナモジュール２２３０（または負荷）からセンシング情報を取得し、取得された情報をコントローラー２２９０に伝達することができる。コントローラー２２９０は、センサー２２７０を介して取得された情報に基づいて第１電源Ｐ１および／または第２電源Ｐ２を制御することができる。センサー２２７０は、アンテナモジュール２２３０（または負荷）に流れる電流、電流の位相、アンテナモジュール２２３０（または負荷）に印加される電圧及び電圧の位相のうち少なくとも１つを含むセンシング情報を取得し、コントローラー２２９０に伝達することができる。
【0313】
図３２は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置を説明するための簡略な回路図である。
【0314】
図３２を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、直流電源ＶＤＤ及びインバータを含む第１電源Ｐ１と、コントローラー２２９１と、高電圧パルス発生器を含む第２電源Ｐ２と、電極２２５１と、負荷に流れる電流を取得するセンサー２２７１と、可変負荷と、を含むことができる。図３２に例示するプラズマ生成装置と関連して、直流電源ＶＤＤ、第１電源Ｐ１、コントローラー２２９１、第２電源Ｐ２、電極２２５１及び可変負荷について、図２９と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0315】
図３２を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、アンテナモジュール（または負荷）に流れる電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得するセンサー２２７１を含むことができる。センサー２２７１は、変流器、フィルター及び比較器を含むことができる。
【0316】
センサー２２７１は、負荷周辺に位置されてもよく、アンテナモジュールに接続され、アンテナモジュール（または負荷）に流れる電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得してもよい。センサー２２７１は、電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得し、コントローラー２２９１に伝達することができる。
【0317】
コントローラー２２９１は、センサー２２７１を介して取得されたセンシング情報に基づいて第１電源Ｐ１または第２電源Ｐ２を制御することができる。コントローラー２２９１は、センサー２２７１を介して電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得し、電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相が所定の条件を満たすか否かを判断し、第１電源Ｐ１または第２電源Ｐ２を制御することができる。
【0318】
一方、負荷に流れる電流ｉＲＦ及び負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相差からプラズマ発生の有無を判断してもよい。例えば、一実施例によれば、チャンバー内にプラズマ放電が発生しない状態では、アンテナモジュールに交流電圧ＶＲＦを印加することによってアンテナモジュールに流れる電流ｉＲＦは、アンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦとほぼ同様の位相を有することができる。チャンバー内にプラズマ放電が発生した状態では、アンテナモジュールに交流電圧ＶＲＦを印加することによってアンテナモジュールに流れる電流ｉＲＦは、アンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦとは異なる位相を有することができる。
【0319】
コントローラー２２９１は、負荷に流れる電流ｉＲＦ及び負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相差に基づいて、第１電源Ｐ１または第２電源Ｐ２を制御することができる。
【0320】
コントローラー２２９１は、インバータに出力されるスイッチング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤから、負荷に印加される電圧ＶＲＦまたは電圧ＶＲＦの位相を取得することができる。コントローラー２２９１は、センサー２２７１を介して電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得し、負荷に印加される電圧ＶＲＦと負荷に流れる電流ｉＲＦの位相差に基づいて、第１電源Ｐ１または第２電源Ｐ２を制御することができる。
【0321】
コントローラー２２９１が、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断することは、電流ｉＲＦ情報が、プラズマの生成に関する条件を満たすか否かを判断することを含むことができる。コントローラー２２９１が、所定の条件を満たすか否かを判断することは、センサー２２７１を介して負荷に流れる電流ｉＲＦの位相を取得し、負荷に流れる電流ｉＲＦの位相を負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相と比較することを含むことができる。コントローラー２２９１が、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断することは、負荷に流れる電流ｉＲＦの位相と負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相の位相差が基準値以上か否かを判断することを含むことができる。
【0322】
コントローラー２２９１は、プラズマ放電の有無に応じて第１電源Ｐ１および／または第２電源Ｐ２を制御するために、負荷に流れる電流ｉＲＦの位相と負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相の位相差が基準値以上か否かを判断し、位相差が基準値以上の場合（すなわち、プラズマ放電が発生した場合）、放電補助動作を行わず、位相差が基準値以下の場合（すなわち、プラズマ放電が発生しない場合）、放電補助動作を行うことができる。
【0323】
コントローラー２２９１は、負荷に流れる電流ｉＲＦの位相と負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相の位相差が基準値以上か否かを判断し、位相差が基準値より大きいと、第２電源Ｐ２を介して電極２２５１に高電圧パルスを印加しなくてもよい。
【0324】
コントローラー２２９１は、センシング情報が所定の条件を満たすか否かを判断することは、負荷に流れる電流ｉＲＦの位相と負荷に印加される電圧ＶＲＦの位相の位相差が基準値以上か否かを判断し、位相差が基準値より小さいと、第２電源Ｐ２を介して電極２２５１に高電圧パルスを印加することができる。
【0325】
図３３は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置を説明するための簡略な回路図である。図３３に例示するプラズマ生成装置に関連して、図２９及び図３２と関連して説明した内容を同様に適用することができる。
【0326】
図３３を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置は、アンテナモジュール（または負荷）に流れる電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得するセンサー２２７３を含むことができる。センサー２２７３は、アンテナモジュール（または負荷）と直列に接続されたセンシング用抵抗ＲＳＥＮ、フィルター及び比較器を含み、センシング用抵抗ＲＳＥＮの電圧を測定してアンテナモジュール（または負荷）に流れる電流ｉＲＦまたは電流ｉＲＦの位相を取得することができる。
【0327】
一方、上の実施例では、コントローラーがスイッチング信号からアンテナモジュールに印加される電圧の位相を取得する場合を基準として説明したが、これは必須の構成ではない。本明細書で説明するプラズマ生成装置は、アンテナモジュールに印加される電圧の位相を取得するセンサーをさらに含むことができる。以下では、アンテナモジュールに印加される電圧の位相を取得するセンサーについて、いくつかの実施例を説明する。
【0328】
図３４は、センサーを含むプラズマ生成装置のいくつかの実施例を説明するための簡略な回路図である。図３４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、アンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相を取得するセンサー２２７５、２２７７、２２７９を含むプラズマ生成装置を説明するための図である。
【0329】
図３４の（ａ）を参照すると、一実施例によるセンサー２２７５は、アンテナモジュールの両端に接続された抵抗分配回路を含むことができる。センサー２２７５は、抵抗分配回路を介してアンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相を取得することができる。必要に応じて、センサー２２７５はフィルターおよび／または比較器をさらに含むことができる。
【0330】
図３４の（ｂ）を参照すると、一実施例によるセンサー２２７７は、アンテナモジュールの両端に接続されたキャパシタ分配回路を含むことができる。センサー２２７７は、キャパシタ分配回路を介してアンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相を取得することができる。必要に応じて、センサー２２７７はフィルターおよび／または比較器をさらに含むことができる。
【0331】
図３４の（ｃ）を参照すると、一実施例によるセンサー２２７９は、アンテナモジュールの両端に接続された変圧器を含むことができる。センサー２２７９は、変圧器を介してアンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相を取得することができる。必要に応じて、センサー２２７９はフィルターおよび／または比較器をさらに含むことができる。
【0332】
一方、図３４には示されていないが、各プラズマ生成装置はコントローラー、第２電源及び電極を含むことができる。コントローラーは、センサー２２７５、２２７７、２２７９を介してアンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相を取得し、アンテナモジュールに流れる電流ｉＲＦの位相とアンテナモジュールに印加される電圧ＶＲＦの位相差に基づいてインバータおよび／または高電圧パルス発生器の動作を制御することができる。
【0333】
【0334】
図３５は、一実施例によるセンサーを含むプラズマ生成装置において、アンテナモジュールに印加される電圧及びアンテナモジュールに流れる電流の位相差に基づいて変更される高電圧パルスの制御信号を示す図である。
【0335】
図３５の（ａ）及び（ｂ）は、図２８または図２９に例示するプラズマ生成装置において、負荷に流れる電流ｉＲＦ、パルス制御信号ＳＰ及びパルス制御信号ＳＰに応じて電圧に印加される高電圧パルスＶｉｇの経時変化を示す図である。
【0336】
図３５の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、プラズマ生成装置は、アンテナモジュールに交流電圧を印加し、第１時点ｔｏｎから電極に高電圧パルスを印加することができる。プラズマ生成装置は、アンテナモジュールに印加される電圧及びアンテナモジュールに流れる電流の位相を取得し、位相差から信号に基づいてプラズマの放電（ｔｉｇで発生）が感知されると、高電圧パルス印加を中断ｔｏｆｆすることができる。例えば、プラズマ生成装置は、位相差が基準値を超えると、高電圧パルス印加を中断ｔｏｆｆすることができる。
【0337】
図３５の（ａ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置によれば、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから０．８ｍｓ以降に高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆできる。図３０の（ｂ）を参照すると、一実施例によるプラズマ生成装置によれば、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから０．６ｍｓ以降に高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆできる。
【0338】
図３５の（ａ）、（ｂ）及び図３０の（ａ）、（ｂ）を参照すると、消費電力量に基づいて高電圧パルスの印加を中断（図３０）するよりも、アンテナモジュールの電流及び電圧の位相差に基づいて高電圧パルスの印加を中断（図３５）したとき、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆされるまでの時間が短いことが確認できる。すなわち、位相差に基づいて高電圧パルス印加を中断ｔｏｆｆすることで、プラズマの放電が発生した時点ｔｉｇから高電圧パルス印加が中断ｔｏｆｆされるまでの時間を最小化し、装置の損傷または不要な粒子の発生を最小限に抑えることができる。
【0339】
以上の実施例で説明したように、異なる放電特性を有する複数のアンテナモジュールを用いることによって、様々な放電環境に応じて選択的なプラズマ放電を実行できる。複数のアンテナモジュールを用いてプラズマ放電を行うことによって、様々な環境下で放電を行うことが可能なプラズマ生成装置を提供することができる。
【0340】
以上のように実施例が限定された実施例と図面によって説明されたが、当該技術分野の当業者ならば上記の記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術は、説明された方法とは異なる順序で実行され、および／または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合または組合わせたり、他の構成要素または均等物によって取替または置換されても適切な結果を達成することができる。
【0341】
したがって、他の構成、他の実施例及び特許請求の範囲と同等のものも後述する特許請求の範囲の範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
