(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ波アプリケータの不均一なフィールド分布のおかげで、及び、部分的に表面波励振のおかげで、半径方向と方位角方向の一方又は両方において、不均一なイオン密度分布を有する。【解決手段】加工対象物を処理するためのプラズマリアクタが、プラズマの均一性を改良するために、ダイレクトデジタルアップコンバージョンを使用してデジタルに合成された回転周波数を有するマイクロ波源と、回転周波数を制御するためのユーザインターフェースとを有する。【選択図】図２
2020053396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物処理チャンバを覆う円筒形状マイクロ波キャビティと、前記円筒形状マイクロ波キャビティの側壁内にある角度で間隔を空けられた第１と第２の接続開口と、マイクロ波周波数を有し、且つ、前記第１と第２の接続開口のうちのそれぞれのものに接続されたそれぞれのマイクロ波出力を有するマイクロ波コントローラを備えた、マイクロ波源とを備え、前記マイクロ波コントローラの各々が、
（ａ）低速回転周波数に対応する周波数を有する第１と第２のデジタル変調信号の源、
（ｂ）中間周波数を有する第１のデジタルキャリア信号の源、
（ｃ）各々が一対の入力を有する一対の乗算器を備えた乗算器ステージであって、それぞれ、前記第１のデジタル変調信号、前記第２のデジタル変調信号、及び前記第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、それぞれの出力ｉｎ１とｉｎ２を有する、乗算器ステージ、並びに
（ｄ）前記それぞれの出力ｉｎ１とｉｎ２を受信するように接続され、前記出力ｉｎ１とｉｎ２に対応するアナログ出力を有する、デジタルアナログコンバータ、及び前記アナログ出力に接続された入力を有するアップコンバータであって、前記マイクロ波出力を備えた、アップコンバータを備える、プラズマリアクタ。
【請求項２】
前記一対の乗算器のうちの第１のものが、前記第１のデジタル変調信号と前記第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、前記出力ｉｎ１を含む第１の乗算器出力を有し、及び
前記一対の乗算器のうちの第２のものが、前記第２のデジタル変調信号と前記第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、前記出力ｉｎ２を含む第２の乗算器出力を有する、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３】
前記中間周波数の第２のデジタルキャリア信号の源を更に備え、
前記第１のデジタルキャリア信号の源が、前記出力ｉｎ１に接続され、
前記一対の乗算器のうちの第１のものが、前記第１のデジタル変調信号と前記第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、
前記一対の乗算器のうちの第２のものが、前記第２のデジタル変調信号と前記第２のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、前記乗算器出力ｉｎ２を含む第２の乗算器出力を有し、及び
前記乗算器ステージは、前記一対の乗算器の出力を受信するように接続された加算器であって、前記出力ｉｎ２を含む出力を有する、加算器を更に備える、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項４】
前記第１と第２のデジタル変調信号が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む、請求項２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項５】
前記第１と第２のデジタル変調信号の源が、
前記コサイン形の構成要素Ｉの連続的なサンプルを含む第１のＲＡＭ、前記サイン形の構成要素Ｑの連続的なサンプルを含む第２のＲＡＭ、及び前記低速回転周波数に同期した前記ＩとＱの連続的なサンプルに向けられたロークロックポインタを備える、請求項４に記載のプラズマリアクタ。
【請求項６】
デジタルキャリア信号の前記源が、
前記デジタルキャリア信号の連続的なサンプルを含む第３のＲＡＭ、及び前記中間周波数に同期した前記デジタルキャリア信号の連続的なサンプルに向けられたロークロックポインタを備える、請求項５に記載のプラズマリアクタ。
【請求項７】
前記アップコンバータが、前記マイクロ波周波数と等しい出力周波数を有する、請求項２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項８】
前記乗算器の各々が、その入力における前記信号の積を生成する、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項９】
前記角度が９０度である、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１０】
ユーザが前記低速回転周波数を指定することを可能にするためのユーザインターフェースを更に備える、請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１１】
加工対象物処理チャンバを覆う円筒形状マイクロ波キャビティと、前記円筒形状マイクロ波キャビティの壁内にある角度で間隔を空けられた第１と第２の接続開口と、マイクロ波周波数を有し、且つ、前記第１と第２の接続開口のうちのそれぞれのものに接続されたそれぞれのマイクロ波出力を備えた、マイクロ波源とを備え、前記マイクロ波源が、
低速回転周波数に対応する周波数を有するデジタル変調信号の位相内構成要素１-Ａと直角位相構成要素１-Ｂの源、
前記位相内構成要素１-Ａと前記直角位相構成要素１-Ｂを受信するように接続され、対応するアナログ出力ｉｎ１とｉｎ２を有する、デジタルアナログコンバータ、及び
アップコンバータを更に備え、前記アップコンバータが、
（ａ）前記アナログ出力ｉｎ１と前記マイクロ波周波数の位相内構成要素とのそれぞれの入力、及び前記マイクロ波出力のうちの第１のものに対応する第１の積出力を備えた、第１のコンビナ機能、及び
（ｂ）前記アナログ出力ｉｎ２と前記マイクロ波周波数の位相内構成要素とのそれぞれの入力、及び第２の積出力を備えた、第２のコンビナ機能を備える、プラズマリアクタ。
【請求項１２】
前記第２の積出力が、前記マイクロ波出力のうちの第２のものに接続されている、請求項１１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１３】
前記マイクロ波源が、一定信号Ａの源を更に備え、前記アップコンバータが、
前記一定信号Ａを受信するように接続された１つの入力、前記マイクロ波周波数の前記直角位相構成要素を受信するように接続された別の１つの入力、及び第３の積出力を有する、第３のコンビナ機能、並びに
前記第２と第３の積出力にそれぞれ接続された入力、及び、前記マイクロ波出力のうちの第２のものに接続された合計出力を有する、加算器機能を更に備える、請求項１１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１４】
前記デジタル変調信号の位相内構成要素の前記源が、前記デジタル変調信号と前記一定信号Ａの合計を生成する、請求項１３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項１５】
前記位相内構成要素と前記直角位相構成要素が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む、請求項１２に記載のプラズマリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、Satoru Kobayashiらによる「PLASMA REACTOR HAVING DIGITAL CONTROL OVER ROTATION FREQUENCY OF A MICROWAVE FIELD」という名称の２０１５年３月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／１３６，７３７号、及び、Satoru Kobayashiらによる「PLASMA REACTOR HAVING DIGITAL CONTROL OVER ROTATION FREQUENCY OF A MICROWAVE FIELD WITH DIRECT UP-CONVERSION」という名称の２０１５年４月２８に出願された米国仮特許出願番号第６２／１５３，６８８号の利益を主張する、Satoru Kobayashiらによる「PLASMA REACTOR HAVING DIGITAL CONTROL OVER ROTATION FREQUENCY OF A MICROWAVE FIELD WITH DIRECT UP-CONVERSION」という名称の２０１５年１２月１８日に出願された米国特許出願番号第１４／９７４，３７６号の優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、マイクロ波プラズマ源を使用して半導体ウエハなどの加工対象物を処理するためのプラズマリアクタに関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波プラズマ源によって生成されるプラズマは、低いシース電圧と反応性ガスの高い解離という特徴を有する。マイクロ波プラズマ処理の多くの用途では、従来、円形のウエハを処理するための均一なプラズマを作るために、円形で放射状の導波管が使用されてきた。しかし、その結果としてのプラズマは、しばしば、マイクロ波アプリケータの不均一なフィールド分布のおかげで、及び、部分的に表面波励振のおかげで、半径方向と方位角方向の一方又は両方において、不均一なイオン密度分布を有する。
【０００４】
プラズマの均一性を改良するために、ＴＥ１１１モードの高度に均一なフィールドが、処理領域に隣接した円筒形状キャビティ内で回転する、マイクロ波アプリケータを採用することが提案されてきた。このことは、９０度の一時的な位相差を有する２つの空間的に直交した方向からのマイクロ波を導入することによってなされる。円形キャビティ内での完全な円形回転を励起するために、円筒形状キャビティ内の電磁波の位相及び振幅が、２つの直交する位置においてモニタされる。測定された位相及び振幅は、完全な円形回転を確実にするために、デュアル出力デジタルマイクロ波生成器にフィードバックされる。マイクロ波アプリケーションのこのシステムでは、波フィールドが、キャビティの内側で円形回転され、それによって、特に、方位角方向において、かなり均一なプラズマの分布が期待される。
【０００５】
このアプローチは、低いチャンバ圧、例えば、２００ｍＴｏｒｒ未満の圧力におけるプラズマに対して上手く働く。高い圧力（例えば、１Ｔｏｒｒを超える圧力）では、何処で最初の点火が生じるかに応じて、プラズマがしばしば局所化される。この状況では、マイクロ波フィールドの回転が完全に円形であり得るとしても、局所化されたプラズマは、回転するフィールドに従うことができない。何故ならば、マイクロ波の周波数に応じて、回転周期が極端に短いからである。回転周期は、約０．５ｎｓ（例えば、１／２．４５ＧＨｚ）のオーダーにあり得る。それは、（１ｍｓを超え得る）全体的なプラズマ反応時間よりもかなり短い。２．４５ＧＨｚにおけるフィールド回転に従うために、高い圧力（例えば、１Ｔｏｒｒ）下にあるプラズマの不能からくる機能障害なしに、プラズマ内の均一性を高める方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
プラズマリアクタは、加工対象物処理チャンバを覆う円筒形状マイクロ波キャビティと、円筒形状マイクロ波キャビティの側壁内にある角度で間隔を空けられた第１と第２の接続開口と、マイクロ波周波数を有し、且つ、第１と第２の接続開口のうちのそれぞれものに接続されたマイクロ波出力を有する一対のマイクロ波コントローラを備えた、マイクロ波源とを備える。マイクロコントローラの各々は、（ａ）低速回転周波数に対応する周波数を有する第１と第２のデジタル変調信号の源、（ｂ）中間周波数を有する第１のデジタルキャリア信号の源、（ｃ）各々が一対の入力を有する一対の乗算器を備えた乗算器ステージであって、それぞれ、第１のデジタル変調信号、第２のデジタル変調信号、及び第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、それぞれの出力ｉｎ１とｉｎ２を有する、乗算器ステージ、（ｄ）それぞれの出力ｉｎ１とｉｎ２を受信するように接続され、前記出力ｉｎ１とｉｎ２に対応するアナログ出力を有する、デジタルアナログコンバータ、並びに（ｅ）アナログ出力に接続された入力を有するアップコンバータであって、マイクロ波出力を備えた、アップコンバータを備える。
【０００７】
一実施形態では、一対の乗算器のうちの第１のものが、第１のデジタル変調信号とデジタルキャリア信号を受信するように接続され、出力ｉｎ１を含む第１の乗算器出力を有し、一方、一対の乗算器のうちの第２のものが、第２のデジタル変調信号とデジタルキャリア信号を受信するように接続され、出力ｉｎ２を含む第２の乗算器出力を有する。
【０００８】
別の一実施形態では、リアクタが、中間周波数の第２のデジタルキャリア信号の源を更に備え、第１のデジタルキャリア信号の源が、出力ｉｎ１に接続され、一対の乗算器のうちの第１のものが、第１のデジタル変調信号と第１のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、一対の乗算器のうちの第２のものが、第２のデジタル変調信号と第２のデジタルキャリア信号を受信するように接続され、乗算器出力ｉｎ２を含む第２の乗算器出力を有し、乗算器ステージは、第１と第２の乗算器の出力を受信するように接続された加算器であって、出力ｉｎ２を含む出力を有する、加算器を更に備える。
【０００９】
一実施形態では、第１と第２の振幅変調信号が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む。
【００１０】
一実施形態では、第１と第２の振幅変調信号の源が、コサイン形の構成要素Ｉの連続的なサンプルを含む第１のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、サイン形の構成要素Ｑの連続的なサンプルを含む第２のＲＡＭ、及び低速回転周波数に同期したＩとＱの連続的なサンプルに向けられたロークロックポインタ（low clock pointer）を備える。
【００１１】
一実施形態では、デジタルキャリア信号の源が、デジタルキャリア信号の連続的なサンプルを含む第３のＲＡＭ、及び中間周波数に同期したデジタルキャリア信号の連続的なサンプルに向けられたロークロックポインタを備える。
【００１２】
一実施形態では、アップコンバータが、マイクロ波周波数と等しい出力周波数を有する。
【００１３】
一実施形態では、乗算器の各々が、その入力における信号の積を生成する。
【００１４】
一実施形態において、プラズマリアクタは、ユーザが低速回転周波数を指定することを可能にするためのユーザインターフェースを更に備える。一実施形態において、ユーザインターフェースは、ユーザがマイクロ波信号出力の間の位相差を指定することを更に可能にする。
【００１５】
一実施形態によれば、ある角度によってオフセットされた一対のマイクロ波注入ポートを有し、且つ、制御された低速回転周波数を有する、キャビティ内の回転するマイクロ波フィールドを生成するための方法が提供される。該方法は、マイクロ波フィールドの周波数より下の中間周波数の第１と第２のデジタルキャリアであって、互いの余関数である、第１と第２のデジタルキャリアを生成すること、低速回転周波数に対応する低速周波数の第１と第２のデジタル変調信号であって、コサイン形とサイン形の構成要素に対応する、第１と第２のデジタル変調信号のうちの少なくとも一方を生成すること、マイクロ波フィールドの周波数より下の中間周波数の第１と第２のデジタルキャリアであって、互いの余関数である、第１と第２のデジタルキャリアを生成すること、少なくとも第２のデジタル変調信号を第１と第２のデジタルキャリアのうちの少なくとも一方と混合し、一対のデジタル出力ｉｎ１とｉｎ２のうちの少なくとも１つを生成すること、並びにデジタル出力をマイクロ波周波数にアップ変換（up-convert）して、一対のオフセットされたマイクロ波信号を生成すること、及び一対のオフセットされたマイクロ波信号を一対のマイクロ波注入ポートに適用することを含む。
【００１６】
一実施形態では、該方法が、第１と第２のデジタル変調信号を第１と第２のデジタルキャリアのうちのそれぞれのものと混合して、一対のデジタル出力ｉｎ１とｉｎ２のうちのそれぞれのものを生成することを更に含む。
【００１７】
一実施形態では、該方法が、第１のデジタルキャリア信号を出力ｉｎ１として生成すること、第１と第２のデジタルキャリアを第１と第２のデジタル変調信号のうちのそれぞれのものと混合すること、及び対応する積を加えて出力ｉｎ２を生成することを更に含む。
【００１８】
ダイレクトアップコンバージョンを採用する更なる態様によれば、プラズマリアクタは、加工対象物処理チャンバを覆う円筒形状マイクロ波キャビティと、円筒形状マイクロ波キャビティの側壁内にある角度で間隔を空けられた第１と第２の接続開口と、マイクロ波周波数を有し、且つ、第１と第２の接続開口のうちのそれぞれものに接続されたマイクロ波出力を備えた、マイクロ波源とを備える。マイクロ波源は、低速回転周波数に対応する周波数を有するデジタル変調信号の位相内（in-phase）構成要素１‐Ａと直角位相（quadrature）構成要素１-Ｂの源、位相内と直角位相の構成要素１‐Ａと１‐Ｂを受信するように接続され、対応するアナログ出力ｉｎ１とｉｎ２を有する、デジタルアナログコンバータ、及びアップコンバータを備え、アップコンバータは、（ａ）アナログ出力ｉｎ１とマイクロ波周波数の位相内構成要素とのそれぞれの入力、及びマイクロ波出力のうちの第１のものに対応する第１の積出力を備えた、第１のコンビナ機能、並びに（ｂ）アナログ出力ｉｎ２とマイクロ波周波数の位相内構成要素とのそれぞれの入力、及び第２の積出力を備えた、第２のコンビナ機能を備える。
【００１９】
一実施形態では、第２の積出力が、マイクロ波出力のうちの第２のものに接続されている。
【００２０】
異なる一実施形態では、マイクロ波源が、一定信号Ａの源を更に備え、アップコンバータが、一定信号Ａを受信するように接続された１つの入力、マイクロ波周波数の直角位相構成要素を受信するように接続された別の１つの入力、及び第３の積出力を有する、第３のコンビナ機能、並びにそれぞれ第２と第３の積出力に接続された入力、及び、マイクロ波出力のうちの第２のものに接続された合計出力を有する、加算器機能を更に備える。
【００２１】
一実施形態では、デジタル変調信号の位相内構成要素の源が、デジタル変調信号と一定信号Ａの合計を生成する。
【００２２】
一実施形態では、位相内と直角位相の構成要素が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む。一実施形態では、デジタル変調信号の位相内構成要素の源が、コサイン形の構成要素Ｉの連続的なサンプルを含む第１のＲＡＭを備え、デジタル変調信号の直角位相構成要素の源が、サイン形の構成要素Ｑの連続的なサンプルを含む第２のＲＡＭを備え、及び、ロークロックポインタが、低速回転周波数に同期したＩとＱの連続的なサンプルに向けられている。
【００２３】
一実施形態では、アップコンバータが、マイクロ波周波数と等しい出力周波数を有する。
【００２４】
一実施形態では、各コンビナ機能が、その入力における信号の積を生成するように適合されている。
【００２５】
一実施形態では、角度が９０度である。
【００２６】
一実施形態において、プラズマリアクタは、ユーザが低速回転周波数を指定することを可能にするためのユーザインターフェースを更に備える。一実施形態において、ユーザインターフェースは、ユーザがそれぞれのマイクロ波出力の間の位相差を指定することを更に可能にする。
【００２７】
更なる一態様によれば、プラズマリアクタでは、円筒形状マイクロ波キャビティが加工対象物処理チャンバを覆い、円筒形状マイクロ波キャビティの壁内の第１と第２の接続開口が、ある角度によって間隔を空けられている。マイクロ波源は、マイクロ波周波数を有し、第１と第２の接続開口のうちのそれぞれのものに接続されたそれぞれのマイクロ波出力を備え、マイクロ波源は、低速回転周波数に対応する周波数を有するデジタル変調信号の位相内構成要素２‐Ａと直角位相構成要素２‐Ｂの源、位相内と直角位相の構成要素２‐Ａと２‐Ｂを受信するように接続され、且つ、対応するアナログ出力２‐ｌｉｎと２‐Ｑｉｎを有する、デジタルアナログコンバータ、及びアップコンバータを更に備え、アップコンバータは、（ａ）一定信号Ａとマイクロ波周波数の位相内構成要素との積に対応し、マイクロ波出力の第１のものに接続された、第１のコンビナ出力、（ｂ）アナログ出力２‐ｌｉｎとマイクロ波周波数の位相内構成要素との積に対応する第２のコンビナ出力、（ｃ）アナログ出力２‐Ｑｉｎとマイクロ波周波数の直角位相構成要素との積に対応する第３のコンビナ出力、及び第２と第３のコンビナ出力とマイクロ波出力の第２のものに接続された合計出力とを含む入力を有する加算器を備える。
【００２８】
一実施形態では、位相内と直角位相の構成要素が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む。一実施形態では、デジタル変調信号の位相内構成要素の源が、コサイン形の構成要素Ｉの連続的なサンプルを含む第１のＲＡＭを備え、デジタル変調信号の直角位相構成要素の源が、サイン形の構成要素Ｑの連続的なサンプルを含む第２のＲＡＭを備え、及び、ロークロックポインタが、低速回転周波数に同期したＩとＱの連続的なサンプルに向けられる。
【００２９】
ある角度によってオフセットされた一対のマイクロ波注入ポートを有するキャビティ内のマイクロ波周波数の回転しているマイクロ波フィールドを生成する方法は、低速回転周波数に対応する周波数の変調信号の位相内と直角位相の構成要素のうちの少なくとも一方を生成すること、マイクロ波周波数の位相構成要素又は直角位相構成要素のうちの少なくとも一方を用いて、変調信号の位相内構成要素と直角位相構成要素の組み合わせを生成すること及びその組み合わせから一対の出力信号の生成すること、並びに一対の出力信号を一対のマイクロ波注入ポートに適用することを含む。
【００３０】
一実施形態では、組み合わせを生成することが、変調信号の位相内構成要素とマイクロ波周波数の位相内構成要素との第１の積、及び変調信号の直角位相構成要素とマイクロ波周波数の直角位相構成要素との第２の積を生成することを含む。
【００３１】
一実施形態では、該方法が、以下のうちの１つを更に含む。すなわち、（ａ）第１と第２の積を加算して一対の出力信号のうちの一方を生成すること、又は（ｂ）第１と第２の積を一対の出力信号として提供することである。
【００３２】
一実施形態では、前述の方法が、該方法を実行するようにプログラムされたコンピュータによって実行される。
【００３３】
本発明の例示的な実施形態が得られる方式が細部にわたり理解できるように、上で簡潔に要約された、本発明のより具体的な説明が、添付の図面に示されている本発明の実施形態を参照することによって得られよう。本発明をあいまいにしないために、本明細書では、特定の良く知られたプロセスが説明されないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】一実施形態で採用されるリアクタの正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに対応した平面図である。
【図１Ｃ】点火用電極を含む、図１Ｂの実施形態の変形例を描く。
【図２】一実施形態による、システムのブロック図である。
【図３】図２のシステム内の単一の処理構成要素のブロック図である。
【図４】図３のシステムの一部分のブロック図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｈは、円形キャビティに接続された２つのマイクロ波信号の間のユーザが選択した位相角Φの種々の値に対するマイクロ波フィールド挙動を描く。
【図６】第２の実施形態による、図３のシステムの一部分のブロック図である。
【図７】第３の実施形態による、図３のシステムの一部分のブロック図である。
【図８】ダイレクトデジタルアップコンバージョンを使用して、回転しているマイクロ波フィールドを生成するためのシステムのブロック図である。
【図８Ａ】図８のシステム内で採用されているＤＤＵＰ ＩＣ’ｓに共通している機能性の簡略化されたブロック図である。
【図９】振幅変調のために構成された図８のシステムのＦＰＧＡのブロック図である。
【図１０】位相変調のために構成された図８のシステムのＦＰＧＡのブロック図である。
【図１１】同時発生的な低速及び高速回転モードのために構成された図８のシステムのＦＰＧＡのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると、想定されている。しかしながら、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【００３６】
プラズマがマイクロ波フィールドの高速回転に従うことができない、高いチャンバ圧力でのプラズマ均一性の問題を解決するために、以下で説明される実施形態は、マイクロ波キャビティ励起の新しいモードを提供する。第１のモードは、振幅変調によって励起される低速回転モードである。第２のモードは、位相変調によって励起される低速パルスモードである。これらのモードでは、変調周波数が、通常０．１〜１０００Ｈｚで、任意に低くなり、それは１ｍｓ〜１０ｓの回転周期に対応する。そのような低い回転周波数では、高いチャンバ圧力下での局所的なプラズマが、回転に従うことができ、したがって、プラズマイオン密度の均一な分布が可能である。
【００３７】
図１Ａは、壁１１１によって取り囲まれた処理チャンバ１１０を含み、真空圧力下でのガスと加工対象物１１４を支持するための加工対象物支持体１１２とを含む、プラズマリアクタ１００の簡略化された側面図である。処理チャンバ１１０を覆う円筒形状キャビティ１２０は、側壁１２１ａ、天井１２１ｂ、及び図１Ｂで示されるスロット１２４を有する床１２２によって取り囲まれている。壁１２１ａと１１１は、用途に応じて、金属構造体によって接続され得る。誘電体プレート１３０が、床１２２の下の真空密封を提供する。誘電体プレート１３０は、好ましくは、マイクロ波放射線に対して透明な材料から形成されている。図１Ｃは、床１２２が開口部８１０を有し、補助点火用電極８２０が、（図示せぬ）真空密封を有する開口部８１０内に配置されている、一実施形態を描いている。補助点火用電極８２０は、１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚの範囲内のＲＦ周波数のＲＦ源８３０によって駆動される。ＲＦ源８３０は、（図示せぬ）インピーダンス整合を含み得る。床１２２及び／又は処理チャンバ１１０の壁１１１は、補助点火用電極８２０に対するグランドプレーン（ground plane）として機能し得る。代替的に、補助点火用電極は、更なる開口部及び真空密封を提供することによって、壁１１１に配置され得る。電極８２０とグランドプレーンは、開口部８１０によってのみ分離される。要約すると、グランドプレーン（すなわち、床１２２及び／又はキャビティ１１０の壁１１１）と共に補助点火用電極８２０は、容量的に結合されたＲＦ点火回路を形成し、最終的にマイクロ波電力によって持続されるプラズマの点火を助ける。
【００３８】
図２は、円筒形状キャビティ１２０の中へのデュアルマイクロ波注入のシステムを示している。２つの同一なマイクロ波モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２が、空間的に直交した位置、ＰとＱにおいて円筒形状キャビティ１２０に接続されている。モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２の反対側の端部は、デュアルデジタル位相及び振幅生成器３４０に接続されている。デュアルデジタル位相及び振幅生成器３４０は、マイクロ波シード信号ＲＦ１ｏｕｔとＲＦ２ｏｕｔを、それぞれ、モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２に供給する。各モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２では、インピーダンス整合のために、シード信号が、増幅器３５０によって増幅され、サーキュレーター３５２とチューナー３５４、通常は、３‐スタブチューナーに送信される。同軸送信線３５６が、増幅器３５０の出力からチューナー３５４へ、マイクロ波電力を導く。この実施例では、同軸から導波管への変圧器（coaxial-to-waveguide transformer）３５８が、チューナー３５４と円筒形状キャビティ１２０の接続開口３６０との間に挿入されている。しかし、接続開口の代わりにポール又はループアンテナが採用されるならば、変圧器３５８は必要とされない。疑似負荷３６２が、増幅器３５０を保護するために反射した電力がダンプされ得る、サーキュレーター３５２の１つのポートに接続されている。マイクロ波は、各モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２の接続開口３６０を通して、円筒形状キャビティ１２０の中へ導入され、円筒形状キャビティ１２０内のＴＥ１１１モードを励起する。図２では、θが方位角座標を示し、θ＝０はポイントＰにあり、θ＝π／２はＱにある。φは、マイクロ波シード信号ＲＦ１ｏｕｔに対するマイクロ波シード信号ＲＦ２ｏｕｔの一時的な位相角差を示す。
【００３９】
振幅変調による低速回転のモード
ＴＥ１１１モードは、デュアルデジタル位相及び振幅生成器３４０の所与の角周波数ωにおける円筒形状キャビティ１２０の半径と高さの適正な選択によって提供され得る。マイクロ波が、この状態でＰにおける接続開口を通して注入されたときに、時計回りと反時計回りに回転する波が、同時に等しい可能性で起動される。位置（ｒ、θ、ｚ）におけるＴＥ１１１モードの軸方向磁場構成要素のＨｚが、以下のように第１種のベッセル関数Ｊ１を使用して書かれ得る。すなわち、
2020053396.tif 000003
ここで、Ａは振幅であり、βはキャビティの高さによって決定された軸波数（axial wave number）であり、及び、κは、κ２＝（ω／ｃ）２−β２によって規定された径波数（radial wave number）である。ｒ及びｚの固定された位置を考慮すると、数式（１）は、以下のように正規化された形態で書き直され得る。すなわち、
2020053396.tif 000004
【００４０】
同じやり方で、位置Ｑにおける接続開口から起動された波が、位相遅延φを用いて以下のように書かれ得る。すなわち、
2020053396.tif 000005
【００４１】
キャリア周波数ωの位相内注入（φ＝０）の場合に、ＰとＱからの同時のデュアル注入が、結果としてのフィールドを生成する。すなわち、
2020053396.tif 000006
【００４２】
低速回転に対して、振幅ａとｂは、低い角周波数Ωａ（＜＜ω）において、以下のように変調される。すなわち、
2020053396.tif 000007
ここで、γは、変調における位相差である。その後、数式（４）は、以下のように要約される。すなわち、
2020053396.tif 000008
ここで、振幅Ａと位相Ψは、以下によって与えられる。すなわち、
2020053396.tif 000009
γ＝π／２（正の直角位相）の特別な場合では、より単純な関係が適用される。すなわち、
2020053396.tif 000010
γ＝−π／２（負の直角位相）の場合では、数式（７）、（８）、及び（９）が、同様な関係に要約される。すなわち、
2020053396.tif 000011
数式（１０）と（１１）は、それぞれ、低い変調周波数Ωａにおける時計回りと反時計回りのフィールドの回転を表している。
【００４３】
上述したことは、軸方向磁場構成要素Ｈｚによって提供される。しかし、電場のみならず磁場の全ての他の構成要素は、Ｈｚで共に回転する。
【００４４】
数式１０（又は数式１１）によって表される時計回りの回転波を励起するために、ＰとＱから起動される波は、それぞれ、キャリア角周波数ωとγ＝π／２（又は−π／２）とを有する数式５と数式６に比例する形態を有するべきである。すなわち、
2020053396.tif 000012
及び
2020053396.tif 000013
円筒形状キャビティ１２０の内側の波フィールドは、角周波数Ωａで、数式（１３）内の符号に応じた方向（時計回り又は反時計回り）に回転する。Ωに対する初期位相φｌ及びωに対する初期位相φｈを導入して、数式（１２）と（１３）は、より一般的な形態で以下のように表され得る。すなわち、
2020053396.tif 000014
及び
2020053396.tif 000015
ここで、φｌ及びφｈは、任意の初期位相である。一般性を失うことなしに、φｌは、この説明のリマインダーにおいて０に設定され、以下の簡略化を提供する。すなわち、
2020053396.tif 000016
【００４５】
従来のアナログ振幅変調器は、数式（１４）及び（１５）によって表される入力信号を生成することができる。しかし、そのようなアナログ変調器では、回転周波数ｆΩａ＝Ωａ／２πを変更することが難しい。本明細書の実施形態は、この問題を解決するために、異なるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を使用するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのデジタルコントローラを採用して、所望の波形を生成する。しかし、デジタルコントローラ内で数式（１４）と（１５）を実施するために、ｓｉｎΩａｔとｃｏｓ（ωｔ＋φｈ）との間のタイムスケール差が、注意深く考慮されるべきである。さもなければ、望ましくない大量のＲＡＭが、ｃｏｓΩａｔとｓｉｎΩａｔの項を実施するために必要とされ得る。
【００４６】
デュアルデジタル位相及び振幅生成器３４０は、モジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２に提供される、マイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔとＲＦ２ｏｕｔを生成する。一実施形態による、振幅生成器３４０の内部構造が、図３のブロック図によって描かれている。図３の以下の説明は、数式（１４）と（１５）に言及しているが、簡略化のために、プラス符号に対応する数式（１５）のヴァージョンのみが考慮される。システム制御クロックｆｓｙｓとアップコンバージョン周波数ｆｍｉｘＲｅｆが、ＰＬＬ（位相ロックループ）モジュール６００内で生成される。数式（１４）と（１５）に関するφｈ、Ｂ、ｆΩのユーザが選んだ値が、ユーザインターフェースを介して入力される。ユーザインターフェースは、コンピュータ又はＰＣ６０２として実装され得る。ここで、Ｂはａに比例する。それらのデータは、ｆｓｙｓによって駆動されるＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）へ転送される。ＦＰＧＡ６０４は、以下で説明されるやり方において、２つのデジタル信号、すななち、中間周波数のｉｎ１とｉｎ２を生成する。デジタル信号ｉｎ１とｉｎ２は、個別にＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）６０８へ転送される。ＤＡＣ６０８は、デジタル信号ｉｎ１とｉｎ２を、それぞれ、ＢｃｏｓΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）とＢｓｉｎΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）によって規定されたアナログＩＦ（中間周波数）信号へ変換する。中間角周波数は、ωｉｆ＝２πｆｉｆである。２つのアナログＩＦ信号ＢｃｏｓΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）とＢｓｉｎΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）は、アップコンバージョン周波数ｆｍｉｘＲｅｆを使用して、アップコンバータ６１２によって、マイクロ波角周波数ω＝２πｆへアップ変換され、数式（１４）と（１５）の出力信号を生成する。これらの出力信号は、図３でＲＦｏｕｔ１とＲＦｏｕｔ２としてラベルが付けられ、それぞれのモジュールＳｅｔ‐１とＳｅｔ‐２を通して、図２の円筒形状キャビティ１２０の位置ＰとＱにおけるそれぞれの接続開口３６０に接続される。
【００４７】
図４は、ＦＰＧＡ６０４の一実施形態のブロック図である。ＲＡＭ６１０は、システム制御クロックｆｓｙｓを使用して、第１のデジタルＩＦキャリアｃｏｓ（２π・ｎｓｙｓ／Ｎｓｙｓ＋φｈ）を生成する。ここで、Ｎｓｙｓ＝２ｎは、キャリア波係数（carrier wave modulus）であり、ｎｓｙｓは、キャリア波のカウント（count of the carrier wave）である。ｎの値は、ユーザによって選択され、通常、ｎは５から７の範囲内にあり得る。
【００４８】
マイクロ波フィールドの低速回転のために必要な振幅変調波は、所望の低い回転の周波数に対応する周波数ｆｌｃｌｋ（＝ＮｌｃｌｋｆΩ）の低いクロックを使用して、ＲＡＭ６２０と６２２によって生成される。一実施形態では、ｆｌｃｌｋ＝ＮｌｃｌｋｆΩである。通常、Ｎｌｃｌｋ＝２ｍである。整数ｍは、任意である。１つの典型的な選択は、Ｎｓｙｓ＝２ｎ＝Ｎｌｃｌｋである。
【００４９】
ＲＡＭ６２０は、低速波カウントｎｌｃｌｋと低速波係数Ｎｌｃｌｋを有する、以下のような、コサイン形（位相内）の構成要素Ｉを生成する。すなわち、
2020053396.tif 000017
【００５０】
低速波カウントｎｌｃｌｋは、Ｉの連続的なサンプルを記憶するＲＡＭ６２０内の連続的な位置に対するアドレスポインタとして機能する。
【００５１】
ＲＡＭ６２２は、低いクロックカウントｎｌｃｌｋと低いクロック係数Ｎｌｃｌｋに従う、以下のような、サイン形（直角位相）の構成要素Ｑを生成する。すなわち、
2020053396.tif 000018
【００５２】
低いクロックカウントｎｌｃｌｋは、Ｑの連続的なサンプルを記憶するＲＡＭ６２２内の連続的な位置に対するアドレスポインタとして機能する。
【００５３】
デジタル乗算器６３０は、コサイン形の構成要素Ｉを、ＲＡＭ６１０からのデジタルＩＦキャリアと組み合わせて、デジタル信号ｉｎ１を生成する。デジタル乗算器６４０は、サイン形の構成要素Ｑを、ＲＡＭ６１０からのデジタルＩＦキャリアと組み合わせて、デジタル信号ｉｎ２を生成する。
【００５４】
図３を参照して上述されたように、ＤＡＣ６０８は、デジタル信号ｉｎ１とｉｎ２を、それぞれ、ＢｃｏｓΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）とＢｓｉｎΩａｔ・ｃｏｓ（ωｉｆｔ＋φｈ）によって規定されたアナログＩＦ（中間周波数）信号へ変換する。図３を参照して上述されたように、アナログＩＦ信号は、アップコンバータ６０６によって、対応するマイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔとＲＦ２ｏｕｔへアップ変換されるマイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔとＲＦ２ｏｕｔは、図２の円筒形状キャビティ１２０に接続される。
【００５５】
位相変調による低速回転と振動のモード
数式（２）と（３）において一定の振幅ａ＝ｂの場合を考慮すると、結果としてのフィールドは、以下のようになる。すなわち、
2020053396.tif 000019
φ＝±π／２の特別な場合では、数式（１６）が、以下のように要約される。すなわち、
2020053396.tif 000020
【００５６】
数式（１７）は、マイクロ波周波数ωにおける円形時計回り／反時計回りの回転を意味する。この場合に、ＰとＱで注入されたマイクロ波は、それぞれ、数式（１２）と（１３）における接続効果を考慮することによって以下のように表わされる。すなわち、
2020053396.tif 000021
及び
2020053396.tif 000022
任意の位相φの場合には、数式（１６）が、以下のように簡略化される。すなわち、
2020053396.tif 000023
ここで、
2020053396.tif 000024
及び
2020053396.tif 000025
【００５７】
線形位相変調が、以下の数式を導入することによって、数式（１８）〜（２０）の中へ導入され得る。すなわち、
2020053396.tif 000026
そのような場合に、φは、時間にわたり傾斜を付けられ、数式（１９）において表された振幅Ｃは、図５Ａから図５Ｈで描かれたφの連続的な値に対する、極座標でのマイクロ波フィールドの種々の分布を示している。図５Ａから図５Ｈまで、φが時間にわたり傾斜を付けられるに従って、結果としてのマイクロ波フィールド分布は、回転と振動との間で連続的に交互に繰り返すことが見られる。
【００５８】
Ωｐの回転周波数における振動と低速回転は、以下の信号によって、図２の位置ＰとＱにおいてマイクロ波の入力を注入することによって得られる。すなわち、
2020053396.tif 000027
及び
2020053396.tif 000028
この場合に、キャビティ内の波は、周波数Ωｐを有する振動と回転を交互に繰り返し、パルスモードをもたらす。
【００５９】
従来のアナログ位相変調は、数式（２２）を実施する。しかし、Ωｐの選択肢は限られている。数式（２２）と（２３）のデジタル実現では、ωとΩｐの間のタイムスケール差が、考慮されるべきである。数式（２２）と（２３）の信号を生成するために、図３のＦＰＧＡ６０４は、図６で描かれている内部構造を有し、それは、図４の構造の変形例である。図６では、ＲＡＭ６１０、６０２、及び６２２が、図４を参照して上述されたやり方で機能する。図６のＲＡＭ６２３は、定数ａを提供する。図６の実施形態における更なるＲＡＭ６１２は、システム制御クロックｆｓｙｓを使用して、第２のデジタルＩＦキャリアを生成する。すなわち、
2020053396.tif 000029
ここで、Ｎｓｙｓ＝２ｎは、キャリア波係数であり、ｎｓｙｓは、キャリア波のカウントである。
【００６０】
ＲＡＭ６０２と６２２は、ｃｏｓΩｐｔとｓｉｎΩｐｔの数式２３によって表された線形変調を生成する信号を記憶し、Ωｐは、所望の低速回転／振動周波数である。それぞれの変調信号は、互いに余関数である。何故ならば、それらは対応するサインとコサインの項を含んでいるからである。
【００６１】
ＲＡＭ６１０の出力は、デジタル信号ｉｎ１として使用される。デジタル乗算器６６０は、ＲＡＭ６１０と６２０の出力を共に掛け合わせる。デジタル乗算器６６２は、ＲＡＭ６１２と６２２の出力を共に掛け合わせる。加算器６６４は、デジタル乗算器６００、６６２、及び６６３の積を共に加えて、結果としての合計をデジタル信号ｉｎ２として提供する。したがって、デジタル信号ｉｎ１とｉｎ２は、デジタルアナログコンバータ６０８によって、対応するアナログ信号に変換される。対応するアナログ信号は、図４を参照して上述されたやり方で処理され、マイクロ波信号ＲＦｏｕｔ１とＲＦｏｕｔ２を生成する。
【００６２】
３つのモードの重ね合わせ
これまで、３つのモードが説明されてきた。すなわち、（ａ）キャリア周波数としての角周波数ωを有する高速回転のモード（数式（１７‐２）と数式（１７‐３）参照）、（ｂ）角周波数Ω（Ω<<ω）を有する低速回転のモード（数式（１４）と数式（１５）参照）、及び（ｃ）Ωｐ<<ωである角周波数Ωｐを有する低速パルスモード（数式（２２）と（２３）参照）である。例えば、数式（１４）と（１５）の振幅変調では、定数μに対して振幅を（１+μｓｉｎΩａｔ）として変形することができ、位相変調項-Ωｐｔを加えて、以下の組の数式を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000030
この種類のデュアル注入は、上で言及された３つの回転モードを含む。モード（ａ）と（ｂ）を組み合わせたときに、図６のＦＰＧＡは、図７で示される構造に変形される。
【００６３】
ダイレクトデジタルアップコンバージョン
図８から図１１は、中間周波数からのアップコンバージョンの代わりに、ダイレクトデジタルアップコンバージョン（ＤＤＵＰ）を採用する実施形態を示している。図８から図１１の実施形態では、中間周波数に対するコンバージョンが必要でない。ここで説明されるのは、ダイレクトデジタルアップコンバージョンを使用して、図２の円筒形状キャビティ１２０に供給される、マイクロ波信号ＲＦｏｕｔ１とＲＦｏｕｔ２を如何にして生成するかということである。図８のＦＰＧＡ６０４は、そこからマイクロ波フィールド信号ＲＦｏｕｔ１とＲＦｏｕｔ２が生成されるところの、より低い周波数デジタル信号を合成するように適合されている。図８の実施形態では、ＦＰＧＡ６０４が、各より低い周波数振幅変調信号の位相内デジタル構成要素と直角位相デジタル構成要素を生成することができる。各振幅変調信号は、マイクロ波フィールド信号ＲＦｏｕｔ１とＲＦｏｕｔ２のうちの対応する１つの前身（precursor）である。
【００６４】
図８では、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）６０８が、低い周波数デジタル信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ６０８は、それぞれ、デジタル入力１-Ａ、１-Ｂ、２-Ａ、及び２-Ｂと、アナログ出力１-Ｉｉｎ、１-Ｑｉｎ、２-Ｉｉｎ、及び２-Ｑｉｎとを有する。デジタル入力１-Ａ、１-Ｂ、２-Ａ、及び２-Ｂにおけるデジタル信号は、それぞれ、対応するアナログ出力１-Ｉｉｎ、１-Ｑｉｎ、２-Ｉｉｎ、及び２-Ｑｉｎに変換される。
【００６５】
ＲＦｏｕｔ１に対応するデジタル位相内構成要素は、デジタル入力１-Ａに対応し、一方、ＲＦｏｕｔ１に対応するデジタル直角位相構成要素は、デジタル入力１-Ｂに対応する。同様に、ＲＦｏｕｔ２に対応するデジタル位相内構成要素は、デジタル入力２-Ａに対応し、一方、ＲＦｏｕｔ２に対応するデジタル直角位相構成要素は、デジタル入力２-Ｂに対応する。
【００６６】
２つのＤＤＵＰ集積回路（ＤＤＵＰ ＩＣ）が、採用され、低い周波数振幅変調信号を、マイクロ波キャリア周波数ωに、直接的にアップ変換する。ＤＤＵＰＩＣ６０７-１は、アナログ出力１-Ｉｉｎを、マイクロ波周波数ωの位相内構成要素と組み合わせて、第１の積を生成する。ＤＤＵＰＩＣ６０７-１は、更に、アナログ出力１-Ｑｉｎを、マイクロ波周波数ωの直角位相構成要素と組み合わせて、第２の積を生成する。ＤＤＵＰＩＣ６０７-１は、第１と第２の積を加えて、マイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔを生成する。
【００６７】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ出力２-Ｉｉｎを、マイクロ波周波数ωの位相内構成要素と組み合わせて、第３の積を生成する。ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ出力２-Ｑｉｎを、マイクロ波周波数ωの直角位相構成要素と組み合わせて、第４の積を生成する。ＤＤＵＰＩＣ６０７-２は、第３と第４の積を加えて、マイクロ波信号ＲＦ２ｏｕｔを生成する。各ＤＤＵＰ ＩＣのこの機能性は、図８Ａで示され、典型的なＤＤＵＰＩＣ（例えば、ＤＤＵＰＩＣ６０７-１）を、位相内アナログ信号をマイクロ波周波数の位相内構成要素と混合するための混合（ミキサー）機能８０２、直角位相アナログ信号をマイクロ波周波数の直角位相構成要素と混合するための混合機能８０４、及び混合機能８０２と８０４からの２つの積を加えるための加算器８０６を有するものとして描いている。
【００６８】
図８のＦＰＧＡ６０４は、図９で示されるように、ＤＡＣ６０８の４つのデジタル入力１-Ａ、１-Ｂ、２-Ａ、及び２-Ｂのうちのそれぞれものに接続された出力を有する、４つのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６２０、７２０、６２２、及び７２２を含む。図９は、振幅変調によって遅く回転するマイクロ波フィールドを生成するモードを実施するためのＦＰＧＡ６０４の一構成を描いている。
【００６９】
図９のモードでは、ＲＡＭ７２０が、ゼロコンテンツを有し、それによって、ＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ｂには信号が適用されず、一方、ＲＡＭ７２２が、ゼロコンテンツを有し、それによって、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２-Ｂには信号が適用されない。図９のモードでは、ＲＡＭ６２０が、図４を参照して上述されたやり方で動作し、振幅変調信号のデジタル位相内構成要素を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000031
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ａに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力１-Ｉｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号ＢｃｏｓΩａｔに変換する。ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-１は、アナログ変調信号ＢｃｏｓΩａｔを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、マイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔを、以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000032
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００７０】
図９のモードでは、ＲＡＭ６２２が、図４を参照して上述されたやり方で動作し、振幅変調信号のデジタル直角位相構成要素を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000033
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２-Ａに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力２-Ｑｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号ＢｓｉｎΩａｔに変換する。ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ変調信号ＢｓｉｎΩａｔを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、マイクロ波信号ＲＦ２ｏｕｔを、以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000034
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００７１】
図１０は、線形位相変調によって遅く回転するマイクロ波フィールドを生成するモードを実施するためのＦＰＧＡ６０４の一構成を描いている。図１０のモードでは、ＲＡＭ６２０が、定数ａをＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ａに提供し、それは、アナログ出力１-Ｉｉｎに送信される。ＲＡＭ７２０は、ゼロコンテンツであり、それによって、ＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ｂには信号が適用されず、ＤＡＣ６０８の対応するアナログ出力１-Ｑｉｎには信号が存在しない。図１０のモードでは、ＲＡＭ６２２が、図４を参照して上述されたやり方で動作し、振幅変調信号のデジタル位相内構成要素を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000035
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２-Ａに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力２-Ｉｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号ａｃｏｓΩａｔに変換する。ＲＡＭ７２２は、振幅変調信号のデジタル直角位相構成要素を生成する。
2020053396.tif 000036
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２-Ｂに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力２-Ｑｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号ａｓｉｎΩａｔに変換する。
【００７２】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-１は、出力１-Ｉｉｎから受信した定数ａを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、マイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔを、以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000037
ここで、αはミキシングゲインであり、ωはマイクロ波周波数である。
【００７３】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ変調信号ａｃｏｓΩａｔを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、以下の第１の積信号を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000038
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００７４】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、（アナログ出力２-Ｑｉｎにおいて存在する）アナログ変調信号ａｓｉｎΩａｔを、マイクロ波周波数の直角位相構成要素ｓｉｎ（ωｔ+φｈ）と混合して、以下の第２の積信号を生成する。すなわち、
2020053396.tif 000039
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００７５】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、第１と第２の積を加えて、マイクロ波出力信号ＲＦ２ｏｕｔを以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000040
【００７６】
図１１は、それぞれ、周波数ωとΩａにおけるマイクロ波フィールドの高速及び低速回転を生成するモードを実施するためのＦＰＧＡ６０４の一構成を描いている。図１１のモードでは、ＲＡＭ６２０が、定数Ａと振幅変調信号のデジタル位相内構成要素との合計を提供する。すなわち、
2020053396.tif 000041
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ａに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力１-Ｉｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号Ａ+ＢｃｏｓΩａｔに変換する。ＲＡＭ７２０は、ゼロコンテンツであり、それによって、ＤＡＣ６０８のデジタル入力１-Ｂには信号が適用されず、ＤＡＣ６０８の対応するアナログ出力１-Ｑｉｎには信号が存在しない。
【００７７】
図１１のモードでは、ＲＡＭ６２２は、振幅変調信号のデジタル直角位相構成要素を生成する。
2020053396.tif 000042
それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２‐Ａに適用される。ＤＡＣ６０８は、この信号を、アナログ出力２-Ｉｉｎにおいて、アナログ振幅変調信号ＢｓｉｎΩａｔに変換する。ＲＡＭ７２２は、定数Ａを出力する。それは、ＤＡＣ６０８のデジタル入力２-Ｂに適用され、アナログ出力２-Ｑｉｎに渡される。
【００７８】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-１は、アナログ出力１-Ｉｉｎにおけるアナログ変調信号Ａ+ＢｃｏｓΩａｔを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、マイクロ波信号ＲＦ１ｏｕｔを、以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000043
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００７９】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ出力２-Ｉｉｎにおけるアナログ振幅変調信号ＢｓｉｎΩａｔを、マイクロ波周波数の位相内構成要素ｃｏｓ（ωｔ+φｈ）と混合して、第１の積信号αＢｓｉｎΩａｔｃｏｓ（ωｔ+φｈ）を生成し、ここで、αはミキシングゲインである。
【００８０】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、アナログ出力２-Ｑｉｎにおける定数Ａを、マイクロ波周波数の直角位相構成要素ｓｉｎ（ωｔ+φｈ）と混合して、第２の積信号αＡｓｉｎ（ωｔ+φｈ）を生成し、ここで、αはミキシングゲインである。
【００８１】
ＤＤＵＰ ＩＣ６０７-２は、第１と第２の積を共に加えて、マイクロ波出力信号ＲＦ２ｏｕｔを以下のものとして生成する。すなわち、
2020053396.tif 000044
ここで、αはミキシングゲインであり、Ωａはユーザが選択した低速回転の周波数であり、及び、ωはマイクロ波周波数である。
【００８２】
以上の実施形態は、上述した一実施形態の機能を実行するための実行可能な指示命令を記憶し又はアクセスする、コンピュータ（例えば、コンピュータ６０２）によって実施され得る、指示命令は、ネットワーク若しくはインターネット接続から、ディスクから、又は他の適切な媒体からアクセスされ得る。コンピュータによるアクセスを、機能又は方法を実行するための実行可能な指示命令に提供することによって、コンピュータは、機能又は方法を実行するようにプログラムされ得ると考えられている。
【００８３】
利点
本明細書の実施形態は、プラズマ源のマイクロ波フィールドを回転させることによって、チャンバ圧力の広い範囲にわたり均一な処理結果を提供する。マイクロ波の回転は、デジタルに合成され、それによって、回転周波数が、高いチャンバ圧であってさえもプラズマが回転に従うことを可能にするために所望の低さに設定され得る。
【００８４】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる実施形態を考案することもでき、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
2020053396.tif 000045
【図１Ｂ】
2020053396.tif 000046
【図１Ｃ】
2020053396.tif 000047
【図２】
2020053396.tif 000048
【図３】
2020053396.tif 000049
【図４】
2020053396.tif 000050
【図５】
2020053396.tif 000051
【図６】
2020053396.tif 000052
【図７】
2020053396.tif 000053
【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月20日(2019.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物処理チャンバを覆う円筒形状マイクロ波キャビティであって、前記円筒形状マイクロ波キャビティの側壁内の第１と第２の接続開口がある角度で間隔を空けられている、円筒形状マイクロ波キャビティと、
システムクロック信号を生成するシステム制御クロックと、
マイクロ波周波数を有し、且つ、前記第１と第２の接続開口のうちのそれぞれのものに接続されたそれぞれのマイクロ波出力を有するマイクロ波コントローラを備えた、マイクロ波源とを備え、
前記マイクロ波コントローラが、
前記システムクロック信号を受信し、前記システムクロック信号から２つのデジタル出力を生成するように構成されたデジタル回路であって、前記２つのデジタル出力のうちの少なくとも１つは、前記マイクロ波周波数より低い第１の周波数を有する第１の構成要素と、前記第１の周波数より低い第２の周波数を有する第２の構成要素を含む、デジタル回路と、
前記２つのデジタル出力に接続され、前記２つのデジタル出力に対応する２つのアナログ出力を生成する、デジタルアナログコンバータと、
前記２つのアナログ出力に接続されたアップコンバータであって、前記２つのアナログ出力を前記マイクロ波周波数に変換し、前記マイクロ波出力を提供する、アップコンバータを含む、プラズマリアクタ。
【請求項２】
前記デジタル回路が、前記第２の周波数で第１及び第２のデジタル変調信号を生成し、前記第１の周波数で第１のデジタルキャリア信号を生成するように構成される、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記デジタル回路が、前記第１のデジタル変調信号で前記第１のデジタルキャリア信号を乗算し、前記２つのデジタル出力のうちの第１のものを生成する、第１の乗算器を含む、請求項２に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記デジタル回路が、前記第１のデジタル変調信号で第２のデジタルキャリア信号を乗算し、前記２つのデジタル出力のうちの第２のものを生成する、第２の乗算器を含む、請求項３に記載のリアクタ。
【請求項５】
前記デジタル回路が、前記第１の周波数で第２のデジタルキャリア信号を生成するように構成される、請求項２に記載のリアクタ。
【請求項６】
前記第１のデジタルキャリア信号は、前記２つのデジタル出力のうちの第１のものを提供する、請求項４に記載のリアクタ。
【請求項７】
前記デジタル回路が、
前記第１のデジタル変調信号で前記第１のデジタルキャリア信号を乗算する、第１の乗算器と、
前記第２のデジタル変調信号で前記第２のデジタルキャリア信号を乗算する、第２の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力と前記第２の乗算器の出力とを加算し、前記２つのデジタル出力のうちの第２のものを提供する、加算器と
を含む、請求項６に記載のリアクタ。
【請求項８】
前記デジタル回路が、
前記第１のデジタル変調信号で前記第１のデジタルキャリア信号を乗算する、第１の乗算器と、
定数で前記第１のデジタルキャリア信号を乗算する、第２の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力と前記第２の乗算器の出力を加算し、前記２つのデジタル出力のうちの第１のものを提供する、第１の加算器と
を含む、請求項２に記載のリアクタ。
【請求項９】
前記デジタル回路が、
前記第２のデジタル変調信号で前記第２のデジタルキャリア信号を乗算する、第３の乗算器と、
前記定数で前記第２のデジタルキャリア信号を乗算する、第４の乗算器と、
前記第３の乗算器の出力と前記第４の乗算器の出力を加算し、前記２つのデジタル出力のうちの第２のものを提供する、第２の加算器と
を含む、請求項８に記載のリアクタ。
【請求項１０】
前記第１と第２のデジタル変調信号が、それぞれ、コサイン形の構成要素Ｉとサイン形の構成要素Ｑを含む、請求項２に記載のリアクタ。
【請求項１１】
前記デジタル回路が、
前記コサイン形の構成要素Ｉの連続的なサンプルを含む第１のＲＡＭ、前記サイン形の構成要素Ｑの連続的なサンプルを含む第２のＲＡＭ、及び前記第２の周波数に同期した前記ＩとＱの連続的なサンプルに向けられた第１のクロックカウントを含む、請求項１０に記載のリアクタ。
【請求項１２】
前記デジタル回路が、
前記第１のデジタルキャリア信号の連続的なサンプルを含む第３のＲＡＭ、及び前記第１の周波数に同期した前記デジタルキャリア信号の連続的なサンプルに向けられた第２のクロックカウントを備える、請求項１１に記載のリアクタ。
【請求項１３】
前記角度が９０度である、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項１４】
ユーザが前記第２の周波数を指定することを可能にするためのユーザインターフェースを更に備える、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項１５】
前記システム制御クロックが、前記システムクロック信号を生成する位相ロックループモジュールを含む、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項１６】
前記位相ロックループが、アップコンバージョン周波数でアップコンバージョン信号を生成するように構成され、
前記アップコンバータが、前記アップコンバージョン信号を受信する、請求項１５に記載のリアクタ。
【外国語明細書】
2020053396000001.pdf