(57)【要約】【課題】本発明は、ＲＦ生成器の同調周波数を追尾し、それにより対象周波数から不要な周波数成分を効率よく除去するマルチレート信号処理技術を提供する。【解決手段】  ＲＦプラズマシステムで使用されるＲＦ生成器が提供される。ＲＦ生成器は、同調周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な電力源と、ＲＦ電力信号を検出するように適合され、ＲＦ電力信号を代表するアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、アナログ信号が対象周波数と複数の干渉周波数成分とを含むセンサユニットと、センサユニットからアナログ信号を受信し、対象周波数を通過させ、干渉周波数成分を拒絶する所定帯域幅内にアナログ信号の帯域制限を行うように適合されたセンサ信号処理ユニットとを含む。【選択図】図１
2010212252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦプラズマシステムにおけるＲＦ生成器であって、
同調可能な周波数範囲内での同調周波数においてＲＦ電力信号を生成するように動作可能な電力源と、
前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、前記ＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記アナログ信号が前記電力源の同調周波数に関連する対象周波数成分を有するセンサユニットと、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信し、対象周波数成分を通過させ、干渉周波数成分を拒絶するように調整可能な所定帯域幅内に前記アナログ信号の帯域制限を行うように適合されたセンサ信号処理ユニットと
を具備するＲＦ生成器。
【請求項２】
前記アナログ信号はさらに基本周波数成分と複数のスプリアス周波数成分とを有すると規定され、前記センサ信号処理ユニットの所定帯域幅は、前記基本周波数成分を通過させ、前記複数のスプリアス周波数成分を除去するように調整可能である請求項１に記載のＲＦ生成器。
【請求項３】
前記センサ信号処理ユニットの所定帯域幅は、前記電力源の同調周波数を追尾する請求項１に記載の生成器。
【請求項４】
前記センサ信号処理ユニットは、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するように適合され、前記アナログ信号をデジタル電力信号に変換するように動作可能なＡ／Ｄ変換器対と、
前記Ａ／Ｄ変換器対から前記デジタル電力信号を受信するように適合され、ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を追尾する前記デジタル電力信号からデジタル制御信号を導出するように動作可能なデジタル信号プロセッサと
をさらに含む請求項１に記載のＲＦ生成器。
【請求項５】
前記センサユニットは、ＲＦライン電圧を示すアナログ電圧信号とＲＦライン電流を示すアナログ電流信号とを生成し、前記Ａ／Ｄ変換器対は前記アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に、前記アナログ電流信号をデジタル電流信号に変換する請求項４に記載のＲＦ生成器。
【請求項６】
前記デジタル信号プロセッサは、前記デジタル電圧信号及びデジタル電流信号の各々に対して、同相信号と直角位相信号とを生成する請求項５に記載のＲＦ生成器。
【請求項７】
前記デジタル信号プロセッサは、
デジタル混合信号を生成するように動作可能なデジタル周波数合成器と、
第１デジタル電力信号を処理する第１処理部と、
第２デジタル電力信号を処理する第２処理部と
をさらに具備し、前記各処理部は、
前記デジタル混合信号と１つの前記デジタル電力信号を受信するように適合され、前記デジタル混合信号と前記１つのデジタル電力信号を結合して複素座標信号を形成するように動作可能なデジタル複素混合器と、
前記複素座標信号を受信するように適合され、前記複素座標信号のデータレートを減少するように動作可能なデシメーションモジュールと、
前記デシメーションモジュールから下方変換された複素座標信号を受信し、前記下方変換された複素座標信号の周波数応答を形成するように適合されたローパスフィルタと
を含む請求項４に記載のＲＦ生成器。
【請求項８】
前記デシメーションモジュールはさらに、カスケードインテグレータコームフィルタとして規定される請求項７に記載のＲＦ生成器。
【請求項９】
前記デジタル周波数合成器のデジタル混合信号は、前記電力源の同調周波数と相関関係を有する請求項７に記載のＲＦ生成器。
【請求項１０】
前記デジタル信号プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイにおいて少なくとも部分的には実行される請求項５に記載のＲＦ生成器。
【請求項１１】
プラズマ室と、
前記プラズマ室へＲＦ電力信号を送信するＲＦ生成器と、
前記ＲＦ生成器と前記プラズマ室との間に介在し、前記ＲＦ生成器と前記プラズマ室との間でインピーダンスの整合をとる整合ネットワークと
を具備するＲＦプラズマシステムであって、前記ＲＦ生成器は、
同調可能周波数範囲内での同調周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な同調可能電力源と、
前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、前記ＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記アナログ信号が基本周波数成分と複数の干渉周波数成分とを有するセンサユニットと、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信し、基本周波数成分を通過させ、干渉周波数成分を拒絶するように調整可能な所定帯域幅内に前記アナログ信号の帯域制限を行うように適合されたセンサ信号処理ユニットと
をさらに具備するＲＦプラズマシステム。
【請求項１２】
ＲＦプラズマシステムにおけるＲＦ生成器であって、
第１固定周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な第１電力源と、
第２固定周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な第２電力源と、
前記第１及び第２電力源の１つにより生成された前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、前記ＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記アナログ信号が前記電力源の固定周波数に関連する対象周波数と複数の干渉周波数成分とを有するセンサユニットと、
デジタル領域において実行され、前記センサユニットから前記アナログ信号を受信し、前記アナログ信号を、前記対象周波数を通過させ、干渉周波数成分を拒絶する所定帯域幅内に帯域制限するように適合されたセンサ信号処理ユニットと
を具備するＲＦ生成器。
【請求項１３】
前記複数のスプリアス周波数成分の少なくともいくつかは、前記第１及び第２電力源からのＲＦ電力信号の相互変調に起因する請求項１２に記載のＲＦ生成器。
【請求項１４】
前記センサ信号処理ユニットは、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するように適合され、前記アナログ信号をデジタル電力信号に変換するように動作可能なＡ／Ｄ変換器対と、
前記Ａ／Ｄ変換器対から前記デジタル電力信号を受信するように適合され、ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を追尾する前記デジタル電力信号からデジタル制御信号を導出するように動作可能なデジタル信号プロセッサと
をさらに含む請求項１２に記載のＲＦ生成器。
【請求項１５】
前記センサユニットは、ＲＦライン電圧を示すアナログ電圧信号とＲＦライン電流を示すアナログ電流信号とを生成し、前記Ａ／Ｄ変換器対は前記アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に、前記アナログ電流信号をデジタル電流信号に変換する請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【請求項１６】
前記デジタル信号プロセッサは、前記デジタル電圧信号及びデジタル電流信号の各々に対して、同相信号と直角位相信号とを生成する請求項１５に記載のＲＦ生成器。
【請求項１７】
前記デジタル信号プロセッサは、
デジタル混合信号を生成するように動作可能なデジタル周波数合成器と、
第１デジタル電力信号を処理する第１処理部と、
第２デジタル電力信号を処理する第２処理部と
をさらに具備し、前記各処理部は、
前記デジタル混合信号と１つの前記デジタル電力信号とを受信するように適合され、前記デジタル混合信号と前記１つのデジタル電力信号とを結合して複素座標信号を形成するように動作可能なデジタル複素混合器と、
前記複素座標信号を受信するように適合され、前記複素座標信号のデータレートを減少するように動作可能なデシメーションモジュールと、
前記デシメーションモジュールから下方変換された複素座標信号を受信し、前記下方変換された複素座標信号の周波数応答を形成するように適合されたローパスフィルタと
を含む請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【請求項１８】
前記デシメーションモジュールはさらに、カスケードインテグレータコームフィルタとして規定される請求項１７に記載のＲＦ生成器。
【請求項１９】
前記デジタル周波数合成器のデジタル混合信号は、前記電力源の同調周波数と相関関係を有する請求項１７に記載のＲＦ生成器。
【請求項２０】
前記デジタル信号プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイにおいて少なくとも部分的には実行される請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【請求項２１】
ＲＦ生成器により生成された無線周波数（ＲＦ）電力信号を追尾するデジタル制御信号の生成方法であって、
前記ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成する工程であって、前記アナログ信号が前記ＲＦ生成器の同調周波数に関連する対象周波数を有する工程と、
前記アナログ信号をデジタル電力信号に変換する工程と、
周波数設定点と一致するデジタル混合信号を生成する工程と、
前記デジタル混合信号と前記デジタル電力信号とを結合してデジタル複素座標信号を形成する工程と、
前記デジタル複素座標信号に関連するデータレートを減少する工程と、
前記デジタル複素座標信号の周波数応答を形成することにより、ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を追尾するデジタル制御信号を導出する工程と
を含むデジタル制御信号の生成方法。
【請求項２２】
前記デジタル混合信号を生成する工程は、前記周波数設定点と前記ＲＦ生成器の同調周波数とが相関関係を有するようにする工程をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に、周波数同調が可能なソースを採用したＲＦプラズマシステムに関し、特にＲＦ生成器の同調周波数を追尾し、効率よく不要周波数成分を除去するマルチレート信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
半導体業界において、プラズマエッチングは半導体回路の製造には不可欠となっている。実際、エッチャーは、比較的直線に近い垂直エッジが必要な場合、半導体の処理において頻繁に使用される。例えば、ＭＯＳトランジスタのポリシリコンゲートのエッチングを行うときに、ポリシリコンのアンダーカッティングはトランジスタの動作に悪影響を及ぼし得る。アンダーカッティングは、液体エッチング法が使用される場合にしばしば直面する。その結果、プラズマエッチングのような他のエッチング技術が発展してきた。電界により加速されたイオンを使用するプラズマエッチングは、水平に露出された表面のみのエッチングを行う傾向があり、それゆえアンダーカッティングを回避できる。
【０００３】
プラズマエッチング処理（他のいかなるプラズマ処理と同様）を効率よく行うためには、プラズマ室へ供給される電力を正確に制御することが強く望まれる。電力を制御するための厳密な条件は、エッチング処理が複雑になるにつれて発展してきた。その結果、プラズマ室へ実際に供給されている電力を監視するための種々の制御技術が採用されている。
【０００４】
従来の制御方法はさまざまな理由で、プラズマ処理の増加しつつある厳密な許容誤差の条件を満たすことができなかった。特にその１つの理由は、プラズマ室へ供給されるＲＦ電力が典型的に、複数の基本周波数を、その対応する高調波と共に含むということがある。例えば、プラズマ室へ印加される電圧は２ＭＨｚと２７ＭＨｚの両方の基本周波数を有する可能性があるが、２ＭＨｚの信号は、４ＭＨｚ、６ＭＨｚ、８ＭＨｚなどの高調波を含む。さらに、２７ＭＨｚの信号は、２５ＭＨｚ、２３ＭＨｚなどの相互変調生成物を含む。これは、ソースにより供給されるエネルギー量に関する情報が、高調波や相互変調生成物により歪められる可能性があり、そのためにこれらの周波数を正確な測定のために制限、あるいは除去することが必要になるので、非常に重要である。マルチレート処理には、この不要な周波数成分を大幅に減少するという処理上の重要な有利さがある。処理上の有利さとは、帯域外のノイズの除去である。これは、対象周波数が入力信号よりも狭い帯域幅を占める場合に起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＲＦ生成器の同調周波数を追尾し、それにより対象周波数から不要な周波数成分を効率よく除去するマルチレート信号処理技術を提供する。この方法は、センサと信号処理ユニットとの間のどんなフィルタ素子の設計仕様でも大幅に緩和する。この方法はまた、精度の向上と設置面積の縮小という直接のメリットももたらす。この方法は、種々のＲＦセンサに適用可能である。
【０００６】
本発明はまた、周波数同調可能なソースを採用するＲＦプラズマシステムに関しても重要な意味を有する。周波数同調可能なシステムにおけるＲＦ生成器は、電力移送を最大にするためにそれ自体の周波数を調整する。周波数が調整されると、同調周波数が対象周波数を通過させ、他を除去するために、通過幅の測定領域もまたそれに伴いシフトする必要がある。本発明は、ＲＦ生成器の同調周波数をコヒーレントに追尾する。
【０００７】
本発明によるさらなる効果は、複数のＲＦ周波数源を利用するプラズマシステムにおいて得られる。複数のＲＦ周波数源の場合には、相互変調生成物が測定回路の周波数帯域に存在することがよくある。この結果は高周波数ＲＦ源の帯域幅の測定が、周波数源の相互変調生成物を超える場合にもたらされる。マルチレート処理法は、帯域外の信号を大幅に減衰させ、測定の精度に与えるこれらの相互変調生成物の効果を除去する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明によれば、ＲＦ生成器はＲＦプラズマシステムにおける使用のために提供される。ＲＦ生成器は、同調周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な電力源と、ＲＦ電力信号を検出するように適合され、ＲＦ電力信号を代表するアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、アナログ信号が対象周波数と複数の干渉周波数成分とを含むセンサユニットと、センサユニットからアナログ信号を受信し、アナログ信号を、対象周波数を通過させ、干渉周波数成分を拒絶する所定帯域幅内に帯域制限するように適合されたセンサ信号処理ユニットとを含む。センサ信号ユニットはデジタルドメインで実行されることが好ましい。
【０００９】
本発明、その目的及び利点のより完全な理解のために、下記の仕様と添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】単一電力源のＲＦプラズマシステムの一例を示す図である。
【図２】本発明のセンサ信号処理ユニットに対するハードウェアアーキテクチャの一例を示す図である。
【図３】本発明のセンサ信号処理ユニットに対する信号処理技術を例示する図である。
【図４】本発明のセンサ信号処理ユニットにおけるデシメーション処理を実行するために使用される従来のデシメータ構成のブロック図である。
【図４】本発明のセンサ信号処理ユニットにおけるデシメーション処理を実行するために使用されるカスケードインテグレータコームフィルタのブロック図である。
【図５】種々のデシメーションファクタに対するカスケードインテグレータコームフィルタの周波数応答を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好ましい実施形態の詳細な説明
一例としての単一源ＲＦプラズマシステム１０を図１に示す。ＲＦプラズマシステム１０はＲＦ生成器１２と、整合ネットワーク１４と、当業界で周知のプラズマ室１６とを具備する。下記の説明は、単一源システムを参照して行うが、本発明のより広い態様は、２つ以上のＲＦ生成器を有するＲＦプラズマシステムへ適用可能であることは容易に理解される。
【００１２】
ＲＦ生成器１２はさらに、ＲＦ電力源２２と、ＲＦセンサ２４と、センサ信号処理ユニット２６を含む。動作中、ＲＦ電力源２２は、整合ネットワーク１４を介してプラズマ室１６への出力であるＲＦ電力信号を生成するように動作可能である。ここで、生成器の主要構成要素のみが検討されるが、生成器の実行するには他の既知の構成要素が必要であることに留意されたい。
【００１３】
ＲＦセンサ２４はＲＦ電力源２２と整合ネットワークの間に介在され、ＲＦ電力源２２により出力されたＲＦ電力信号を検出する。ＲＦセンサ２４は一般に、ＲＦ電力信号を代表するアナログ信号を生成するように動作可能で、その信号は今度は、ＲＦ電力源２２への制御信号として使用される。１つの実施例においては、ＲＦセンサ２４は、電圧プローブと電流プローブを具備し、センサ出力がＲＦライン電圧とＲＦライン電流をそれぞれ示す。別の実施例においては、ＲＦセンサは、その出力が順方向電力と反射電力に対応する指向性センサとして規定される場合もある。いずれにせよ、ＲＦセンサ２４からの２つの出力信号は、好ましくは、センサ信号処理ユニット２６への入力として機能する。センサ出力は５０オームの送信ラインを介してセンサ信号処理ユニット２６へ接続される。送信ラインの選択は、下記の原則に従っている限り任意である。つまり、良好な波形再現性が、ライン及び終端の注意深いインピーダンス整合により維持され、干渉信号の良好な減衰が、外部の電磁的干渉を拒絶する適切なシールド及び構造により維持される限り、送信ラインの選択は任意である。センサ信号処理は特別なセンサ構成に多少依存するが、本発明におけるセンサ信号処理方法のより広い態様は、異なるタイプのセンサ構成に適用可能であることは容易に理解される。
【００１４】
本発明によれば、センサ信号処理ユニット２６は、ＲＦセンサからのアナログ信号を受信し、ＲＦ電力源２２により生成されたＲＦ電力信号の同調周波数を追尾するデジタル制御信号を出力するように適合される。ＲＦセンサから受信したアナログ信号は、対象周波数と複数の干渉周波数成分または他の不要なスプリアス周波数成分を含むであろうことは理解される。動作中、センサ信号処理ユニット２６は、対象周波数を通過させ、干渉周波数成分を拒絶する所定帯域幅にアナログ信号の帯域制限を行う。対象周波数は、電力の同調周波数における基本周波数成分であることが好ましいが、対象周波数もまた同調周波数に関連する他の周波数成分を含む可能性があることが想像される。同調可能なＲＦ電力源の場合、所定帯域幅は、後述するように、対象周波数を通過させるように調整可能である。センサ信号処理ユニット２６は局所的またはＲＦセンサ２４から離れて位置する可能性があることも想像される。
【００１５】
図２を参照して、一例としてのセンサ処理ユニット２６を実行するためのハードウェアアーキテクチャ３０が例示される。各センサ出力は、初期においてアンチエイリアシングフィルタ３２にかけられる。アンチエイリアシングフィルタの目的は、対象信号の周波数の帯域制限を行うことである。フィルタの最小帯域幅は、典型的にはＲＦ電力源の動作周波数帯域と同等である。フィルタに先立つセンサ出力信号の減衰は、出力信号の振幅に依存して必要になる場合もある。そうでなければ、これらのアンチエイリアシングフィルタ３２の設計仕様は、さらなる帯域制限がデシメーション処理中に達成されるので、重要でなくなってしまう。
【００１６】
各アンチエイリアシングフィルタ３２は今度は、高速アナログツーデジタル（Ａ／Ｄ）変換器対３４に接続される。Ａ／Ｄ変換器３４は、各フィルタからの各信号出力を同時にサンプリングすることにより対として機能する。その後、Ａ／Ｄ変換器対３４はアナログ入力信号を対応するデジタル電力信号に変換する。入力信号のスペクトルには、ナイキスト範囲（サンプルレートの１／２）またはそれ以上の範囲にあるアンチエイリアシングフィルタの通過帯域における周波数が含まれる。これは、変換器の帯域幅がサンプルレートよりも大きいので達成可能である。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器対３４からの出力はその後、大規模集積回路（ＬＳＩ）用のプログラマブルデバイスに接続される。１つの実施例においては、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）３６はＡ／Ｄ変換器対３４により出力されるデジタル信号を受信する。ＦＰＧＡ３６の主な目的は、Ａ／Ｄ変換器対３４のサンプルレートを、デジタル信号プロセッサ３８により管理可能なデータレートに減少することである。信号処理ユニットがプラズマＲＦ生成器の制御ループ中に大きな群遅延をもたらさないということは重要なことである。従って、デシメーションファクタの基準は、制御ループに対する最適な群遅延とセンサの測定精度に対する十分な帯域制限を提供することにある。
【００１８】
実施形態において、センサ信号処理ユニット２６は図３で示したように、マルチレート信号処理技術を採用して、対象周波数から不要な周波数成分を効率よく除去する。例えば、２つ以上の電力源を有するＲＦ生成器の場合、センサ信号処理ユニット２６の帯域幅は、２つの電力源のうちの１つに関連する対象周波数を通過させ、２つの電力源からの電力信号の相互変調によるスプリアス周波数成分を除去するように設計される。マルチレート信号処理は、好ましくは、デジタル周波数合成器４２、一対のデジタル混合モジュール４４、一対のデシメーションモジュール４６、及び一対のローパスフィルタ４８を使用して、デジタルドメインにおいて実行される。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器対３４から取得されたデジタル信号は、一対のデジタル混合モジュール４４に印加される。各デジタル混合モジュール４４はまたデジタル周波数合成器４２から２つの入力を受信する。一般に、デジタル周波数合成器４２はデジタル混合信号を生成する。特に、デジタル周波数合成器は、対象周波数と相関関係を有する周波数設定点を代表する正弦及び余弦波形を生成する。１つの実施例では、周波数設定点は、ＲＦ電力源を駆動する周波数源から受け取る周波数オフセットである。このように、周波数の追尾技術はコヒーレントである。種々の自律周波数追尾技術と同様に他のコヒーレントな周波数追尾技術も本発明の範囲となるのは容易に理解される。
【００２０】
各デジタル混合モジュール４４は、デジタル周波数合成器４２から受信したデジタル混合信号とＡ／Ｄ変換器対３４から受信したデジタル電力信号とを結合するように動作可能である。そのために、各デジタル混合モジュールは２つのデジタルマルチプライヤを含む。さらに、デジタル混合モジュール４４はＡ／Ｄ変換器対３４と同じサンプルレートで動作する。各デジタル混合モジュール４４からの結果は、サンプルされた入力信号及びデジタル周波数合成器により提供された信号に含まれる周波数の合計及び差により構成されるスペクトルである。
【００２１】
サンプルレートの、管理可能なデータレートへの変換はデシメーションモジュール４６で行われる。デシメーションはよく知られた、信号のデータレートを減少する処理である。従来のデシメータの構成を図４に示す。これはデシメーションの認められる方法ではあるが、この構成は実行を困難にする種々の制限をもたらす。これらの制限には、高速倍率器の数がローパスフィルタの数と同じオーダーとなるということ、フィルタ係数に対する保管条件、及びローパスフィルタの実行に対して局所的なタイミングが重要ということが含まれる。
【００２２】
他のデシメーション構成を図５に示す。特に、デシメーションはカスケードインテグレータコーム（ＣＩＣ）フィルタ４０を介して達成される。ＣＩＣフィルタ４０の周波数応答は設計パラメータＫ、Ｎ、Ｒに依存する。Ｋはフィルタのステージ数を与える。フィルタは与えられたＫに対して、Ｋ個のインテグレータステージとＫ個のコームフィルタステージが存在するように対照的であることが好ましい。Ｎはコームフィルタのフィードバックにおける遅延要素である。Ｒはデシメーションファクタである。与えられたＲに対して、サンプルレートはデータレート（サンプルレート／Ｒ）に減少される。図解のため、遅延要素Ｎが１の場合の、第５段階のＣＩＣフィルタの種々のデシメーションファクタに対する周波数応答をプロットしたものを図６に示す。デシメーションファクタの増加に従って、データレートは比例して減少し、帯域制限は増加する。当業者であれば、他のデシメーション構成（例えば、多相分解（ｐｏｌｙｐｈａｓｅ  ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ））もまた本発明の範囲に入ることは容易に認識されよう。
【００２３】
図３に戻り、一対のローパスフィルタ４８はデシメーション処理の直後に続く。ローパスフィルタは、ＣＩＣフィルタ４０の出力であるスペクトルの形成機能を提供する。例えば、１９タップ半値帯域フィルタがこの目的で使用されることもある。センサ信号処理ユニット２６へ入力される各デジタル電力信号に対して、出力は同相（Ｉ）信号及び直角位相（Ｑ）信号で示される。これらの出力信号はＰＲ電力源２２に対する制御フィードバック信号として機能する場合もあるということは、容易に理解される。さらに、他のタイプの制御フィードバック信号がこれらの出力信号から導出される可能性があり、制御フィードバック信号のタイプは、ＲＦ生成器１２に採用されたセンサ２４のタイプに依存する可能性があるということも容易に理解される。
【００２４】
自律周波数追尾の場合、周波数設定点は、いずれかのサンプルされた入力信号の時間に関する導関数を求めることにより導出される。この導関数の結果は、複素座標システムを介して、回転レート提供する。このレートは、サンプルされた入力信号に含まれる対象周波数とデジタル周波数合成器の間の差に対するデシメートされた周波数に直接比例する。この周波数がＲＦ周波数同調システムにおいて変化すると、デジタル周波数合成器の設定点はＣＩＣフィルタ通過帯域に対象周波数を維持するように調整される。導出された周波数はまた、いずれかのサンプルされた入力信号の各出力の時間に関する導関数にフィルタをかけたバージョンでもあり得る。例えば、導関数は各出力信号に対して、時間に関して計算され、線形（平均）または非線形（中央値）フィルタにかけられる。
【００２５】
上記の信号処理方法は、プログラマブルデジタル信号プロセッサ、大規模集積回路用プログラマブルデバイス、またはその組合せにおいて実行され得る。ＬＳＩによる方法は平行処理により得られる速度に対しては好ましいが、ＤＳＰによる方法は、データの変換及び適切な較正ファクタの適用には好ましい。
【００２６】
総論として、本発明は、センサ信号の測定における歪みを削除するための効果的かつ効率的な狭通過帯域フィルタを提供する。ＲＦプラズマシステムに関連する相互変調生成物及び環境ノイズは大幅に減衰される。提案された実行には、効率的にデジタル論理が使用され、それによって、より少ない設置面積が達成される。同様のアナログによる方法はしばしば、構成部品の調整及び／または異なる構成部品を要求する。提案されたデジタルによる実行は、最小の長期間ドリフトを有し、異なるアプリケーションにも容易に適合され得る。
【００２７】
本発明は、現在のところ好ましい実施形態において説明したが、本発明が添付の特許請求の範囲で記載された発明の精神を逸脱することなく変形が可能であることは理解されるであろう。
【図１】
2010212252.tif 000003
【図２】
2010212252.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010212252.tif 000007
【図６】
2010212252.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月2日(2010.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】単一電力源のＲＦプラズマシステムの一例を示す図である。
【図２】本発明のセンサ信号処理ユニットに対するハードウェアアーキテクチャの一例を示す図である。
【図３】本発明のセンサ信号処理ユニットに対する信号処理技術を例示する図である。
【図４】本発明のセンサ信号処理ユニットにおけるデシメーション処理を実行するために使用される従来のデシメータ構成のブロック図である。
【図５】本発明のセンサ信号処理ユニットにおけるデシメーション処理を実行するために使用されるカスケードインテグレータコームフィルタのブロック図である。
【図６】種々のデシメーションファクタに対するカスケードインテグレータコームフィルタの周波数応答を例示する図である。
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【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】
ＲＦプラズマシステムにおけるＲＦ生成器であって、
同調可能な周波数範囲内での同調周波数においてＲＦ電力信号を生成するように動作可能な電力源と、
前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、前記ＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記アナログ信号が前記電力源の同調周波数に関連する対象周波数成分を有する、センサユニットと、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するよう適合されたセンサ信号処理ユニットであって、当該アナログ信号を所定帯域幅内に帯域制限し、当該所定帯域幅は、前記対象周波数成分を通過させ、かつ、干渉周波数成分を拒絶するように調整可能である、センサ信号処理ユニットと
を具備するＲＦ生成器。
【請求項２】
前記アナログ信号はさらに基本周波数成分と複数のスプリアス周波数成分とを有すると規定され、前記センサ信号処理ユニットの所定帯域幅は、前記基本周波数成分を通過させ、前記複数のスプリアス周波数成分を除去するように調整可能である請求項１に記載のＲＦ生成器。
【請求項３】
前記センサ信号処理ユニットの所定帯域幅は、前記電力源の同調周波数を追尾する請求項１に記載の生成器。
【請求項４】
前記センサ信号処理ユニットは、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するように適合され、前記アナログ信号をデジタル電力信号に変換するように動作可能なＡ／Ｄ変換器対と、
前記Ａ／Ｄ変換器対から前記デジタル電力信号を受信するように適合され、ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を追尾する前記デジタル電力信号からデジタル制御信号を導出するように動作可能なデジタル信号プロセッサと
をさらに含む請求項１に記載のＲＦ生成器。
【請求項５】
前記センサユニットは、ＲＦライン電圧を示すアナログ電圧信号とＲＦライン電流を示すアナログ電流信号とを生成し、前記Ａ／Ｄ変換器対は前記アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に、前記アナログ電流信号をデジタル電流信号に変換する請求項４に記載のＲＦ生成器。
【請求項６】
前記デジタル信号プロセッサは、前記デジタル電圧信号及びデジタル電流信号の各々に対して、同相信号と直角位相信号とを生成する請求項５に記載のＲＦ生成器。
【請求項７】
前記デジタル信号プロセッサは、
デジタル混合信号を生成するように動作可能なデジタル周波数合成器と、
第１デジタル電力信号を処理する第１処理部と、
第２デジタル電力信号を処理する第２処理部と
をさらに具備し、前記各処理部は、
前記デジタル混合信号と１つの前記デジタル電力信号を受信するように適合され、前記デジタル混合信号と前記１つのデジタル電力信号を結合して複素座標信号を形成するように動作可能なデジタル複素混合器と、
前記複素座標信号を受信するように適合され、前記複素座標信号のデータレートを減少するように動作可能なデシメーションモジュールと、
前記デシメーションモジュールから下方変換された複素座標信号を受信し、前記下方変換された複素座標信号の周波数応答を形成するように適合されたローパスフィルタと
を含む請求項４に記載のＲＦ生成器。
【請求項８】
前記デシメーションモジュールはさらに、カスケードインテグレータコームフィルタとして規定される請求項７に記載のＲＦ生成器。
【請求項９】
前記デジタル周波数合成器のデジタル混合信号は、前記電力源の同調周波数と相関関係を有する請求項７に記載のＲＦ生成器。
【請求項１０】
前記デジタル信号プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイにおいて少なくとも部分的には実行される請求項５に記載のＲＦ生成器。
【請求項１１】
プラズマ室と、
前記プラズマ室へＲＦ電力信号を送信するＲＦ生成器であって、
同調可能周波数範囲内での同調周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な同調可能電力源と、
前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、前記ＲＦ電力信号を示すアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記アナログ信号が基本周波数成分と複数の干渉周波数成分とを有する、センサユニットと、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するよう適合されたセンサ信号処理ユニットであって、当該アナログ信号を所定帯域幅内に帯域制限し、当該所定帯域幅は、前記基本周波数成分を通過させ、かつ、干渉周波数成分を拒絶するように調整可能である、センサ信号処理ユニットと
を含む、ＲＦ生成器と、
前記ＲＦ生成器と前記プラズマ室との間に介在し、前記ＲＦ生成器と前記プラズマ室との間でインピーダンスの整合をとる整合ネットワークと
を具備するＲＦプラズマシステム。
【請求項１２】
ＲＦプラズマシステムにおけるＲＦ生成器であって、
第１固定周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な第１電力源と、
第２固定周波数におけるＲＦ電力信号を生成するように動作可能な第２電力源と、
前記第１及び第２電力源の１つにより生成された前記ＲＦ電力信号を検出するように適合され、対応する前記ＲＦ電力信号を示す第１及び第２のアナログ信号を生成するように動作可能なセンサユニットであって、前記第１及び第２のアナログ信号が前記電力源の固定周波数に関連する対象周波数と複数の干渉周波数成分とを有する、センサユニットと、
デジタル領域において実行されるセンサ信号処理ユニットであって、前記センサユニットから前記第１及び第２のアナログ信号を受信し、前記第１及び第２のアナログ信号を、前記対象周波数を通過させ、干渉周波数成分を拒絶する所定帯域幅内に帯域制限するように適合された、センサ信号処理ユニットと
を具備するＲＦ生成器。
【請求項１３】
前記複数のスプリアス周波数成分の少なくともいくつかは、前記第１及び第２電力源からのＲＦ電力信号の相互変調に起因する請求項１２に記載のＲＦ生成器。
【請求項１４】
前記センサ信号処理ユニットは、
前記センサユニットから前記アナログ信号を受信するように適合され、前記アナログ信号をデジタル電力信号に変換するように動作可能なＡ／Ｄ変換器対と、
前記Ａ／Ｄ変換器対から前記デジタル電力信号を受信するように適合され、ＲＦ生成器により生成されたＲＦ電力信号を追尾する前記デジタル電力信号からデジタル制御信号を導出するように動作可能なデジタル信号プロセッサと
をさらに含む請求項１２に記載のＲＦ生成器。
【請求項１５】
前記センサユニットは、ＲＦライン電圧を示すアナログ電圧信号とＲＦライン電流を示すアナログ電流信号とを生成し、前記Ａ／Ｄ変換器対は前記アナログ電圧信号をデジタル電圧信号に、前記アナログ電流信号をデジタル電流信号に変換する請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【請求項１６】
前記デジタル信号プロセッサは、前記デジタル電圧信号及びデジタル電流信号の各々に対して、同相信号と直角位相信号とを生成する請求項１５に記載のＲＦ生成器。
【請求項１７】
前記デジタル信号プロセッサは、
デジタル混合信号を生成するように動作可能なデジタル周波数合成器と、
第１デジタル電力信号を処理する第１処理部と、
第２デジタル電力信号を処理する第２処理部と
をさらに具備し、前記各処理部は、
前記デジタル混合信号と１つの前記デジタル電力信号とを受信するように適合され、前記デジタル混合信号と前記１つのデジタル電力信号とを結合して複素座標信号を形成するように動作可能なデジタル複素混合器と、
前記複素座標信号を受信するように適合され、前記複素座標信号のデータレートを減少するように動作可能なデシメーションモジュールと、
前記デシメーションモジュールから下方変換された複素座標信号を受信し、前記下方変換された複素座標信号の周波数応答を形成するように適合されたローパスフィルタと
を含む請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【請求項１８】
前記デシメーションモジュールはさらに、カスケードインテグレータコームフィルタとして規定される請求項１７に記載のＲＦ生成器。
【請求項１９】
前記デジタル周波数合成器のデジタル混合信号は、前記電力源の同調周波数と相関関係を有する請求項１７に記載のＲＦ生成器。
【請求項２０】
前記デジタル信号プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイにおいて少なくとも部分的には実行される請求項１４に記載のＲＦ生成器。
【外国語明細書】
2010212252000001.pdf