(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ電力供給システム（１０、１００）のためのプラズマインピーダンス整合装置（１３）であって、
ａ．前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）をＲＦ電源（１１）に結合するための第１の電力コネクタ（４０）と、
ｂ．前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）をプラズマ負荷（２０）に結合するための第２の電力コネクタ（４１）と、
ｃ．前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）を、データリンク（４８）を介して前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）に直接結合するためのデータリンクインタフェース（４５）と、
ｄ．前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）を制御し、前記第１の電力コネクタ（４０）からのインピーダンスを前記第２の電力コネクタ（４１）でのインピーダンスに整合させるように構成されるコントローラ（４２）と、
を備え、
ｅ．前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）は、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の少なくとも１つの他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）および／または少なくとも１つのＲＦ電源（１１、１２）のためのマスターとして動作するように構成され、前記コントローラ（４２）は、前記データリンクインタフェース（４５）を介して、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の前記他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）および／またはＲＦ電源（１１、１２）と通信するように構成され、
ｆ．前記マスターとして動作する前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）の前記コントローラ（４２）は、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行し、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行しないのかを決定し、前記マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置（１３）がインピーダンス整合を実行し、かつ前記マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置（１３）は、他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）がスレーブとしてインピーダンス整合を実行するように命令する、
プラズマインピーダンス整合装置（１３）。
【請求項２】
前記コントローラ（４２）は、前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）のすべてのデータに直接アクセスする、
請求項１に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項３】
前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）は、前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）自身のすべての他の部分を包囲する金属筐体を備える、
請求項１または２に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項４】
前記データリンクインタフェース（４５）は、前記金属筐体に直接配置される、
請求項３に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項５】
前記第１の電力コネクタ（４０）は、前記金属筐体に直接配置される、
請求項３または４に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項６】
前記プラズマインピーダンス整合装置は、前記コントローラ（４２）によって制御されるさまざまなリアクタンスを備える、
請求項１から５のいずれかに記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項７】
前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）は、少なくとも１つのセンサ（４４）を備え、前記少なくとも１つのセンサ（４４）は、前記プラズマインピーダンス整合装置（１３）の前記第２の電力コネクタ（４１）でのインピーダンスに関する値を測定するように構成される、
請求項１から６のいずれかに記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項８】
前記センサ（４４）は、プラズマプロセスにおけるアークを検出するように構成される、
請求項７に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項９】
前記センサ（４４）と前記コントローラ（４２）との間に接続が配置され、前記コントローラ（４２）は、測定データに基づいて、前記プラズマインピーダンス整合装置の整合回路を制御することができる、
請求項８に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１０】
前記コントローラ（４２）は、前記少なくとも１つの他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）および／または少なくとも１つのＲＦ電源（１１、１２）に対して、保留信号を送受信するように構成される、
請求項１から９のいずれかに記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１１】
前記コントローラ（４２）は、プラズマ状態条件を検出するように構成される、
請求項１から１０のいずれかに記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１２】
前記コントローラ（４２）は、プラズマ（２６）における不安定性を検出するように構成される、
請求項１１に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１３】
前記コントローラ（４２）は、前記プラズマ状態条件の検出後、保留または開始信号を、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）のコントローラに送信するように構成される、
請求項１２に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１４】
前記コントローラ（４２）は、プラズマ（２６）の点火、アーク、安定もしくは不安定なプラズマ、または、前記プラズマ（２６）の他の任意の異常の検出に応じて、前記保留または開始信号を送信するように構成される、
請求項１３に記載のプラズマインピーダンス整合装置。
【請求項１５】
ＲＦ電力をプラズマ負荷（２０）に供給するためのシステム（１０、１００）であって、
ａ．第１のＲＦ電源（１１）と、
ｂ．請求項１から１４のいずれかに記載の、前記第１のＲＦ電源（１１）をプラズマ負荷（２０）に結合する第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）と、
ｃ．第２のＲＦ電源（１２）と、
ｄ．前記第２のＲＦ電源（１２）を前記プラズマ負荷（２０）に結合する第２のプラズマインピーダンス整合装置（１４）と、
ｅ．前記第１および第２のプラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）を直接接続するデータリンク（４８）と、を備え、
ｆ．マスターとして動作する前記第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）は、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行し、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行しないのかを決定するように制御するコントローラ（４２）を備え、前記マスターとして動作する第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）がインピーダンス整合を実行し、かつ前記マスターとして動作する第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）は、他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）がスレーブとしてインピーダンス整合を実行するように命令するシステム（１０、１００）。
【請求項１６】
前記第１および前記第２のＲＦ電源（１１、１２）の少なくとも１つは、パルスモードで、および／または、プラズマ負荷（２０）に対する整合を達成するために周波数が制御されるモードで動作することができる、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１および前記第２のＲＦ電源（１１、１２）は、第２のデータリンク（５２）を介して直接接続されている、
請求項１５または１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１および前記第２のＲＦ電源（１１、１２）の一方または両方は、追加のデータリンク（５０、５１）を介してそれぞれの前記プラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）に接続されている、
請求項１５から１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
プラズマ電力供給システム（１０、１００）によってＲＦ電力をプラズマ負荷（２０）に供給する方法であって、
ａ．前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の第１のＲＦ電源（１１）によって生成されるＲＦ電力を、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）を介してプラズマ負荷（２０）に供給するステップと、
ｂ．前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の第２のＲＦ電源（１２）によって生成されるＲＦ電力を、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の第２のプラズマインピーダンス整合装置（１４）を介して前記プラズマ負荷（２０）に供給するステップと、
ｃ．マスターとして動作する前記第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）のコントローラ（４２）が、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行し、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行しないのかを決定し、前記マスターとして動作する第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）がインピーダンス整合を実行し、かつ前記マスターとして動作する第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）が、他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）がスレーブとしてインピーダンス整合を実行するように命令するデータを、前記第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）からダイレクトデータリンク（４８）を介して前記第２のプラズマインピーダンス整合装置（１４）に送信するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
データは、前記第１のＲＦ電源（１１）からダイレクトデータリンク（５２）を介して前記第２のＲＦ電源（１２）に送信される、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも前記第１のＲＦ電源（１１）、前記第２のＲＦ電源（１２）、前記第１のプラズマインピーダンス整合装置（１３）および前記第２のプラズマインピーダンス整合装置（１４）は、ダイレクトデータリンク（６０）に接続され、データは、前記ダイレクトデータリンク（６０）を介して交換される、
請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
プラズマ（２６）の不安定性は、検出され、インピーダンス整合は、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の前記プラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）および／または前記ＲＦ電源（１１、１２）がプラズマ（２６）を安定させる際に競合しないように実行される、
請求項１９から２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の前記プラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）の１つまたは前記ＲＦ電源（１１、１２）の１つは、前記プラズマ負荷（２０）を安定させるために動作し、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の他のプラズマインピーダンス整合装置（１４）およびＲＦ電源（１１、１２）は、インピーダンス整合を実行しない、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記プラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）の１つが、あるとき、前記プラズマ負荷のインピーダンスを整合させるように動作する間、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の他のプラズマインピーダンス整合装置（１３、１４）は、インピーダンス整合を実行しない、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＲＦ電源（１１、１２）の１つが、あるとき、前記プラズマ負荷（２０）のインピーダンスを整合させるように動作する間、前記プラズマ電力供給システム（１０、１００）の他のＲＦ電源（１１、１２）は、インピーダンス整合を実行しない、
請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ電力供給システムのためのプラズマインピーダンス整合装置、ＲＦ電力をプラズマ負荷に供給するためのシステムおよびＲＦ電力をプラズマ負荷に供給する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマプロセスにおける陰極スパッタリングによる基板のコーティングは周知である。スパッタリングは、従来通り行うことができるか、または、反応ガスを用いることができる。この場合、反応スパッタリングと呼ばれている。そのためには、電力供給は、プラズマを生成し、プラズマは、ターゲットから材料を除去し、次に、基板上でコーティングされる。反応プロセスが用いられる場合、ターゲット原子は、所望のコーティングに応じて、ガス原子または分子と結合することができる。
【０００３】
プラズマチャンバ内のプラズマの電気インピーダンスは変化しうる。特に、インピーダンスは、瞬時に変化しうる、例えば、プラズマが点火する前はインピーダンスが高く、プラズマが点火された後はインピーダンスが低くなりうる。パルス電力供給が用いられる場合、プラズマのインピーダンスは、周波数に応じてプラズマに点火するため、周波数に応じて変化しうる。
【０００４】
ＲＦ電源によって生成される電力は、インピーダンス整合装置を介してプラズマチャンバに供給される。インピーダンス整合装置は、プラズマのインピーダンスをＲＦ電源の出力インピーダンスに整合させようとする。
【０００５】
プラズマプロセスは、複数のＲＦ電源によって給電可能である。さらに、プラズマパラメータは、時間とともに変化しうるし、プラズマは、現れたり消えたりしうる。これは、点火の間、アークまたは他の理由のために生ずる。プラズマ特性の変化の結果、インピーダンス整合装置が観察し、整合させようとする（プラズマ）負荷インピーダンスは、変化する。プラズマ特性が変化する間、電源およびインピーダンス整合装置は、プロセス結果、特に蒸着が時間とともに安定であることを意図して、プラズマに適応しようとする。プラズマが複数の電源によって給電される場合、電源は、プラズマを安定させる際に競合する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プラズマインピーダンス整合装置、ＲＦ電力をプラズマ負荷に供給するためのシステムおよびＲＦ電力をプラズマ負荷に供給する方法を提供し、プラズマプロセスにおける不安定性を減少することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によって、課題は、プラズマ電力供給システムのためのプラズマインピーダンス整合装置によって解決され、プラズマインピーダンス整合装置は、
ａ）整合装置を電源に結合するための第１の電力コネクタと、
ｂ）整合装置をプラズマ負荷に結合するための第２の電力コネクタと、
ｃ）インピーダンス整合装置を、データリンクを介してプラズマ電力供給システムの他のプラズマインピーダンス整合装置に直接結合するためのデータリンクインタフェースと、
ｄ）整合装置を制御し、第１の電力コネクタからのインピーダンスを第２の電力コネクタでのインピーダンスに整合させるように構成されるコントローラと、
を備え、
ｅ）コントローラは、プラズマ電力供給システムの少なくとも１つの他のインピーダンス整合装置および／または少なくとも１つのＲＦ電源のためのマスターとして動作するように構成され、コントローラは、データリンクインタフェースを介して、プラズマ電力供給システムの他のインピーダンス整合装置および／またはＲＦ電源と通信するように構成される。
【０００８】
この種のプラズマインピーダンス整合装置は、他のインピーダンス整合装置のためのマスターとして動作するように構成され、どのプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行し、どのインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行しないかを決定してもよい。このように、インピーダンス整合を実際に実行するプラズマインピーダンス整合装置の数を減少することができる。この結果、プラズマの不安定性が短くなり、プラズマプロセスをより安定にし、それゆえ、プラズマプロセスの製品の品質を向上させることができる。プラズマインピーダンス整合装置のコントローラは、インピーダンス整合装置のすべてのデータ、特にプラズマチャンバ内のプラズマの特性に関するデータに直接アクセスしてもよい。それゆえ、中央コントローラを用いてプラズマ電力供給システムの複数の整合装置を制御する場合と比較して、はるかに高速な反応が生ずることができる。さらに、プラズマ電力供給システムの他のプラズマインピーダンス整合装置の１つまたは複数を使用不能にすることによって、はるかに高速なインピーダンス整合は、インピーダンス整合を実際に実行するプラズマインピーダンス整合装置によって実行可能である。インピーダンス整合は、マスターによって実行されてもよいし、または、マスターは、スレーブとして動作するインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行するように指示してもよい。１つまたは複数の他のプラズマインピーダンス整合装置からの干渉は、減少されうる。他のプラズマインピーダンス整合装置からの干渉が存在しないように減少されてもよい。さらに、データリンクインタフェースを介してプラズマ電力供給システムの他のプラズマインピーダンス整合装置と直接通信することによって、プラズマインピーダンス整合装置は、他のプラズマインピーダンス整合装置とデータを送受信することができる。このように、マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置は、他のプラズマインピーダンス整合装置を直接制御することができる。それゆえ、複数のプラズマインピーダンス整合装置がプラズマを安定させる際に競合することは、回避可能である。安定化は、１つのプラズマインピーダンス整合装置のみによって、特にマスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置のみによって実行可能である。このように、プラズマを安定させる際の競合が安定化効率をかえって悪化させることは、回避される。
【０００９】
プラズマインピーダンス整合装置は、他のインピーダンス整合装置から離れて配置されるように構成されてもよい。しばしば、２つのインピーダンス整合装置をプラズマチャンバの反対部分に配置する必要がある。
【００１０】
プラズマインピーダンス整合装置は、インピーダンス整合装置のすべての他の部分を包囲する金属筐体を備えてもよい。
【００１１】
データリンクインタフェースは、金属筐体に直接配置されてもよい。
【００１２】
第１の電力コネクタは、金属筐体に直接配置されてもよい。
【００１３】
第２の電力コネクタは、金属筐体に直接配置されてもよい。電力コネクタおよび／またはインタフェースを金属筐体に直接配置することは、電磁干渉の減少により制御をさらに安定させるという有利な効果がある。
【００１４】
プラズマインピーダンス整合装置は、コントローラによって制御されるさまざまなリアクタンスを備えてもよい。このように、インピーダンス整合は、リアクタンスを変えることによって、例えば、インダクタのインダクタンスまたはコンデンサの容量を変えることによって実行可能である。
【００１５】
プラズマインピーダンス整合装置は、少なくとも１つのセンサを備えてもよく、少なくとも１つのセンサは、インピーダンス整合装置の第２の電力コネクタでのインピーダンスに関する値を測定するように構成され、インピーダンスに関する値とは、例えば、電圧、電流または電圧と電流との間の位相、プラズマに供給される順方向電力および／またはプラズマにより反射される反射電力である。センサは、上述した信号の高調波を測定するようにさらに構成されてもよい。センサは、プラズマプロセスにおけるアークを検出するようにさらに構成されてもよい。
【００１６】
センサとコントローラとの間に接続が存在し、コントローラは、測定データに基づいて、プラズマインピーダンス整合装置の整合回路を制御可能であってもよい。
【００１７】
プラズマインピーダンス整合装置は、スレーブとして動作するように構成されてもよい。
【００１８】
さらに、コントローラは、プラズマ電力供給システムの少なくとも１つの他のインピーダンス整合装置および／または少なくとも１つのＲＦ電源に対して、保留信号を送受信するように構成されてもよい。保留信号を送信することによって他のプラズマインピーダンス整合装置は、保留の状態にされうる、すなわち、他のプラズマインピーダンス整合装置が、第１の電力コネクタからのインピーダンスを第２の電力コネクタでのインピーダンスに整合させようとしない状態にされうる。このように、他のプラズマインピーダンス整合装置が、インピーダンスをプラズマに整合させようとすることによってプラズマを安定させようとすることは、防止可能である。一方、マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置は、他のプラズマインピーダンス整合装置がインピーダンスを整合させ、それゆえ、プラズマを安定させようとすることが都合がよいと決定する。この場合、マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置は、インピーダンス整合を停止し、他のインピーダンス整合装置がインピーダンス整合を実行するように制御する。さらに、マスターとして動作するプラズマインピーダンス整合装置は、他のプラズマインピーダンス整合装置からのデータ、特に、他のインピーダンス整合装置によって取得された、プラズマの条件に関するデータを受信することができる。
【００１９】
プラズマインピーダンス整合装置は、また、少なくとも１つのＲＦ電源に接続されてもよく、特に、その出力信号の周波数を変化させることによってインピーダンス整合を実行することができるＲＦ電源に接続されてもよい。保留信号をこの種のＲＦ電源に送信できることによって、この種の電源が、インピーダンス整合を停止するのを強制することもできる。
【００２０】
コントローラは、プラズマ状態条件を検出するように構成されてもよい。特に、コントローラは、プラズマにおける不安定性を検出するように構成されてもよい。取得データに基づいて、安定化は、プラズマインピーダンス整合装置によって実行可能である。
【００２１】
コントローラは、プラズマ状態条件の検出の後、保留または開始信号を、他のプラズマインピーダンス整合装置のコントローラに送信するように構成されてもよい。特に、信号は、プラズマの点火、アーク、安定もしくは不安定なプラズマ、または、プラズマの他の任意の異常の検出に応じて送信可能である。
【００２２】
本発明は、また、ＲＦ電力をプラズマ負荷に供給するためのシステムに関するものでもあり、システムは、
ａ）第１のＲＦ電源と、
ｂ）特に本発明による、第１のＲＦ電源をプラズマ負荷に結合する第１のプラズマインピーダンス整合装置と、
ｃ）第２のＲＦ電源と、
ｄ）スレーブとして実施されてもよい、第２のＲＦ電源をプラズマ負荷に結合する第２のプラズマインピーダンス整合装置と、
ｅ）第１および第２のプラズマインピーダンス整合装置を直接接続するデータリンクと、
を備える。
【００２３】
この種のシステムは、プラズマにおける不安定性にはるかに高速に反応することができる。なぜなら、プラズマインピーダンス整合装置は、第１および第２のプラズマインピーダンス整合装置を直接接続するデータリンクを介して直接通信することができるからである。それゆえ、プラズマインピーダンス整合装置がプラズマを安定させる際に競合しようとすることは、回避可能である。これは、プラズマプロセスのはるかに高速な安定化が実現可能であることを意味する。第１のインピーダンス整合装置、特にそのコントローラは、マスターとして動作するように構成されてもよく、第２のインピーダンス整合装置、特にそのコントローラは、スレーブとして動作するように構成されてもよい。
【００２４】
以前のシステムでは、インピーダンス整合装置は、プラズマ供給システムの他のインピーダンス整合装置が何をしているのかを知らずに、各々、自分自身が接続されているそれぞれのＲＦ電源のインピーダンスを、プラズマのインピーダンスに整合させようとしていた。プラズマ電力供給システムのインピーダンス整合装置を制御する中央コントローラを用いる試みが存在していた。しかしながら、インピーダンス整合装置間の相互作用は、依然として存在しなかった。さらに、中央コントローラは、プラズマ状態に関する情報を有さなかった。それゆえ、プラズマが点火されると１つのインピーダンス整合装置のみによってインピーダンス整合を実行し、次に、さらなる整合のためにすべてのインピーダンス整合装置を用いるという非常に大雑把な方法が示唆された。プラズマにおける不安定性に対する反応のための対策は、存在しなかった。
【００２５】
少なくとも２つのインピーダンス整合装置のインピーダンス整合の調整の結果、整合の安定性が改善され、すなわち、プラズマ供給システム全体の安定性が改善されうる。さらに、プラズマの点火時間は減少され、点火安定性、すなわち点火の間のプラズマ供給システムの安定性は改善され、それによって、基板が粒子によって汚染されるのを減少することができる。
【００２６】
インピーダンス整合装置間のダイレクトデータリンクは、インピーダンス整合装置の出力信号の位相シフトを決定する可能性を提供する。
【００２７】
例えば、第１のインピーダンス整合装置の出力電圧と第２のインピーダンス整合装置の出力電圧との間の位相シフトは、インピーダンス整合装置間のダイレクトデータリンクを用いて、両方のインピーダンス整合装置の出力電圧を測定および比較することによって決定されてもよい。
【００２８】
この情報を用いて、第１および第２のＲＦ電源の少なくとも１つの出力信号の位相を調整してもよい。
【００２９】
顧客は、第１のインピーダンス整合装置によってプラズマ負荷に供給される出力信号と、第２のインピーダンス整合装置によってプラズマ負荷に供給される出力信号と、の間の所望の位相シフトを設定してもよい。
【００３０】
決定された位相シフトに基づいて、ＲＦ電源の出力信号は、決定された位相シフトを設定された位相シフトに整合させるように調整されてもよい。このことにより、インピーダンス整合装置によって生じる位相シフトが考慮されうる。
【００３１】
ＲＦ電源の少なくとも１つは、パルスモードで、および／または、負荷に対する整合を達成するために周波数が制御されるモードで動作可能であってもよい。ＲＦ電源を用いることにより、帯電効果が緩和可能であり、帯電損傷が回避可能である。ＲＦ電源の周波数が制御可能である場合、より高速なインピーダンス整合が取得可能である。
【００３２】
ＲＦ電源の少なくとも１つは、以下の値の１つまたは複数を制御可能であってもよい。−順方向電力
−反射電力
−電圧
−電流
−インピーダンス
−電圧、電流または電力信号のその出力での位相
−周波数出力
【００３３】
システムは、互いに離れて配置される２つのインピーダンス整合装置を備えてもよい。しばしば、２つのインピーダンス整合装置をプラズマチャンバの反対部分に配置する必要がある。両方のプラズマインピーダンス整合装置は、インピーダンス整合装置のすべての他の部分を包囲する金属筐体を備えてもよい。
【００３４】
第１および第２のＲＦ電源は、第２のデータリンクを介して直接接続されてもよい。このように、ＲＦ電源は、直接通信することができ、プラズマプロセスは、非常に高速に制御可能である。
【００３５】
第１および第２のＲＦ電源の一方は、追加のデータリンクを介してそれぞれのプラズマインピーダンス整合装置に接続されてもよい。このように、プラズマインピーダンス整合装置は、プラズマインピーダンス整合装置に接続されているＲＦ電源と通信してもよく、ＲＦ電源のインピーダンス整合は停止され、プラズマチャンバ内のプラズマの安定化を加速することができる。さらに、第１および／または第２のインピーダンス整合装置は、特にそれらのコントローラは、プラズマプロセスパラメータに直接アクセスしてもよい。プラズマプロセスパラメータを用いて、インピーダンス整合装置およびＲＦ電源を制御してもよい。
【００３６】
本発明は、また、電力供給システムによってＲＦ電力をプラズマ負荷に供給する方法に関するものでもあり、方法は、
ａ）電力供給システムの第１のＲＦ電源によって生成されるＲＦ電力を、電力供給システムの第１のインピーダンス整合装置を介してプラズマ負荷に供給するステップと、
ｂ）電力供給システムの第２のＲＦ電源によって生成されるＲＦ電力を、電力供給システムの第２のインピーダンス整合装置を介してプラズマ負荷に供給するステップと、
ｃ）データを、第１のインピーダンス整合装置からダイレクトデータリンクを介して第２のインピーダンス整合装置に送信するステップと、
を含む。
【００３７】
このように、より短いプラズマの不安定性を実現し、プラズマプロセスをより安定にすることができる。データは、第１のＲＦ電源からダイレクトデータリンクを介して第２のＲＦ電源に送信されてもよい。このように、ＲＦ電源がプラズマの安定化と干渉するのを回避することができる。
【００３８】
少なくとも第１のＲＦ電源、第２のＲＦ電源、第１のインピーダンス整合装置および第２のインピーダンス整合装置は、特に電力供給システムのすべてのＲＦ電源およびすべてのインピーダンス整合装置は、ダイレクトデータリンクに接続されてもよく、データは、ダイレクトデータリンクを介して交換されてもよい。このように、上述したデバイスのすべては、外部制御装置の干渉なしで通信することができる。このように、データは、はるかに高速に転送および計算され、プラズマプロセスの安定化を改善することができる。
【００３９】
プラズマの不安定性は、特にプラズマ負荷インピーダンスにおける変化を検出することによって検出されてもよく、インピーダンス整合は、電力供給システムのインピーダンス整合装置および／またはＲＦ電源がプラズマを安定させる際に競合しないように実行されてもよい。特に、インピーダンス整合装置およびＲＦ電源のうちの１つのみを用いて、インピーダンス整合およびそれゆえプラズマを安定させてもよい間、すべての他の装置は、保留にされている。
【００４０】
さらに、電力供給システムのインピーダンス整合装置の１つまたはＲＦ電源の１つは、プラズマを安定させるために動作してもよく、電力供給システムの他のインピーダンス整合装置およびＲＦ電源は、インピーダンス整合を実行しないように、すなわち、プラズマを安定させようとしないように動作する。特に、インピーダンス整合装置またはＲＦ電源の１つは、マスターとして動作し、システムの他のインピーダンス整合装置および／またはＲＦ電源のインピーダンス整合を制御してもよい。
【００４１】
インピーダンス整合装置の１つが、あるとき、負荷のインピーダンスを整合させるように動作してもよい間、プラズマ供給システムの他のインピーダンス整合装置は、インピーダンス整合を実行しない。このように、インピーダンス整合装置は、インピーダンス整合を実行することを交代で行ってもよい。
【００４２】
代替的に、ＲＦ電源の１つが、あるとき、負荷のインピーダンスを整合させるように動作してもよい間、プラズマ供給システムの他のＲＦ電源は、インピーダンス整合を実行しない。また、ＲＦ電源がインピーダンス整合を実行することを交代で行ってもよい間、他のＲＦ電源は、インピーダンス整合を実行しない。
【００４３】
さらなる代替例では、整合装置およびＲＦ電源の１つが、あるとき、負荷のインピーダンスを整合させるように動作してもよい間、プラズマ供給システムの他のインピーダンス整合装置およびＲＦ電源は、インピーダンス整合を実行しない。インピーダンス整合装置およびＲＦ電源は、インピーダンス整合を実行することを交代で行ってもよい。
【００４４】
本発明の上述した目的、特徴および有利な効果ならびに本発明そのものは、添付の図面とともに読まれるとき、以下の説明からより完全に理解され、図面は、必ずしも縮尺どおりではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に従うプラズマ供給システムの第１実施形態の概略図である。
【図２】本発明のさらなる実施形態に従うプラズマ供給システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、第１のプラズマ供給システム１０を示し、第１のプラズマ供給システム１０は、第１のＲＦ電源１１および第２のＲＦ電源１２を備える。ＲＦ電源１１、１２は、それぞれ、電力線１５、１６を介してインピーダンス整合装置１３、１４に接続されている。インピーダンス整合装置１３は、電力線２１、２２を介して負荷２０に結合され、インピーダンス整合装置１４は、電力線２３を介してプラズマ負荷２０に結合されている。本実施形態では、プラズマ負荷２０は、ＲＦ電力をプラズマチャンバ２５内に結合するためのアンテナアセンブリ２４を備え、プラズマチャンバ２５内では、プラズマ２６が点火可能である。プロセスガスは、プロセスガス供給装置２７からプラズマチャンバ２５に供給され、プラズマチャンバ２５内では、基板２８が陰極２９に設けられてもよい。
【００４７】
ＲＦ電源１１は、出力コネクタ３０を備え、出力コネクタ３０は、電力線１５に接続されている。出力は、コントローラ３１によって制御され、コントローラ３１は、また、ＲＦ電源１１の出力コネクタ３０に設けられているセンサ３２からの情報を受信する。コントローラ３１は、また、データリンクインタフェース３３を介して情報を受信してもよい。特に、コントローラ３１は、出力コネクタ３０で提供される出力信号の周波数を変化させ、ＲＦ電源１１のインピーダンスをプラズマ負荷２０のインピーダンスに整合させるように構成されてもよい。
【００４８】
インピーダンス整合装置１３は、電力線１５を介してインピーダンス整合装置１３をＲＦ電源１１に結合するための第１の電力コネクタ４０を備える。第２の電力コネクタ４１は、整合装置１３をプラズマ負荷２０に結合するように設けられる。コントローラ４２は、整合装置１３を制御し、第１の電力コネクタ４０からのインピーダンスを、第２の電力コネクタ４１でのインピーダンス、すなわちプラズマ負荷２０のインピーダンスに整合させるように構成される。インピーダンスを整合させるために、コントローラ４２は、インピーダンス整合回路４３を制御する。コントローラ４２は、センサ４４に接続され、センサ４４は、プラズマチャンバ２５内のプラズマ２６の条件に関する情報を受信する。センサ４４により提供される情報は、コントローラ４２により用いられ、インピーダンス整合を実行することができる。
【００４９】
コントローラ４２は、第２のインピーダンス整合装置１４のためのマスターとして動作するように構成される。このために、コントローラ４２は、データリンクインタフェース４５を介してインピーダンス整合装置１４と通信する。それゆえ、インピーダンス整合装置１４もまた、データリンクインタフェース４７を備える。データリンクインタフェース４５、４７は、ダイレクトデータリンク４８によって接続されている。インピーダンス整合装置１４は、インピーダンス整合装置１３と同一の構成要素を有してもよい。しかしながら、インピーダンス整合装置１４のコントローラは、マスターとして動作するのではなく、スレーブとして動作するように構成される。
【００５０】
プラズマチャンバ２５内のプラズマ２６の不安定性が、特にセンサ４４によって検出される場合、インピーダンス整合は、インピーダンス整合装置１３のみによって実行されてもよい。コントローラ４２は、信号をインピーダンス整合装置１４に送信し、インピーダンス整合装置１４を保留の状態に強制してもよい、すなわち、インピーダンス整合装置１３によって実行されるインピーダンス整合と干渉しないようにインピーダンス整合を実行しないように強制してもよい。このように、インピーダンス整合装置１３、１４がプラズマ２６を安定させる際に競合することにより、インピーダンス整合およびプラズマ２６の不安定性をかえって悪化させることは、回避可能である。
【００５１】
インピーダンス整合装置１３は、ダイレクトデータリンク５０を介してＲＦ電源１１に接続されてもよい。このように、ＲＦ電源１１は、インピーダンス整合装置１３によって制御されてもよい。特に、制御信号は、ダイレクトデータリンク５０を介して送信され、ＲＦ電源１１のインピーダンス整合、特に周波数同調を保留の状態にしてもよい。
【００５２】
インピーダンス整合装置１４は、ダイレクトデータリンク５１を介してＲＦ電源１２に接続されてもよい。このように、ＲＦ電源１２は、インピーダンス整合装置１４によって制御されてもよい。特に、制御信号は、ダイレクトデータリンク５１を介して送信され、ＲＦ電源１２のインピーダンス整合、特に周波数同調を保留の状態にしてもよい。
【００５３】
インピーダンス整合装置１３は、また、ダイレクトデータリンク（図示せず）を介してＲＦ電源１２に接続されてもよい。このように、ＲＦ電源１２は、インピーダンス整合装置１３によって制御されてもよい。特に、制御信号は、ダイレクトデータリンクを介して送信され、ＲＦ電源１２のインピーダンス整合、特に周波数同調を保留の状態にしてもよい。
【００５４】
さらに、ＲＦ電源１１、１２は、ダイレクトデータリンク５２を介して接続されてもよい。ＲＦ電源１２は、ＲＦ電源１１と同様に実施されてもよい。
【００５５】
図２に示される代替のプラズマ電力システム１００の実施形態は、大部分、図１に示されるプラズマ供給システム１０に対応する。相違は、インピーダンス整合装置１３、１４とＲＦ電源１１、１２との間のダイレクトデータリンク５０、５１が、ここでは、ダイレクトデータリンク４８、５２を接続するデータリンク接続６０により置換されているということである。これは、整合装置１３、１４およびＲＦ電源１１、１２が、ここでは、１つのダイレクトデータリンクによって接続されていることを意味する。このように、インピーダンス整合装置１３は、マスターとして動作することができ、特に、第２のインピーダンス整合装置、ＲＦ電源１１およびＲＦ電源１２によって実行されるインピーダンス整合を制御することができる。例えば、不安定性がプラズマチャンバ２５内で検出される場合、インピーダンス整合装置１３は、他の構成要素、すなわち第２のインピーダンス整合装置１４、ＲＦ電源１１およびＲＦ電源１２を保留の状態にすることができる。この場合、第２のインピーダンス整合装置１４、ＲＦ電源１１およびＲＦ電源１２は、インピーダンス整合を実行しない。インピーダンス整合装置１３がインピーダンス整合を実行し、プラズマを安定させると、第２のインピーダンス整合装置１４、ＲＦ電源１１およびＲＦ電源１２は、これらもまたインピーダンス整合を実行できるように解除可能である。
【００５６】
代替的に、インピーダンス整合装置１３は、他の構成要素の１つがインピーダンス整合を実行する間、インピーダンス整合装置１３を含む他の構成要素が保留の状態にされることを可能にする。第１のインピーダンス整合装置１３、インピーダンス整合装置１４、ＲＦ電源１１およびＲＦ電源１２が順番にインピーダンス整合を実行する間、他の構成要素が保留の状態にされることもまた考えられる。
【００５７】
すべてのデバイス、特にコントローラ３１、４２は、全体的にまたは少なくとも部分的にデジタルモードで動作するように構成されてもよい。これは、測定信号のすべてまたは少なくともいくつかがＡＤＣを用いてデジタル化されることを意味する。データリンクインタフェースは、デジタルデータリンクインタフェースでもよい。コントローラ３１、４２は、データメモリおよびプログラムメモリを備えてもよい。コントローラ３１、４２は、マイクロコントローラを備えてもよい。コントローラ３１、４２は、プログラム可能な論理装置を備えてもよい。コントローラ３１、４２は、１つまたは複数の内蔵タイマーおよび１つまたは複数のＤＡＣを備えてもよい。コントローラ３１、４２は、顧客との通信のための追加のインタフェースを備えてもよい。これは、出力デバイス、例えばディスプレイ、および、入力デバイス、例えばキーボード、ハンドルまたは他のデバイスでもよい。入出力デバイスの両方は、外部デバイスを接続するためのインタフェースとして、例えばイーサネット、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＵＳＢ、ＷｉＦｉ、ブルートゥース等として実現されてもよい。
【図１】
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【図２】
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