(57)【要約】  プラズマにより反射される電気出力を判定する装置において、第１の周波数を有する第１の高周波出力信号と、少なくとも１つの第２の周波数を有する少なくとも１つの第２の高周波出力信号とをプラズマに印加可能であり、第２の周波数は第１の周波数よりも低く、この装置は、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第１の量を判定し、第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第２の量を判定するために構成され、第１の周波数領域は、第１の周波数と、第２の周波数の整数倍との設定可能な数の周波数和及び／又は周波数差を有する。この装置は、第１の周波数でプラズマにより反射される出力と、上記の第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力との間で区別をすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ（Ｐ）により反射される電気出力を判定する装置（１００；１００ａ；１００ｂ）であって、第１の周波数（ｆ１）を有する第１の高周波出力信号（ＬＳ１）と、少なくとも１つの第２の周波数（ｆ２）を有する少なくとも１つの第２の高周波出力信号（ＬＳ２）とを前記プラズマ（Ｐ）に印加可能であり、前記第２の周波数（ｆ２）は前記第１の周波数（ｆ１）よりも低く、
前記第１の周波数（ｆ１）の領域で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力を特徴づける第１の量（Ｇ１）を判定（５００）し、
第１の周波数領域で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力を特徴づける第２の量（Ｇ２）を判定（５０２）し、ここで、前記第１の周波数領域は、前記第１の周波数（ｆ１）と、前記第２の周波数（ｆ２）の整数倍との設定可能な数の周波数和（ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３）及び／又は周波数差（ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３）を有し、
前記第１の周波数（ｆ１）で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力と前記第１の周波数領域でプラズマ（Ｐ）により反射される出力との間で区別をするように構成された
装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項２】
前記周波数和（ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３）は式ｆｓ＿ｎ＝ｆ１＋ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であり、且つ／又は前記周波数差（ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３）は式ｆｄ＿ｎ＝ｆ１−ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であり、ここでｆｓ＿ｎはｎ番目の周波数和であり、ｆ１は第１の周波数（ｆ１）であり、ｎはゼロよりも大きい自然数であり、「＊」は乗算演算子であり、ｆ２は第２の周波数（ｆ２）であり、ｆｄ＿ｎはｎ番目の周波数差である、請求項１に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項３】
前記第１の周波数（ｆ１）は約１０ＭＨｚ〜約１９０ＭＨｚである、請求項１又は２に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項４】
前記第２の周波数（ｆ２）は約１０ｋＨｚ〜約２．３ＭＨｚである、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項５】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、第１の高周波出力信号（ＬＳ１）を提供する第１の高周波発生器（２００；４００）へと前記プラズマ（Ｐ）により反射される電圧波（Ｕｒ）を特徴づける第１の信号（ｓ１）に依存して前記第１の量（Ｇ１）及び／又は前記第２の量（Ｇ２）を判定するために構成される、請求項１〜４の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項６】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、前記第１の信号（ｓ１）又はこれから導き出される信号（ｓ１’ｓ１’’）を第２の信号（ｓ２）への下方変換によって変換するために構成され、特に前記第２の信号（ｓ２）はベースバンド信号である、請求項５に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項７】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、前記第２の信号（ｓ２）を得るために、前記第１の信号（ｓ１）又はこれから導き出される信号（ｓ１’ｓ１’’）を局部発振器信号（ＬＯ）と混合するために構成される、請求項６に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項８】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、第１の限界周波数を有する少なくとも１つの第１のローパスフィルタリングによって前記第２の信号（ｓ２）から第３の信号（ｓ３）を導き出すために構成され、特に、前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は前記第３の信号（ｓ３）に依存して前記第１の量（Ｇ１）を判定するために構成される、請求項６又は請求項７に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項９】
前記第１の限界周波数は前記第２の周波数（ｆ２）よりも低いか、又はこれにほぼ等しく、好ましくは前記第２の周波数（ｆ２）よりも低い、請求項８に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１０】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、第２の限界周波数を有する第２のローパスフィルタリングによって前記第２の信号（ｓ２）から第４の信号（ｓ４）を導き出すために構成され、特に、前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は前記第４の信号（ｓ４）と前記第１の量（Ｇ１）とに依存して前記第２の量（Ｇ２）を判定するために構成された、請求項６〜９の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１１】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、ａ）前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）の和として、及び／又はｂ）前記第４の信号（ｓ４）に依存して、前記第３の量（Ｇ３）を判定（５１０）するために構成された、請求項１〜１０の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１２】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、前記第１の量（Ｇ１）と前記第３の量（Ｇ３）とに依存して、特に前記第１の量（Ｇ１）と前記第３の量（Ｇ３）との重みづけされた和として、第４の量（Ｇ４）を判定するために構成され、前記第１の量（Ｇ１）に第１の重みづけ係数（ａ）が割り当てられ、前記第３の量（Ｇ３）に第２の重みづけ係数（ｂ）が割り当てられる、請求項１１に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１３】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は前記プラズマ（Ｐ）のインピーダンスを判定するために構成され、特に前記プラズマ（Ｐ）のインピーダンスの時間的推移を判定するために構成される、請求項１〜１２の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１４】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、前記第４の量（Ｇ４）及び／又は第５の量（Ｇ５）を前記プラズマ（Ｐ）のインピーダンスに追加的に依存して判定するために構成される、請求項１２又は請求項１３に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１５】
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、その動作量のうち少なくとも１つを、特に次の各量、前記第１の量（Ｇ１）、前記第２の量（Ｇ２）、前記第３の量（Ｇ３）、前記第４の量（Ｇ４）、前記第５の量（Ｇ５）のうち少なくとも１つを外部のユニット（２００；４００；４００ａ）に出力（５２０）し、及び／又は表示装置（１１０；１０４０）を通じて出力（５２０）するために構成される、請求項１〜１４の何れか１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）。
【請求項１６】
プラズマ（Ｐ）により反射される電気出力を判定する装置（１００；１００ａ；１００ｂ）を作動させる方法において、第１の周波数（ｆ１）を有する第１の高周波出力信号（ＬＳ１）と、少なくとも１つの第２の周波数（ｆ２）を有する少なくとも１つの第２の高周波出力信号（ＬＳ２）とを前記プラズマ（Ｐ）に印加可能であり、前記第２の周波数（ｆ２）は前記第１の周波数（ｆ１）よりも低く、
前記装置（１００；１００ａ；１００ｂ）は、
前記第１の周波数（ｆ１）の領域で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力を特徴づける第１の量（Ｇ１）を判定（５００）し、
第１の周波数領域でプラズマ（Ｐ）により反射される出力を特徴づける第２の量（Ｇ２）を判定（５０２）し、ここで、前記第１の周波数領域は、前記第１の周波数（ｆ１）と、前記第２の周波数（ｆ２）の整数倍との設定可能な数の周波数和（ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３）及び／又は周波数差（ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３）を有し、
前記第１の周波数（ｆ１）で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力と前記第１の周波数領域で前記プラズマ（Ｐ）により反射される出力との間で区別をすることができる
方法。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１５の何れか１項に記載の少なくとも１つの装置（１００；１００ａ；１００ｂ）を有し、第１の周波数（ｆ１）を有する少なくとも１つの第１の高周波出力信号（ＬＳ１）を生成するための高周波発生器（２００；４００；４００ａ）。
【請求項１８】
前記高周波発生器（２００；４００；４００ａ）は、次の各量、第１の量（Ｇ１）、第２の量（Ｇ２）、第３の量（Ｇ３）、第４の量（Ｇ４）、第５の量（Ｇ５）のうち少なくとも２つに依存して第１の制御器（４０２）によって前記第１の高周波出力信号（ＬＳ１）の生成を制御するために構成される、請求項１７に記載の高周波発生器（２００；４００；４００ａ）。
【請求項１９】
請高周波発生器（２００；４００；４００ａ）は次の各量、第１の量（Ｇ１）、第２の量（Ｇ２）、第３の量（Ｇ３）、第４の量（Ｇ４）、第５の量（Ｇ５）のうち少なくとも１つについて第１の制御チャネルを有し、次の各量、第１の量（Ｇ１）、第２の量（Ｇ２）、第３の量（Ｇ３）、第４の量（Ｇ４）、第５の量（Ｇ５）のうち少なくとも１つの別の量について第２の制御チャネルを有する、請求項１８に記載の高周波発生器（２００；４００；４００ａ）。
【請求項２０】
前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）とを表示装置及び／又は機械可読のインターフェースへ両方の前記量（Ｇ１、Ｇ２）の区別可能な表示及び／又は処理のために伝送するための、請求項１から請求項１５のうち少なくとも１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）及び／又は請求項１６に記載の方法の利用法。
【請求項２１】
制御のために前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）とがゼロに等しくないそれぞれ相違する重みづけ係数をもって制御に取り込まれる、高周波発生器（２００；４００；４００ａ）を制御するための、請求項１から請求項１５のうち少なくとも１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）及び／又は請求項１６、請求項２０のうち少なくとも１項に記載の方法の利用法。
【請求項２２】
制御のために前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）とがそれぞれ相違する重みづけ係数をもって、特に前記第１の量（Ｇ１）が前記第２の量（Ｇ２）よりも数値的に大きい重みづけ係数をもって、制御に取り込まれる、インピーダンス整合装置を、特に整合ネットワーク（２２０）を制御するための、請求項１から請求項１５のうち少なくとも１項に記載の装置（１００；１００ａ；１００ｂ）及び／又は請求項１６、請求項２０から請求項２１のうち少なくとも１項に記載の方法の利用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、プラズマにより反射される電気出力を判定する装置に関するものであり、第１の周波数を有する第１の高周波出力信号と、少なくとも１つの第２の周波数を有する少なくとも１つの第２の高周波出力信号とをプラズマに印加可能であり、第２の周波数は第１の周波数よりも低い。
【０００２】
さらにこの開示は、プラズマにより反射される電気出力を判定する対応する方法、ないしは対応する装置の作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
たとえば半導体製造でエッチングプロセスのために利用可能である従来のプラズマシステムに、相応の高周波発生器によって、さまざまに異なる周波数の高周波エネルギーを供給することが知られている（「マルチ周波数システム」ないし「マルチ周波数プラズマシステム」）。たとえばこのようなマルチ周波数システムに、第１の従来の高周波発生器によって、冒頭に挙げた第１の周波数の第１の高周波出力信号を供給可能であるとともに、第２の従来の高周波発生によって、第２の周波数の第２の高周波出力信号を供給可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このようなマルチ周波数システムの動作のために第１及び第２の高周波出力信号を提供する従来の高周波発生器は、通常、マルチ周波数システムでの動作に合わせて最適化されてはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
好ましい実施形態は、冒頭に挙げた種類の装置に関するものであり、この装置は、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第１の量を判定し、第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第２の量とを判定するために構成され、第１の周波数領域は、第１の周波数と、第２の周波数との整数倍との設定可能な数の周波数差及び／又は周波数和を有する。ここで「プラズマにより反射される出力」とは、第１の発生器からプラズマに供給され、これによりたとえば不整合のために反射され、そのようにして本装置に到達する出力成分だけでなく、第２の発生器からプラズマに供給され、プラズマで第１の信号とともに混合生成物をなすように案内されて、プラズマにより本装置へと案内される出力成分も意味され得る。
【０００６】
このとき本装置は、特に、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力と、上記の第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力との間で区別をすることができる。
【０００７】
出願人の実験によれば、マルチ周波数システムではとりわけ非線形性（たとえば飽和効果）によって、プラズマへ投入される異なる周波数の高周波出力信号からなる混合生成物がプラズマに生じ、混合生成物は、たとえば第１の高周波出力信号を第１の周波数で提供する高周波発生器が、これにより提供される第１の周波数に合わせて理想的なインピーダンス整合ないし出力整合がなされている場合であっても、第１の高周波発生器にとっては「反射される出力」となる。上記の混合生成物は、異なる周波数の両方の高周波出力信号の相互作用のもとで初めてプラズマ中に生成されるものではあるが、たとえば第１の高周波発生器にとっては、反射される出力すなわちプラズマから発せられる出力として現れる。「側波帯」とも呼ぶことができるこのような混合生成物は、プラズマが両方の周波数で励起されていることを示しており、これは望ましいことであり、すなわちそれ自体として望ましくないものではないが、それでも、第１の高周波出力信号を提供する第１の高周波発生器で望ましくない損失熱及び／又は過電圧を生起する。しかし、混合生成物から生じる反射される出力は、出願人の実験によれば、以下において基本周波数とも呼ぶ第１の周波数で反射される出力とは異なる種類の、第１の高周波発生器の負荷となる。
【０００８】
本実施形態の原理は、第１の周波数で、すなわちたとえば基本周波数で、プラズマにより反射される出力と、上記の第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力との間で区別をすることを可能にするという利点がある。第１の周波数領域は、上に説明した混合生成物の少なくとも１つの部分を含むのが好ましい。換言すると第１の量は、第１の周波数の領域で、たとえば基本周波数で、プラズマにより反射される出力を表し、第２の量は、プラズマにより反射される、上記の混合生成物の少なくとも１つの部分の出力を表す。第１及び第２の量を判定することで、マルチ周波数システムのプラズマの動作をいっそう正確に特徴づけて評価することができる。さらに、それによって第１の高周波発生器ないしそのコンポーネントの実際の負荷を、従来のシステムよりも正確に判定することができる。このことは、たとえば故障、火災、破損などに対するこのようなプラズマシステムの確実性と信頼性もきわめて著しく高める。ここで重要なのは、一方ではプラズマシステム自体が非常に高コストかつ高価であり、さらには、その度合いが絶えず高くなっていることを考慮することである。たとえば、半導体製造における複雑性が１年から２年ごとに倍増することが予想され、このことは、製造設備の価格上昇をいっそう急速に引き起こす。さらに、設備の故障も非常に高価につく。絶えず増していく複雑性により、ウェーハ上にいっそう多くの素子が設けられていくからである。故障や誤測定が起こると、ウェーハ全体が破損する可能性がある。このことは望ましくないばかりでなく、常に向上していく蓋然性で排除されなければならず、その意義がいっそう増しつつある。
【０００９】
以下においては主として第１の高周波発生器について説明し、ないしは第１の高周波発生器への各実施形態の原理の適用について説明するが、各実施形態の原理は、一般性を限定することなく、第２の高周波発生器にも代替として、又は補足として転用することができる。別の実施形態では、２つを超える高周波発生器を有するマルチ周波数プラズマシステムに各実施形態の原理を適用することも考えられる。
【００１０】
別の好ましい実施形態では、第１の周波数領域は第１の周波数を含まないことが意図される。それにより、第２の量だけが混合生成物の成分を含み、第１の周波数はこれを含まないことを保証することができる。
【００１１】
別の好ましい実施形態では、周波数和は式ｆｓ＿ｎ＝ｆ１＋ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であり、且つ／又は周波数差は式ｆｄ＿ｎ＝ｆ１−ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であることが意図され、ここでｆｓ＿ｎはｎ番目の周波数和であり、ｆ１は第１の周波数であり、ｎはゼロよりも大きい自然数であり、「＊」は乗算演算子であり、ｆ２は第２の周波数であり、ｆｄ＿ｎはｎ番目の周波数差である。
【００１２】
別の好ましい実施形態では、周波数和又は周波数差の設定可能な数は少なくとも２つであり、特に少なくとも３つであることが意図される。高次の混合生成物（ｎについて比較的大きい値）は、次数に伴って減っていく信号エネルギーを有するので、好ましい実施形態では、たとえば２つの周波数和と２つの周波数差とに着目すれば十分であり得る。別の好ましい実施形態では、１つの周波数和ｆｓ＿１＝ｆ１＋ｆ２と１つの周波数差ｆｄ＿１＝ｆ１−ｆ２だけに着目し、そこから第２の量を判定することが意図されていてよい。
【００１３】
別の実施形態では、そのつど少なくとも１つの周波数和と少なくとも１つの周波数差とに着目するのが好ましい。すなわち出願人の実験によれば、次数が同一であるが第１の周波数に対する周波数位置が相違している混合生成物は、それぞれ相違する信号エネルギーを含むことがあり得る。こうしたケースでは、それによって第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力の正確な特徴づけが可能である。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、第１の周波数は約１０ＭＨｚ〜約１９０ＭＨｚであることが意図され、特に、第１の周波数は少なくとも次の値、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８１ＭＨｚ、１６１ＭＨｚのうちの１つを有する。別の実施形態では、第１の周波数についてこれ以外の値も可能である。
【００１５】
別の好ましい実施形態では、第２の周波数は約１０ｋＨｚ〜約２．３ＭＨｚであることが意図され、特に、第２の周波数は次の値、３００ｋＨｚ、４００ｋＨｚ、５００ｋＨｚのうち少なくとも１つを有する。別の実施形態では、第２の周波数についてこれ以外の値も可能である。
【００１６】
少なくとも１つの別の、すなわち第３の高周波発生器が設けられる別の好ましい実施形態では、第３の高周波発生器により生成される高周波出力信号が第１の周波数又は第２の周波数を有し、又はそれ以外の周波数領域に位置し、たとえば第２の周波数よりも下に位置し、あるいは第１の周波数と第２の周波数との間に位置し、あるいは第１の周波数よりも上に位置することが可能である。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第１の高周波出力信号を提供する第１の高周波発生器へとプラズマにより反射される電圧波を特徴づける第１の信号に依存して第１の量及び／又は第２の量を判定するために構成されることが意図される。それにより、第１及び第２の量の効率的な判定が可能となる。たとえば第１の信号は、たとえばプラズマを含んでいるプラズマ室と第１の高周波発生器とを接続する、ないしは第１の高周波発生器をプラズマ室と接続する高周波回線に配置された、方向性結合器によって得ることができる。別の好ましい実施形態では、第１の高周波発生器は、たとえば第１の周波数に関するプラズマ負荷のインピーダンス整合をそれ自体周知の仕方で可能にする整合ネットワーク（「マッチボックス」）を介してプラズマ室と接続されていてよい。別の好ましい実施形態では、第１の信号を判定するために、電圧減結合及び／又は電流減結合が意図されていてもよい。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第１の信号又はこれから導き出される信号を下方変換（英語：ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）によって第２の信号に変換するために構成されることが意図され、特に、第２の信号はベースバンド信号である。換言すると、第１の信号ないしこれから導き出される信号が下方変換により、たとえば第１の周波数に応じて、より低い周波数への周波数偏移を受ける。このことは、効率的で低コストな第２の信号の処理を可能にする。別の好ましい実施形態では、第２の信号は中間周波数信号であってもよく、すなわち下方変換は、第１の信号ないし第１の信号から導き出される信号を中間周波数位置へと変換することができる。
【００１９】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第２の信号を得るために、第１の信号又はこれから導き出される信号を局部発振器信号と混合するために構成されることが意図される。
【００２０】
別の好ましい実施形態では、局部発振器信号は少なくともほぼ第１の周波数を有することが意図される。出願人の実験によると、局部発振器信号が少なくとも近似的に第１の周波数に相当していれば十分である（最大で２％の相違を容認可能である）。したがって、局部発振器信号の周波数と第１の周波数との厳密な一致は不必要となり、このことはいっそうの簡易化をもたらす。
【００２１】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第１の限界周波数を有する少なくとも１つの第１のローパスフィルタリングによって第２の信号から第３の信号を導き出すために構成されることが意図され、特に本装置は、第３の信号に依存して第１の量を判定するために構成される。このとき第１のローパスフィルタリングについての第１の限界周波数は、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける信号成分だけを第３の信号が有し、第１の周波数と第２の周波数とからなる混合生成物に属する信号成分は有さないように選択されるのが好ましい。
【００２２】
別の好ましい実施形態では、第１の限界周波数は第２の周波数よりも若干低いか、又はこれに等しく、好ましくは第２の周波数よりも低いことが意図される。それにより、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力信号成分だけを第３の信号が有し、特に、混合生成物に属する信号成分を第３の信号が有さないことを保証することができる。
【００２３】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第２の限界周波数を有する第２のローパスフィルタリングによって第２の信号から第４の信号を導き出すために構成されることが意図され、特に本装置は、第４の信号と第１の量とに依存して第２の量を判定するために構成される。
【００２４】
別の好ましい実施形態では、第２の限界周波数は第２の周波数よりも高く、好ましくは第２の周波数の３倍よりも高いことが意図される。それにより第４の信号が、特に、上記の混合生成物に属する信号成分も有することが保証される。これに加えて、第４の信号は基本周波数と対応する信号成分も有する。
【００２５】
別の好ましい実施形態では、本装置は、ａ）第１の量と第２の量との和として、及び／又はｂ）第４の信号に依存して、第３の量を判定するために構成されることが意図される。別の好ましい実施形態では、第３の量は、第１の周波数（たとえば基本周波数）の領域でプラズマにより反射される出力に、プラズマにより反射される少なくともいくつかの混合生成物の出力を加えたものを特徴づける。
【００２６】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第１の量と第３の量とに依存して、特に第１の量と第３の量との重みづけされた和として、第４の量を判定するために構成されることが意図され、このとき第１の量に第１の重みづけ係数が割り当てられ、第３の量に第２の重みづけ係数が割り当てられる。重みづけ係数は、スカラー量又は複素量であってよい。このような重みづけ係数と、それぞれの量とを乗算することができる。それにより、たとえば第１の量と第３の量とによって表される、それぞれの反射された出力成分による第１の高周波発生器の出力段のさまざまに異なる負荷を、考慮に入れることができるという利点がある。別の好ましい実施形態では、第１の高周波出力信号の出力ないし第１の高周波発生器を制御するために第４の量を利用できるのが好ましい。そのために、各実施形態に基づく装置は、たとえば第１の高周波出力信号を生成する第１の高周波発生器に第４の量を伝送するために構成されていてよい。
【００２７】
別の好ましい実施形態では、本装置は、第１の量と第２の量とに依存して、特に第１の量と第２の量との重みづけされた和として、第５の量を判定するために構成されることが意図され、このとき第１の量に第３の重みづけ係数が割り当てられ、第４の量に第４の重みづけ係数が割り当てられる。それによっても、たとえば第１の量と第２の量とによって表される、それぞれの反射された出力成分による第１の高周波発生器の出力段のさまざまに異なる負荷を、考慮に入れることができるという利点がある。別の好ましい実施形態では、第５の量は第１の高周波出力信号の出力ないし第１の高周波発生器を制御するために利用できるのが好ましい。
【００２８】
別の好ましい実施形態では、本装置は、特にプラズマの複素値のインピーダンスを判定するために構成され、特に、プラズマのインピーダンスの時間的推移を判定するために構成されることが意図される。別の好ましい実施形態では、インピーダンスの時間的推移をたとえばスミス図表の軌跡として図像化することができる。
【００２９】
別の好ましい実施形態では、たとえばプラズマへの往路を進む電圧波と、プラズマから第１の高周波発生器への復路を進む電圧波との間で、インピーダンスを決定するための位相測定を実行することができる。別の好ましい実施形態では、第１の周波数ないし基本周波数に関する（通常は複素の）インピーダンスを判定するために、基本周波数を中心として比較的狭帯域のフィルタリングを有する、往路と復路を進む上記の電圧波から導き出される信号を利用することができる。第２の信号に関して上述した実施形態を参照すべき、任意の下方変換が行われる場合には、たとえば該当するベースバンド信号の比較的強力なローパスフィルタリング（低い限界周波数）によって、２タプルの信号（第２の信号（上記を参照せよ）に準じて、往路を進む電圧波を特徴づける第１の信号、及び、復路を進む対応する電圧波を特徴づける第２の信号）を得ることができ、これらから基本周波数に関するインピーダンスを判定可能である。それに応じて別の実施形態では、プラズマの瞬間複素インピーダンスについては、これよりも低い強度でフィルタリングされた信号を使用することができる。出願人の実験によると、別の好ましい実施形態ではインピーダンスから、特にインピーダンスの瞬間値から、たとえばスミス図表で視覚化される、複素平面におけるインピーダンスの軌跡の位置を推定することができ、それに伴い、反射される出力による第１の高周波発生器の負荷の種類（たとえば熱的、電気的）を推定することができる。
【００３０】
換言すると、いくつかの実施形態では、往路と復路を進む電圧波を特徴づける信号を強力にフィルタリングし、そこからインピーダンスを判定することで、このインピーダンスについて実質的に１つの点を、すなわち特定の値を、複素平面ないし対応するスミス図表で得ることができる。この値は、別の実施形態では、基本周波数でのプラズマに合わせた第１の高周波発生器のインピーダンス整合を特徴づけるので、いわゆる「マッチング情報」として利用することができる。別の実施形態では、比較的弱いフィルタリングの場合、インピーダンスの軌跡について一揃いの曲線形状を（１つの点に代えて）得ることができる。側波帯の信号成分だけを許容するフィルタリングの場合、そこから判定される相応の「インピーダンス」は、混合の効果に関する情報だけを含む。
【００３１】
別の好ましい実施形態では、本装置は、追加的にプラズマのインピーダンスに依存して、特にプラズマのインピーダンスの時間的推移に依存して、第４の量及び／又は第５の量を判定するために構成されることが意図される。それにより、たとえば通常は複素値であるプラズマのインピーダンスの位相も考慮することができる。このことは特に、たとえば第１の高周波出力信号の出力ないし第１の高周波発生器を制御するために第４及び／又は第５の量が利用される実施形態で好都合である。
【００３２】
別の好ましい実施形態では、本装置は、その動作量のうち少なくとも１つを、特に次の各量：第１の量、第２の量、第３の量、第４の量、第５の量のうちの少なくとも１つを、外部のユニットに出力し、及び／又は表示装置を通じて出力するために構成されることが意図される。好ましい実施形態では、外部のユニットへの上記の各量のうち少なくとも１つの出力は、たとえば第１の高周波出力信号を生成する高周波発生器への、該当する１つないし複数の量の伝送を含むことができる。たとえば本装置から伝送される１つの量（複数の量）に依存して、第１の高周波出力信号のアウトプット出力を設定することができる。別の実施形態では、表示装置を通じてのインピーダンスの軌跡の視覚的な出力も同じく考えられる。
【００３３】
別の好ましい実施形態は、プラズマにより反射される出力を判定する装置を作動させる方法に関するものであり、第１の周波数を有する第１の高周波出力信号と、少なくとも１つの第２の周波数を有する少なくとも１つの第２の高周波出力信号とをプラズマに印加可能であり、第２の周波数は第１の周波数よりも低く、この装置は、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第１の量を判定し、第１の周波数領域でプラズマにより反射される出力を特徴づける第２の量を判定し、第１の周波数領域は、第１の周波数と、第２の周波数の整数倍との設定可能な数の周波数差及び／又は周波数和を有する。
【００３４】
このとき本装置は、特に、第１の周波数の領域でプラズマにより反射される出力と、上記の第１の周波数領域のプラズマにより反射される出力との間で区別をすることができる。
【００３５】
別の好ましい実施形態は、各実施形態に基づく少なくとも１つの装置を有する、第１の周波数を有する少なくとも１つの高周波出力信号を生成するための高周波発生器に関する。
【００３６】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器は、特に第１の制御器により、次の各量、つまり、第１の量、第２の量、第３の量、第４の量、第５の量のうち少なくとも２つに依存して第１の高周波出力信号の生成を制御するために構成されることが意図される。
【００３７】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器は各実施形態に基づく装置を含まないが、各実施形態に基づく装置から次の各量のうち少なくとも１つを受信し（たとえばこの装置と高周波発生器との間のデータインターフェースを介して）、特に第１の制御器により、次の各量、つまり第１の量、第２の量、第３の量、第４の量、第５の量のうち少なくとも２つに依存して第１の高周波出力信号の生成を制御するために構成されることが意図されていてもよい。
【００３８】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器は次の各量、つまり第１の量、第２の量、第３の量、第４の量、第５の量のうち少なくとも１つについて第１の制御チャネルを有し、且つ次の各量、つまり第１の量、第２の量、第３の量、第４の量、第５の量のうち少なくとも１つの別の量について第２の制御チャネルを有することが意図される。たとえば第１の量について第１の制御チャネルが設けられ、たとえば第２の量について第２の制御チャネルが設けられるのが特別に好ましい。
【００３９】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器は、プラズマのインピーダンスの時間的推移に依存して第１の高周波出力信号のアウトプット出力を制御するために構成されることが意図される。このことは、好ましい実施形態では、たとえばスミス図表にプロットされるインピーダンスの軌跡ないし軌跡の位置に依存するアウトプット出力の制御に相当する。それにより、プラズマのインピーダンスに関して高周波発生器ないしその出力段にとって比較的クリティカルな動作状態（たとえばインピーダンスの位相についての望ましくない値を有する）を、低減ないし回避できることを実現できるという利点がある。
【００４０】
別の好ましい実施形態では、プラズマのインピーダンスの（ないしは、プラズマと任意に存在してよい整合ネットワークとの合成インピーダンスの）インピーダンス変換（特に相回転）が、該当するインピーダンスの時間的推移に依存して行われることが意図される。換言すると、プラズマのインピーダンスの特に相回転の意味におけるインピーダンス変換を、たとえばスミス図表でのインピーダンスの軌跡の位置に依存して行うことができる。それにより、インピーダンスの軌跡をスミス図表でその原点を中心としていわば回転させて、スミス図表によって表される複素平面の、発生器にとって比較的さほどクリティカルではない領域へと移すことができる。たとえば高周波発生器の出力回路のトポロジーに応じて、クリティカル性がさまざまに異なる領域を定義することができ、好ましい実施形態では、上記の相回転によって特別にクリティカルな領域の回避を実現することができ、すなわち、インピーダンスの時間的推移ないし位相についての望ましくない値の回避を実現することができる。
【００４１】
上に挙げたインピーダンス変換は、特に相回転は、いくつかの好ましい実施形態では、たとえば位相ないし任意の整合ネットワークと高周波発生器との間の回線長さを適合化することで行うことができる。別の好ましい実施形態では、上記のインピーダンス変換は、特に相回転は、ダイナミックに、すなわち特に高周波発生器の動作時間中に行うこともできる。そのために、たとえば高周波発生器とプラズマないし任意の整合ネットワークとの間に調相デバイスが設けられていてもよい。回線長さの整合化と、調相デバイスによるダイナミックな相回転との組合せも同じく考えられる。
【００４２】
別の好ましい実施形態は、第１の量と第２の量とを表示装置へ、及び／又は機械可読のインターフェースへ、これら両方の量を区別可能に表示及び／又は処理するために伝送するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関する。
【００４３】
別の実施形態は、高周波発生器を制御するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関するものであり、制御のために第１の量と第２の量とがゼロに等しくないそれぞれ異なる重みづけ係数で制御に取り入れられる。
【００４４】
別の好ましい実施形態は、インピーダンス整合装置を、特に整合ネットワークを制御するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関するものであり、制御のために第１の量と第２の量とがそれぞれ異なる重みづけ係数で制御に取り入れられ、特に、第１の量は第２の量よりも数値的に大きい重みづけで取り入れられる。
【００４５】
本発明のその他の構成要件や利点は、図面の各図に示されている本発明の実施例についての以下の説明から明らかとなる。記述又は図示されているすべての構成要件はそれ自体として、又は任意の組合せで、本発明の対象物を構成するものであり、特許請求の範囲でそれらがどのようにまとめられ、あるいは引用されているかを問わず、さらには、記述ないし図面の中でそれらがどのように表現ないし図示されているかを問わない。
【００４６】
図面には次のものが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、目標システムでの１つの実施形態に基づく装置の簡略化されたブロック図を模式的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、別の実施形態に基づく出力密度スペクトルを模式的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、別の実施形態に基づく出力密度スペクトルを模式的に示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、別の実施形態に基づく出力密度スペクトルを模式的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、別の実施形態簡略化のしたブロック図を模式的に示す。
【図４】図４は、別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図５】図５は、別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図６】図６は、１つの実施形態に基づく高周波出力信号のスペクトル図を模式的に示す。
【図７】図７は、１つの実施形態に基づく高周波出力信号の測定工学的に判定されたスペクトル図を模式的に示す。
【図８】図８は、１つの実施形態に基づくプラズマのインピーダンスの時間的推移をスミス図表で模式的に示す。
【図９】図９は、１つの実施形態に基づくプラズマのインピーダンスの時間的推移をスミス図で模式的に示す。
【図１０】図１０は、１つの実施形態に基づくプラズマのインピーダンスの時間的推移をスミス図で模式的に示す。
【図１１】図１１は、１つの実施形態に基づくプラズマのインピーダンスの時間的推移をスミス図で模式的に示す。
【図１２】図１２は、１つの実施形態に基づくプラズマのインピーダンスの時間的推移をスミス図で模式的に示す。
【図１３】図１３は、１つの実施形態に基づく高周波発生器の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図１４】図１４は、別の実施形態に基づく高周波発生器の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図１５】図１５は、１つの実施形態に基づく方法の簡略化したフローチャートを模式的に示す。
【図１６】図１６は、別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示す。
【図１７】図１７は、別の実施形態に基づくコンフィグレーションを示す
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、プラズマ室ＰＣと、その中で生成可能なプラズマＰとを有するマルチ周波数プラズマシステムの簡略化したブロック図を模式的に示している。たとえばプラズマＰは材料加工、たとえば半導体デバイスをコーティングやエッチングをするためなどに利用することができる。第１の高周波発生器２００が、以下において基本周波数とも呼ぶ第１の周波数を有する第１の高周波出力信号ＬＳ１を生成し、対応する高周波回線２１０を介してこれをプラズマ室ＰＣに、及びそれに伴ってプラズマＰに供給可能である。それに応じてプラズマＰは、第１の高周波発生器２００にとっては電気的な負荷となる。第１の高周波出力信号ＬＳ１と対応する、第１の高周波発生器２００からプラズマＰへと往路を進む電圧波Ｕｉも、同じく図１に示されている。この電圧波は、通常は（特に定常状態にあるときには）基本周波数のみを含む。
【００４９】
好ましい実施形態では、第１の周波数は約１０ＭＨｚ〜約１９０ＭＨｚであることが意図され、特に、第１の周波数は次の値、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８１ＭＨｚ、１６１ＭＨｚのうちの１つを少なくともほぼ有する。別の実施形態では、第１の周波数についてこれ以外の値も可能である。
【００５０】
任意選択として、第１の高周波発生器２００とプラズマ室ＰＣとの間に整合ネットワーク２２０が配置されていてよく、この整合ネットワークは好ましくはプラズマＰのインピーダンスのインピーダンス整合を惹起して、第１の周波数ないし基本周波数でプラズマＰにより第１の高周波発生器２００の方向に反射される出力が低減されるようにする。任意の整合ネットワーク２２０は、それが存在する限りにおいて、プラズマＰとともに第１の高周波発生器２００にとっての電気的な負荷を形成する。高周波回線２１０の第１の回線区域２１０ａが、第１の高周波発生器２００を任意の整合ネットワーク２２０と接続する。第２の回線区域２１０ｂが、任意の整合ネットワーク２２０をプラズマ室ＰＣと接続する。
【００５１】
第１の高周波出力信号ＬＳ１に追加して、本例ではさらに、第２の高周波発生器３００により生成ないし提供することができる第２の高周波出力信号ＬＳ２をプラズマＰに印加可能である。第２の高周波出力信号ＬＳ２は、第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する。
【００５２】
別の好ましい実施形態では、第２の周波数は約１０ｋＨｚ〜約２．３ＭＨｚであることが意図され、特に、第２の周波数は次の値、３００ｋＨｚ、４００ｋＨｚ、５００ｋＨｚのうち少なくとも１つを有する。別の実施形態では、第２の周波数についてこれ以外の値も可能である。
【００５３】
図１に示す型式のマルチ周波数プラズマシステムは、たとえばすでに挙げたエッチングなどの材料加工など、高いイオン密度とイオンの高い加速度とが望ましい用途で好ましく適用可能である。
【００５４】
プラズマＰが高周波励起されるとき、好ましい実施形態では、負荷により反射される電気出力ができる限り低いことを特徴とする、最善の場合であればそうした電気出力がないことを特徴とする、良好なインピーダンス整合がなされるように留意される。それに伴い、一方では、たとえば第１の高周波発生器２００から高周波出力信号ＬＳ１の形態で出される出力がプラズマＰの励起のために最適に活用され、他方では、第１の高周波発生器２００にとってのストレス（特に熱的又は電気的な性質のもの、たとえば高すぎる温度及び／又は電圧）が回避される。そのために別の好ましい実施形態では、第１の高周波発生器２００とプラズマ室ＰＣとの間で、たとえばプロセスパラメータが変化したときにインピーダンス整合を維持するために制御することができる、すでに挙げた任意の整合ネットワーク２２０が利用される。その代替又は補足として、別の実施形態では、インピーダンス整合のためにいわゆる「周波数同調」を行うことができ、すなわち、第１の高周波発生器から出される高周波出力信号ＬＳ１の第１の周波数の変更を行うことができる。
【００５５】
出願人の実験によれば、図１に示すマルチ周波数プラズマシステムでは、とりわけプラズマＰにおける非線形性（たとえば飽和効果）によって、プラズマに注入される高周波出力信号ＬＳ１、ＬＳ２から混合生成物が発生し、このような混合生成物は、第１の高周波発生器２００が、これにより提供される第１の高周波発生器２００の基本周波数に関して理想的にインピーダンス整合ないし出力整合されている場合であっても、「反射される」出力となる。プラズマＰで反射される出力に関する情報、及び、これに伴う混合生成物に関する情報は、たとえばプラズマＰから第１の高周波発生器２００まで伝搬する、復路を進む電圧波Ｕｒに含まれる。
【００５６】
図２Ａは、好ましい実施形態に基づく、周波数軸ｆに対する出力密度スペクトルを模式的に示しており、この図からは、第１の周波数ｆ１（基本周波数）のもとでの第１の高周波出力信号と、第２の周波数ｆ２のもとでの第２の高周波出力信号とが明らかとなり、第２の周波数は第１の周波数ｆ１よりも低い。上ですでに説明した第１及び第２の周波数についての周波数値ないし周波数領域も参照のこと。たとえば第１の周波数ｆ１、すなわち基本周波数は約１３．５６ＭＨｚであり、第２の周波数ｆ２は約１００ｋＨｚである。図２Ａには、第１の高周波発生器２００（周波数ｆ１）ないし第２の高周波発生器３００（周波数ｆ２）からプラズマＰないしプラズマ室ＰＣへと往路を進む電圧波に相当する出力成分ＬＳ１ｈ、ＬＳｈ２がそれぞれ示されている。
【００５７】
それに対して図２Ｂは、それぞれプラズマＰから第１の高周波発生器２００に向かう方向へ復路を進む電圧波Ｕｒ（図１）に相当する、該当する信号の出力成分についての出力密度スペクトルを模式的に示している。図２Ｂから見て取れるように、基本周波数ｆ１に関して整合不良が生じている。復路を進む電圧波の出力成分が基本周波数ｆ１でゼロにならない値を有するからである。図２Ｂからは、プラズマＰから第１の高周波発生器２００へ、第２の周波数ｆ２と基本周波数ｆ１の混合生成物が伝送されることも認識することができ、これは、本例ではプラズマＰで両方の高周波出力信号ＬＳ１、ＬＳ２の電気的な混合によって発生する（混合生成物）周波数和ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３と周波数差ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３を参照。
【００５８】
周波数和は式ｆｓ＿ｎ＝ｆ１＋ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であり、周波数差は式ｆｄ＿ｎ＝ｆ１−ｎ＊ｆ２に依存して判定可能であり、ここでｆｓ＿ｎはｎ番目の周波数和であり、ｆ１は第１の周波数であり、ｎはゼロよりも大きい自然数であり、「＊」は乗算演算子であり、ｆ２は第２の周波数であり、ｆｄ＿ｎはｎ番目の周波数差である。それに応じて図２Ｂには、周波数和と周波数差がｎ＝１、２、３について示されている。
【００５９】
図２Ｃは、各実施形態の原理を適用したうえで得ることができる、基本周波数ｆ１に関する最適な整合がなされたケースについて出力密度スペクトルを模式的に示している。周波数和と周波数差の出力密度は、すなわち第１の側波帯ＳＢ１と第２の側波帯ＳＢ２とを形成する混合生成物の出力密度は、ゼロにならない振幅値を有することが明らかである。このような混合生成物は、基本周波数ｆ１に関して完璧な整合がなされている場合であっても、プラズマＰにより反射される（ないしはその中で生成される）電気出力となり、これが、高周波回線２１０を介してプラズマ室ＰＣと接続された第１の高周波発生器２００を負荷する可能性がある。このような混合生成物ないし側波帯はプラズマＰの良好な励起を表しており、すなわち、それ自体として望ましくないわけではないが、基本周波数ｆ１で反射される電気出力とは異なる仕方で第１の高周波発生器２００を負荷する可能性も同じようにある。このことは、さらに後で例示として図１３を参照して説明する別の好ましい実施形態では、たとえば第１の高周波発生器２００の動作の制御時に、基本周波数ｆ１で反射される電気出力と混合生成物ないし側波帯の反射される電気出力とがそれぞれの実際の影響ないし効果に応じて、たとえば望ましくない損失熱の生成及び／又は第１の高周波発生器２００での過電圧に応じて、重みづけされることによって考慮に入れることができる。
【００６０】
図１及び図３Ａも参照するべき好ましい実施形態では、第１の周波数ｆ１すなわち基本周波数の領域でプラズマＰにより反射される出力を特徴づける第１の量Ｇ１を判定するとともに、第１の周波数領域でプラズマＰにより反射される出力を特徴づける第２の量Ｇ２を判定するために構成される装置１００ないし１００ａが設けられ、第１の周波数領域は、第１の周波数ｆ１と、第２の周波数ｆ２の整数倍との設定可能な数の周波数和ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３（図２Ｂ）及び／又は周波数差ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３（混合生成物）を有する。
【００６１】
各実施形態に基づく原理は、第１の周波数ｆ１すなわち基本周波数の領域でプラズマＰにより反射される出力と、上記の第１の周波数領域でプラズマＰにより反射される出力とを区別することを可能にするという利点がある。第１の周波数領域は、上に説明した混合生成物の少なくとも１つの部分、たとえば図２Ｃに示す第１の側波帯ＳＢ１と第２の側波帯ＳＢ２を含むのが好ましい。第１の周波数領域が、本例では両方の側波帯ＳＢ１、ＳＢ２によって特徴づけられる、必ずしも直接的に隣接するのではない複数の部分周波数領域を含むこともできるのは明らかである。特に、基本周波数ｆ１は第１の周波数領域に含まれない。
【００６２】
換言すると、第１の量Ｇ１（図３Ａ）は基本周波数ｆ１の領域でプラズマＰ（図１）により反射される出力を、特に同じく発生する、ないしは予想される側波帯ＳＢ１、ＳＢ２を排除したうえで表し、第２の量Ｇ２は、プラズマＰにより反射される、上記の混合生成物の少なくとも１つの部分の出力を表す。第１及び第２の量Ｇ１、Ｇ２を判定することで、マルチ周波数システムのプラズマＰの動作をいっそう正確に特徴づけて評価することができ、任意選択として、第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２に依存して高周波発生器２００の動作に影響を及ぼすこともでき、このことは矢印Ａ２によって示唆されている。
【００６３】
たとえば別の好ましい実施形態では、基本周波数ｆ１に関する負荷インピーダンス（すなわちプラズマＰの、ないしはプラズマＰと任意の整合ネットワーク２２０とを含む系のインピーダンス）に合わせた第１の高周波発生器２００の発生器インピーダンスの整合化を判断するために（「マッチング条件」）、反射される基本波にのみ、すなわち基本周波数ｆ１で反射される出力の成分にのみ着目することができる。換言すると、好ましい実施形態ではマッチング条件の判断をするために第１の量Ｇ１を評価することができる。そして、第１の量Ｇ１が設定可能な第１の閾値を下回っているときに、特にゼロになっているときに、たとえば基本周波数ｆ１に関して負荷インピーダンスに合わせた第１の高周波発生器２００の最善のインピーダンス整合ないし出力整合を推定することができる。それと同時に、プラズマＰの励起を判断するために第２の量Ｇ２を利用できるという利点がある。
【００６４】
好ましい実施形態では、図１を参照すべき装置１００は、たとえば高周波回線２１０に印加され、それに伴って測定工学的に判定可能である、マルチ周波数プラズマシステムの少なくとも１つの動作量に依存して、第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２を判定することができる。ブロック矢印Ａ１を参照。装置１００ａ（図３Ａ）は、プラズマＰ（図１）から第１の高周波発生器２００へと反射される、すなわち復路を進む電圧波Ｕｒを特徴づける第１の信号ｓ１に依存して、第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２を判定するために構成されるのが特別に好ましい。
【００６５】
図４は、別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示している。本例では、第２の高周波発生器３００にも整合ネットワーク３２０が付属していることがわかる。第１の高周波発生器２００と、その任意の整合ネットワーク２２０との間に、プラズマＰ（図１）から第１の高周波発生器２００へと反射される電圧波Ｕｒを特徴づける第１の信号ｓ１を提供する方向性結合器２３０が設けられている。方向性結合器２３０に代えて、別の実施形態では、電圧／電流減結合（「ＶＩプローブ」、図示せず）が設けられていてもよく、これにより提供される電圧・電流信号から第１の信号ｓ１を導き出すことができる。
【００６６】
第１の信号ｓ１は入力フィルタ１０２によってフィルタリングが施され、特にローパスフィルタリングが施され、それによってフィルタリングされた信号ｓ１’が得られ、これがアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１０４によって時間的かつ数値的に離散したデジタル信号ｓ１’’へと変換される。入力フィルタ１０２は、ＡＤＣ１０４の帯域幅に合わせて適合化されている。
【００６７】
好ましくは、特に乗算による、局部発振器信号ＬＯとの混合によってデジタル信号Ｓ１’’が下方変換され、それによって第２の信号ｓ２が得られる。第２の信号ｓ２は、（デジタルの）ベースバンド信号であるのが好ましいが（局部発振器信号ＬＯの周波数は基本周波数ｆ１に実質的に相当し、すなわち最大で２％、特に最大で１％の差異が許容される）、別の実施形態では中間周波数信号であってもよい（局部発振器信号ＬＯの周波数は基本周波数ｆ１よりも低い）。
【００６８】
さらに装置１００、１００ａは、第１の限界周波数を有する少なくとも１つの第１のローパスフィルタリングによって、第２の信号ｓ２から第３の信号ｓ３を導き出すために構成される。このことは、本例ではローパスフィルタ１０６、１０８によって行われ、第１のローパスフィルタリングの第１の限界周波数は第２の周波数ｆ２よりも低いか、又はこれにほぼ等しい。それにより、第３の信号ｓ３が、ベースバンドへと変換された基本周波数ｆ１に対応する信号成分のみを有し、混合生成物の信号成分を有さないことを保証することができる。別の実施形態では、第２の信号ｓ２から第３の信号ｓ３を判定するために、ローパスフィルタ１０６、１０８に代えて、第２の限界周波数を有する単一のローパスフィルタを利用することもできる。装置１００、１００ａは、第３の信号ｓ３に依存して、たとえば第３の信号ｓ３の値の平方（Ｇ１＝｜ｓ３｜２）を形成することによって、第１の量Ｇ１（図３Ａ）を判定するために構成されるのが特別に好ましい。
【００６９】
さらに装置１００、１００ａは、第２の限界周波数を有する第２のローパスフィルタリングによって、第２の信号ｓ２から第４の信号ｓ４を導き出すために構成される。このことは、本例では第１のローパスフィルタ１０６によって行われ、第２のローパスフィルタリングの第２の限界周波数は第２の周波数よりも高く、好ましくは第２の周波数の３倍よりも高い。それにより、少なくとも１次から３次の混合生成物と対応する信号成分も第４の信号ｓ４が有することを保証することができる。これに加えて第４の信号ｓ４は、ベースバンドへと変換された基本周波数ｆ１に対応する信号成分を有する。簡略化して表現すると、第４の信号ｓ４は、基本周波数ｆ１で、及び混合生成物の周波数和ないし周波数差の領域で、プラズマＰにより反射される出力に関する情報を両方とも有しており、それに対して第３の信号ｓ３は、基本周波数ｆ１でプラズマＰにより反射される出力に関する情報を有しているが、混合生成物の周波数和ないし周波数差の領域での情報は有していないと言うことができる。
【００７０】
好ましい実施形態では、図４を参照して上に説明したコンポーネント１０２、１０４、ＬＯ、１０６、１０８の機能性が、装置１００、１００ａに少なくとも部分的に統合される。
【００７１】
図５は、別の実施形態を模式的に示している。上ですでに説明したとおり、及び図５から明らかなように、第１の周波数ｆ１（図２Ｂ）の領域でプラズマＰ（図１）により反射される出力を特徴づける第１の量Ｇ１は、第３の信号ｓ３の値の平方として得られる。
【００７２】
第３の量Ｇ３は、同様の仕方で第４の信号ｓ４の値の平方として得られ、任意選択として、さらに別のローパス１０９によるローパスフィルタリングが追加的に行われる。このことは、特に第３の量Ｇ３の視覚的な表示のために好都合であり得る。第４の信号ｓ４の振幅値が、第２の周波数ないしその整数倍で変調され得るからである。
【００７３】
装置１００、１００ａは、第４の信号ｓ４と第１の量Ｇ１とに依存して第２の量Ｇ２を判定するために構成されるのがさらに好ましい。図５から明らかなとおり、別の好ましい実施形態では、たとえば第２の量Ｇ２は、第３の量Ｇ３と第１の量Ｇ１との差Ｇ２＝Ｇ３−Ｇ１として判定することができる。この差形成は、本例では、詳しくは図示しない加算器ないし減算器によって行われる。
【００７４】
別の好ましい実施形態では、図４、図５を参照してここで説明している各ステップを、たとえばハードウェア及び／又はソフトウェアないしこれらの組合せによって行うことができる。
【００７５】
別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａは、たとえば図１７に示すコンフィグレーション１０００を少なくとも実質的に有する。
【００７６】
コンフィグレーション１０００は、たとえばマイクロコントローラ及び／又はマイクロプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及び／又はプログラミング可能なロジックモジュール（たとえばＦＰＧＡ）及び／又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの計算デバイス１０１０と、１つ又は複数のコンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２・・・を少なくとも一時的に格納するための記憶デバイス１０２０とを有する。コンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２のうち少なくとも１つは、装置１００、１００ａの動作を制御するために、特に各実施形態に基づく方法を実施するために意図されていてよい。たとえば量Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のうち少なくとも１つの判定を、コンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２のうちの１つを制御して行うことができる。記憶デバイス１０２０は、たとえば作業メモリ（「ＲＡＭ」）などの揮発性メモリ１０２２及び／又は不揮発性メモリ１０２４（たとえば読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）及び／又はＥＥＰＲＯＭ、特にフラッシュＥＥＰＲＯＭなど）を有することができるのが好ましい。
【００７７】
さらにコンフィグレーション１０００は、少なくとも部分的にハードウェアで実行される少なくとも１つのフィルタデバイス１０３２（アナログ型のフィルタデバイスも可能）及び／又は混合デバイス１０３４及び／又はＡＤＣ１０３６及び／又はデータインターフェース１０３８を有するも可である周辺デバイス１０３０を有してよい。たとえばフィルタデバイス１０３２は、いくつかの実施形態では、図４に示す入力フィルタ１０２の機能を具体化することができる。別の実施形態では、ＡＤＣ１０３６は図４に示すＡＤＣ１０４の機能を具体化することができる。別の実施形態では、図１７に示す混合デバイス１０３４は図４に示すミキサの機能を具体化することができ、すなわち、たとえばベースバンド信号ｓ２への信号ｓ１’’の周波数変換を具体化することができる。別の実施形態では、データインターフェース１０３８は、少なくとも１つの量を、たとえば第１及び／又は第２及び／又は第３の量Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を、外部のユニット（図示せず）へ出力するために構成されていてよい。この外部のユニットは、別の実施形態では、たとえば第１の高周波発生器２００及び／又は外部の表示装置であってよい。
【００７８】
別の好ましい実施形態では、コンフィグレーション１０００は任意の表示装置１０４０を有することができ、複数の別々の表示ユニット１０４２、１０４４、１０４６が、たとえば液晶（ＬＣＤ）ディスプレイないし７セグメントディスプレイないしＬＥＤ（発光ダイオード）ないしＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）の型式のディスプレイの形態で設けられるのが特別に好ましい。第１の表示ユニット１０４２で第１の量Ｇ１が出力され、第２の表示ユニット１０４４で第２の量Ｇ２が出力され、第３の表示ユニット１０４６で第３の量Ｇ３が出力されるのが好ましい。
【００７９】
別の好ましい実施形態では、図１７に示すフィルタデバイス１０３２は、図４に示す入力フィルタ１０２の機能を具体化するために構成され、ＡＤＣ１０３６は、入力フィルタ１０２の出力部で得られる信号ｓ１’を、すでに説明したようにデジタルドメインに変換することができ、すなわち信号ｓ１’’を提供することができる。上で図４を参照してすでに説明した処理、特に信号ｓ２、ｓ３、ｓ４の判定は、別の好ましい実施形態では、たとえば計算デバイス１０１０によって、特に相当するコンピュータプログラムＰＲＧ１による制御のもとで、全面的にデジタル式の信号処理の枠内で行うことができる。図４に示すローパスフィルタ１０６、１０８は、図１７に示すコンフィグレーション１０００では、たとえば計算デバイス１０１０ないし相当するコンピュータプログラムによって評価可能であるデジタルＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタによって具体化することができる。このことは別の実施形態では、局部発振器信号ＬＯとの混合についても当てはまる。
【００８０】
別の実施形態では、図４に示す順序に代えて、局部発振器信号ＬＯとの混合による下方変換を、ＡＤＣ１０４によるアナログ／デジタル変換の前に実行することが考えられる。それにより、帯域幅が比較的狭いＡＤＣ１０４を、同じく図１７のコンフィグレーション１０００に基づくＡＤＣ１０３６の形態で設けることができるという利点がある。さらにこの実施形態では、図１７に示す混合デバイス１０３４によって下方変換が実行されることが意図されていてよい。
【００８１】
別の実施形態では、上記のフィルタステップをアナログドメインで行うことも考えられ、それによりＡＤＣは必要なくなる。
【００８２】
別の実施形態では、第２の量Ｇ２を判定するために、フィルタ曲線において基本周波数ｆ１（図２Ｂ）にノッチ（英語：ｎｏｔｃｈ）を含み、第１の周波数領域をカバーするように、すなわち着目されるべき混合成分ないしその周波数和と周波数差を包含するように、下側と上側の限界周波数が選択されたバンドパスフィルタ（図示せず）を利用することも考えられる。その代替として別の実施形態では、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２のうちのそれぞれ１つについて、２つの別々のバンドパスフィルタ（図示せず）を設けることも考えられる。
【００８３】
別の実施形態では、関心の対象となる各々の周波数和ｆｓ＿１、ｆｓ＿２．．．及び／又は周波数差ｆｄ＿１、ｆｄ＿２．．．（図２Ｂ）について、又は相当する周波数群について、個別のフィルタを設けることも考えられる。別の実施形態では、側波帯を特徴づける信号に関わる振幅形成（たとえば絶対値又は平方）の後に、ローパスフィルタリングを設けることが提案される。側波帯の振幅値（出力値）は、第２の周波数ｆ２又はその倍数で変調されていてよいからである。
【００８４】
別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａは、第１の量Ｇ１と第３の量Ｇ３とに依存して、特に第１の量Ｇ１と第３の量Ｇ３との重みづけされた和として、図５を参照すべき第４の量Ｇ４を判定するために構成され、第１の量Ｇ１に第１の重みづけ係数ａが割り当てられ、第３の量Ｇ３に第２の重みづけ係数ｂが割り当てられる。それに伴って次式Ｇ４＝ａ＊Ｇ１＋ｂ＊Ｇ３が成り立つ。このとき第４の量Ｇ４はプラズマＰにより反射される電気出力を特徴づけ、基本周波数ｆ１の領域で反射される出力の成分が第１の量Ｇ１によって表され、基本周波数ｆ１と混合生成物とを含む反射される出力の成分が第３の量Ｇ３によって表される。第１及び第２の重みづけ係数ａ、ｂを相応に選択することで、第４の量Ｇ４の形成のために、それぞれの成分を相応の仕方で重みづけすることができる。別の好ましい実施形態では、第４の量Ｇ４は、たとえば図１を参照すべき第１の高周波発生器２００による第１の高周波出力信号ＬＳ１の生成に影響を及ぼすために利用することができる。そのために装置１００は、第４の量Ｇ４を高周波発生器２００に伝送することができる。図１に示す破線の矢印Ａ２を参照。
【００８５】
以下に図３Ｂを参照しながら説明する別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａは、第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２とに依存して、特に第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２との重みづけされた和として、第５の量Ｇ５を判定するために構成され、第１の量Ｇ１に第３の重みづけ係数ｃが割り当てられ、第４の量Ｇ４に第４の重みづけ係数ｄが割り当てられる。それに伴って次式Ｇ５＝ｃ＊Ｇ１＋ｄ＊Ｇ２が成り立つ。このとき第５の量Ｇ５はプラズマにより反射される電気出力を特徴づけ、基本周波数ｆ１の領域で反射される出力の成分が第１の量Ｇ１によって表され、混合生成物を含むが基本周波数ｆ１を含まない、反射される出力の成分が第２の量Ｇ２によって表される。第３及び第４の重みづけ係数ｃ、ｄを相応に選択することで、第５の量Ｇ５の形成のためにそれぞれの成分を相応の仕方で重みづけすることができる。別の好ましい実施形態では、第５の量Ｇ５は、たとえば図１を参照するべき第１の高周波発生器２００による第１の高周波出力信号ＬＳ１の生成に影響を及ぼすために利用することができる。そのために装置１００は、第５の量Ｇ５を高周波発生器２００に伝送することができる。図１に示す破線の矢印Ａ２を参照。
【００８６】
別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａは、次の各量、第１の量Ｇ１、第２の量Ｇ２、第３の量Ｇ３、第４の量Ｇ４、第５の量Ｇ５のうち少なくとも１つを外部のユニット２００に出力するために、及び／又は任意の表示装置１１０（図１）を通じて出力するために構成される。上記の各量Ｇ１．．．Ｇ５のうちの１つ又は複数の出力は、たとえば第１の高周波発生器２００へと行うことができ（図１に示す矢印Ａ２を参照）、別の実施形態では、たとえば第１の高周波発生器の動作ないし第１の高周波出力信号ＬＳ１の生成に、これに出力される量に依存して影響を及ぼすことができる。
【００８７】
別の好ましい実施形態では、装置１００は上記の各量Ｇ１．．．Ｇ５のうち少なくとも１つを表示するために（独自の）表示装置１１０を有する。それにより、たとえば装置１００ないしプラズマシステムの利用者によって、相応に出力される量を視覚的に認知可能である。それにより、プラズマＰの動作に関する、特にプラズマにより反射される電気出力に関する情報を利用者が得るという利点があり、基本周波数ｆ１で反射される出力（第１の量Ｇ１）と、混合生成物ないし側波帯の領域で反射される出力（第２の量Ｇ２）との間で区別をすることができるという利点がある。図５は、一例として施工された表示装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃによって視覚的な出力をするこのような可能性を示唆している。
【００８８】
図６は、別の実施形態に基づく高周波出力信号のスペクトル図を模式的に示している。基本周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２で、並びに、図６では図の見やすさの理由から詳しくは示していない、基本周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との周波数和ないし周波数差を含む混合生成物で、プラズマＰにより反射される電圧波Ｕｒ（図１）の出力密度が基本周波数ｆ１の周辺で示されている。別の好ましい実施形態では、基本周波数ｆ１の領域でプラズマＰにより反射される出力を表す目安を判定するために、第１のフィルタ曲線ＦＣ１によるフィルタリング（アナログ式又はデジタル式）が提案され、且つ基本周波数ｆ１と混合生成物の領域でプラズマＰにより反射される出力を表す目安を判定するために、第２のフィルタ曲線ＦＣ２によるフィルタリング（アナログ式又はデジタル式）が提案される。混合生成物の領域のみで（すなわち基本周波数ｆ１の成分なしで）プラズマにより反射される出力を表す目安は、たとえばフィルタ曲線ＦＣ１、ＦＣ２によって得られる信号の差から判定することができる。上で図６を参照して説明した実施形態では、たとえばベースバンド領域や中間周波数領域などの別の周波数領域への変換は必要ない。
【００８９】
図７は、１つの実施形態に基づく、プラズマＰから復路を進む電圧波の測定工学的に判定されたスペクトル図を周波数軸ｆ’に対して模式的に示している。基本周波数ｆ１での出力密度は比較的低いのに対して、基本周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との混合生成物と対応する側波帯ＳＢ１’、ＳＢ２’の成分は、比較的高い出力密度値を有している。
【００９０】
図８は、スミス図表における軌跡Ｔ１として図示された、１つの実施形態に基づくプラズマＰのインピーダンスの時間的推移を模式的に示している。任意の整合ネットワーク２２０（図１）が存在している場合、軌跡Ｔ１は、図１の第１の回線区域２１０ａに関して右方を見たときの、プラズマと整合ネットワーク２２０との合成インピーダンスの時間的推移に相当する。図８からわかるとおり、第１の高周波発生器２００のインピーダンスに合わせた完全な出力整合は成立しない。むしろ、インピーダンスの位相と値がいずれも時間的に変化しており、このことは特に混合生成物によって引き起こされる。
【００９１】
したがって別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａは、プラズマＰのインピーダンス（ないしプラズマＰと整合ネットワーク２２０の各成分の合成インピーダンス）を判定するために、特にインピーダンスの時間的推移を判定するために、構成されることが意図されていてよい。それにより、インピーダンスのさまざまに異なる位相値によって特徴づけられ得る、高周波発生器２００について生じる可能性のあるクリティカルな動作状態に関する情報を得ることができる。
【００９２】
以下において、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２（図２Ｃ）の領域でプラズマＰにより反射される電気出力による、第１の高周波発生器２００に対するストレス効果の低減という観点からの別の好ましい実施形態を説明する。
【００９３】
負荷インピーダンス（たとえばプラズマＰと任意の整合ネットワーク２２０（図１）との合成インピーダンス）が、いくつかの実施形態において、第１の高周波発生器２００のインピーダンスに合わせて整合されていないと、高周波（ＨＦ）出力の部分的又は全面的な反射が生じる。それが該当するのは、たとえば「マッチボックス２２０プラスプラズマ室ＰＣないしプラズマＰ」の系の負荷インピーダンスが、たとえば５０オームの発生器インピーダンスに呼応していないケースである。このことは、たとえばマッチボックス２２０及び／又は高周波発生器２００から出される高周波出力信号ＬＳ１の基本周波数ｆ１の誤った調整によって、且つ／又はプラズマＰの変化によって起こる可能性がある。スミス図表では、このような負荷インピーダンスは、たとえば中心点（＝反射なし、負荷インピーダンスが発生器インピーダンスに呼応する）の外に位置する点によって表される。
【００９４】
出願人の実験によれば、往路を進む電圧波Ｕｉ（図１）と比較したときの反射される電圧波Ｕｒ（図１）の位相位置に応じて、反射される電気出力に基づく第１の高周波発生器２００にとってのストレスは、高周波発生器２００のさまざまに異なるコンポーネントに対してさまざまに異なる影響を及ぼす。負荷のインピーダンスの位置がスミス図表の特定の領域にあるとき、第１の高周波発生器２００のコンポーネントが熱による障害を受けることがあるのに対して、インピーダンスの位置がスミス図表の別の領域にあるときには、出力段（図示せず）の増幅部材（たとえばトランジスタ）が誤った切換（たとえばインダクタンス又は容量による切換）によって、且つ／又は過電圧によって損傷することが起こり得る。このことは、別の実施形態では、２つのＨＦ発生源が３ｄＢ直角結合器にまとめられた３ｄＢ直角結合器を有する発生器のケースでも該当し得る。
【００９５】
たとえば別の実施形態で、反射される電圧波Ｕｒが往路を進む基本波Ｕｉと同じ周波数を有していないとき、このことは持続的な移相に相当する。このような反射された電圧波に相当するインピーダンスは、スミス図表では一定の点を表すのではなく、反射される電圧波Ｕｒの強さに直径が相当し、基本波に対する反射される電圧波Ｕｒの周波数オフセットに回転周波数が相当する円の上で絶えず動く点を表す。比較的高い周波数（基本周波数ｆ１よりも高い周波数、図２Ｃに示す上側の側波帯ＳＢ２を参照）は、角度が大きくなる方向への持続的な移相に相当し、それに伴って反時計回りに進む点に相当し、比較的低い周波数（基本周波数ｆ１よりも低い周波数、図２Ｃに示す下側の側波帯ＳＢ２を参照）は、時計回りに進む点に相当する。下側及び上側の側波帯における鏡像対称の２つの周波数（たとえば第１の周波数和ｆｓ＿１と第１の周波数差ｆｄ＿１、図２Ｂを参照）では、それぞれの円が重なり合って１本の線になり、スミス図表ではその上で点が往復して進む。図９のインピーダンスの軌跡Ｔ２を用いて、このことが模式的に示されている。
【００９６】
復路を進む電圧波Ｕｒの成分が両方の周波数に関して等しい大きさでない場合、線が開いて楕円になる。図１０に示す軌跡Ｔ３を参照。基本周波数ｆ１での追加の反射は、線の重心をスミス図表の中心から外れるように動かす。図１１に示す軌跡Ｔ４を参照。高次のスペクトル成分（たとえば第２の周波数和ｆｓ＿２及び／又は第２の周波数差ｆｄ＿２、図２Ｂを参照）は線を湾曲させることがある。図１２に示す軌跡Ｔ５を参照。
【００９７】
反射される電圧波Ｕｒにおける側波帯ＳＢ１、ＳＢ２の成分は、固定的なインピーダンスに相当するのではないため、第１の高周波発生器２００ないしはその各コンポーネントは、側波帯の領域で反射される電気出力によって絶えずストレスを受けるわけではなく、さまざまな周波数オフセットのサイクルで、すなわちそれぞれの周波数和ないし周波数差と基本周波数ｆ１との間の周波数差のサイクルで「のみ」ストレスを受ける。したがって別の好ましい実施形態では、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２では基本周波数free１におけるよりも高い反射される電気出力が許容されていてよい。各実施形態に基づく第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２の判定は、別の実施形態では、側波帯に対応する反射される出力が設定可能な閾値を上回っているか否かの相応の判断を可能にするという利点がある。たとえばこのことは、別の実施形態では、使用される高周波発生器２００の型式について、ないしはそのコンポーネントについて、特にプラズマシステムの作動中に判定される第２の量Ｇ２を評価したうえでチェックすることができる。
【００９８】
別の好ましい実施形態では、−特に側波帯の領域で反射される電気出力の存在のもとでも−負荷のインピーダンスについて、特定の値領域が占められるべきでないことが意図されていてよい。このことは、たとえば時間的に変化するインピーダンスをスミス図表の軌跡として表現した場合、スミス図表によって表される複素インピーダンス平面における、軌跡ないしその一部が位置するべきでない、ないしは位置してはならない、少なくとも１つの領域に相当する。
【００９９】
このような種類の回避されるべきインピーダンス領域が、一例として図１０に符号ＩＧ１によって表示されており、明確化のためにハッチングが付されている。プラズマＰの瞬間インピーダンスは、領域ＩＧ１の内部に一時的にしか位置しないが（上記の説明を参照）、別の実施形態では、プラズマＰの瞬間インピーダンスがいかなる時点でも領域ＩＧ１の中に位置しないように、軌跡Ｔ３が変調されると好ましい場合があり得る。
【０１００】
たとえば別の好ましい実施形態では、このことは、たとえば高周波回線２１０の電気的な長さの変更によって惹起することができる位相シフトによって実現することができる。いくつかの実施形態では、たとえば高周波回線２１０の長さを、特に区域２１０ａ及び／又は区域２１０ｂの長さを変更して、特に軌跡Ｔ３を回避されるべき領域ＩＧ１から外に出るように動かす目的をもって、軌跡Ｔ３（図１０）の所望の回転を実現することが意図されていてよい。
【０１０１】
その代替又は補足として、別の実施形態では、高周波発生器２００と、プラズマＰないし任意の整合ネットワーク２２０との間に調相デバイスが設けられていてもよい。回線長さの適合化と、調相デバイスによるダイナミックな相回転との組合せも同じく考えられる。上に挙げた両方の方策（回線長さの変更、調相デバイス）はそれぞれ位相シフトを惹起し、それにより、実質的に側波帯ＳＢ１、ＳＢ２の影響によって生じるスミス図表でのインピーダンスの軌跡Ｔ３を、原点を中心として回転させることができる。
【０１０２】
図１３は、好ましい実施形態に基づく高周波発生器４００の簡略化したブロック図を模式的に示している。この高周波発生器４００は、高周波信号ｓ２０を生成するために、好ましくは制御可能な発振器４１０（たとえば電圧制御発振器、ＶＣＯ）を有しており、且つ任意選択として、好ましくは制御可能な増幅器として構成され、高周波信号ｓ２０を増幅するために構成されたドライバデバイス４２０を有しており、それによって増幅された高周波信号ｓ２１が得られる。さらにこの高周波発生器４００は、ドライバデバイス４２０の出力信号ｓ２１をさらに増幅するために構成された、好ましくは同じく制御可能な出力増幅器４３０を有しており、それによって出力増幅器４３０の出力部では、好ましい実施形態ではたとえばプラズマＰを励起するために利用可能である高周波出力信号ＬＳ１’が得られる。図１に示す第１の高周波出力信号ＬＳ１も参照。
【０１０３】
任意選択として、高周波発生器４００から発せられて往路を進む電圧波Ｕｉ’及び／又はプラズマＰ（図１）から高周波発生器４００へと復路を進む電圧波Ｕｒ’に関する情報を含む信号Ａ１’を減結合するために構成された方向性結合器４４０が設けられる。信号Ａ１’を装置１００ｂに供給可能であり、この装置は上に説明した装置１００ないし１００ａの機能性を有するのが好ましく、すなわち、第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２とを判定するために構成される。別の好ましい実施形態では、装置１００ｂは、次の別の各量Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５のうち少なくとも１つを判定するためにも構成される。装置１００ｂも、図１７を参照してすでに上で説明したコンフィグレーション１０００を少なくともほぼ有することができる。
【０１０４】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器４００は、次の各量、第１の量Ｇ１、第２の量Ｇ２、第３の量Ｇ３、第４の量Ｇ４、第５の量Ｇ５のうち少なくとも２つに依存して高周波出力信号ＬＳ１’の生成を実行し、ないしはこれに影響を及ぼすために構成され、特に、上記の量Ｇ１からＧ５のうち少なくとも２つに依存して第１の制御器４０２によってこれを制御するために構成される。それにより、基本周波数ｆ１の領域でプラズマＰにより反射される電気出力だけでなく、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２の領域でプラズマＰにより反射される電気出力も考慮したうえで高周波発生器４００の動作を実行し、ないしはこれに影響を及ぼすことができるという利点がある。特に、それによって基本周波数ｆ１に関して理想的なインピーダンス整合ないし出力整合を行うことができるという特別な利点があり、それに応じて、基本周波数ｆ１でプラズマＰにより反射される電気出力がゼロになる。
【０１０５】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器４００は次の各量、第１の量Ｇ１、第２の量Ｇ２、第３の量Ｇ３、第４の量Ｇ４、第５の量Ｇ５のうち少なくとも１つについての制御チャネルＲ１を有し、且つ次の各量、第１の量Ｇ１、第２の量Ｇ２、第３の量Ｇ３、第４の量Ｇ４、第５の量Ｇ５のうち少なくとも１つの別の量についての第２の制御チャネルＲ２を有する。任意の第３の制御チャネルも同じく考えられ、図１３では矢印Ｒ３によって表示されている。換言すると、別の好ましい実施形態では、各量Ｇ１．．．Ｇ５のうち少なくとも１つを、好ましくは複数を、高周波発生器４００の少なくとも１つのコンポーネント４１０、４２０、４３０へ影響を及ぼすために利用することができる。
【０１０６】
別の好ましい実施形態では、高周波発生器４００の制御のために、プラズマＰないし負荷で反射される電気出力に依存して、反射される電気出力全体に占める基本周波数Ｆ１の成分と側波帯ＳＢ１、ＳＢ２の成分とがそれぞれ別様に重みづけされる。たとえば、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２が高周波発生器４００に対して基本周波数ｆ１の半分のストレス効果しか有さない場合、制御についてＰｒｇｅｓａｍｔ＝Ｐｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ＋０．５＊Ｐｒｓｉｄｅｂａｎｄとの想定がなされ、ここでＰｒｇｅｓａｍｔはたとえば第５の量Ｇ５に相当し、Ｐｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌはたとえば第１の量Ｇ１に相当し、Ｐｒｓｉｄｅｂａｎｄはたとえば第２の量Ｇ２に相当する。図３Ｂに関する説明も参照。それに応じて本例では、第３の重みづけ係数ｃとして値１が適用され、第４の重みづけ係数ｄとして値０．５が適用される。別の好ましい実施形態では、重みづけ係数についてのこれ以外の値も同じく考えられ、たとえば高周波発生器４００の回路コンポーネントに依存して、たとえば出力増幅器４３０のトランジスタ（図示せず）に依存して、たとえばトランジスタの耐電圧性などに応じて選択することができる。
【０１０７】
図１４は、別の実施形態に基づく高周波発生器４００ａの簡略化したブロック図を模式的に示している。この高周波発生器４００ａは、たとえば図１３に示す高周波発生器４００と比較できる構造を有していてよく、高周波出力信号ＬＳ１’’を出力するために構成されていてよい。図１４から明らかなように、高周波発生器４００ａには、高周波出力信号ＬＳ１’’の設定可能な移相を惹起する調相デバイス４０４が付属しており、それにより、たとえばプラズマＰ（図１）へ供給可能である移相された高周波出力信号ＬＳ１’’’が得られる。調相デバイス４０４は、インピーダンスの軌跡に影響を及ぼすために、高周波出力信号ＬＳ１’’を通す高周波回線の回線長さの変更の代替又は補足として利用することができる。図１０を参照して上に行った説明も参照。
【０１０８】
図１５は、１つの実施形態に基づく方法の簡略化したフローチャートを模式的に示している。第１のステップ５００で、装置１００（図１）が、第１の周波数ｆ１の領域でプラズマＰ（図１）により反射される出力を特徴づける第１の量Ｇ１（図３Ａ）を判定する。ステップ５０２で、装置１００が、第１の周波数領域でプラズマＰにより反射される出力を特徴づける第２の量Ｇ２を判定し、第１の周波数領域は、第１の周波数ｆ１と、第２の周波数ｆ２の整数倍との、上に説明した設定可能な数の周波数和ｆｓ＿１、ｆｓ＿２、ｆｓ＿３及び／又は周波数差ｆｄ＿１、ｆｄ＿２、ｆｄ＿３（図２Ｂ）を有する。いくつかの実施形態では、ステップ５００、５０２を別の順序で、及び／又は少なくとも部分的に時間的に重なり合うように実行することもできる。
【０１０９】
任意のステップ５１０で、装置１００が第３の量Ｇ３をａ）第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２の和として、及び／又はｂ）第４の量ｓ４に依存して判定する。図４を参照。任意選択としてステップ５１０で、すでに判定されている量Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３から、たとえば第４の量Ｇ４（図５）及び／又は第５の量Ｇ５（図３Ｂ）及び／又はこれから導き出される量など、さらに別の量を判定し、ないしは導き出すことができる。
【０１１０】
同じく任意の別のステップ５２０で、装置１００が量Ｇ１からＧ５のうち少なくとも１つを外部のユニットへ、たとえば第１の高周波発生器２００へ出力する。その代替又は補足として、装置１００が量Ｇ１からＧ５のうち少なくとも１つを表示装置１１０（図１）を介して出力し、それにより、１つ又は複数の量を人間によって視覚的に認知可能となる。このことは、プラズマシステムないし第１の高周波発生器２００の動作のコントロールを可能にするという利点がある。
【０１１１】
図１６は、図４を参照して上で説明したコンフィグレーションに追加して、プラズマＰに向かって往路を進む電圧波Ｕｉの考慮がなされた別の実施形態の簡略化したブロック図を模式的に示している。そのために方向性結合器２３０により、プラズマＰに向かって往路を進む電圧波Ｕｉを特徴づける信号ｓ１０が提供される。
【０１１２】
信号ｓ１０が別の入力フィルタ１０１によってフィルタリングを施され、特にローパスフィルタリングを施され、それによりローパスフィルタリングされた信号ｓ１０’が得られ、これがアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１０３によって時間的かつ数値的に離散したデジタル信号ｓ１０’’へと変換される。別の入力フィルタ１０１は、ＡＤＣ１０３の帯域幅に合わせて適合化されるのが好ましい。
【０１１３】
好ましくは局部発振器信号ＬＯとの混合によって、特に乗算によって、デジタル信号ｓ１０’’に下方変換が施され、それによって別の信号ｓ１２が得られる。信号ｓ１２は（デジタルの）ベースバンド信号（局部発振器信号ＬＯの周波数が基本周波数ｆ１に実質的に相当する）であるのが好ましいが、別の実施形態では、中間周波数信号（局部発振器信号ＬＯの周波数が基本周波数ｆ１よりも低い）であってもよい。
【０１１４】
複素値のベースバンド信号ｓ２、ｓ１２の知見のもとで、負荷（プラズマＰ、ないしプラズマＰと任意の整合ネットワーク２２０（図１）との組合せ）の（通常は）同じく複素であるインピーダンスを判定できるという利点がある。
【０１１５】
別の好ましい実施形態では、装置１００、１００ａ、１００ｂは、負荷のインピーダンスに追加的に依存して第４の量Ｇ４及び／又は第５の量Ｇ５を判定するために構成される。特に、たとえば第４の量Ｇ４及び／又は第５の量Ｇ５の判定にあたって利用される重みづけ係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを、場合により負荷のインピーダンスに依存して、たとえばインピーダンスや位相の時間的な平均値に依存して、好ましくはスミス図表での軌跡の位置を考慮したうえで形成し、ないしは変更することができる。
【０１１６】
各実施形態に基づく原理は、特にマルチ周波数プラズマシステムにおいて基本周波数に関して改善された出力整合を可能にするとともに、プラズマＰの励起の正確な特徴づけを可能にする。さらに、各実施形態に基づく原理は、側波帯ＳＢ１、ＳＢ２の領域で反射される出力による第１の高周波発生器２００の負荷を正確に決定し、場合により低減することを可能にする。
【０１１７】
別の好ましい実施形態は、第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２とを表示装置及び／又は機械可読のインターフェースへ両方の量Ｇ１、Ｇ２の区別可能な表示及び／又は処理のために伝送するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関する。
【０１１８】
別の好ましい実施形態は、制御のために第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２とがゼロに等しくないそれぞれ相違する重みづけ係数をもって制御に取り込まれる、高周波発生器２００、４００、４００ａを制御するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関する。
【０１１９】
別の好ましい実施形態は、制御のために第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２とがそれぞれ相違する重みづけ係数をもって、特に第１の量Ｇ１が第２の量Ｇ２よりも数値的に大きい重みづけ係数をもって制御に取り込まれる、インピーダンス整合装置を、特に整合ネットワーク２２０を制御するための、各実施形態に基づく装置及び／又は方法の利用法に関する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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