(57)【要約】真空プラズマ処理装置は、整合ネットワークと、チャンバ内のガスをワークピースを加工するためのプラズマに励起するリアクタンス性インピーダンスとの間に接続された電圧・電流検出器を含む。一定の非ゼロＡＣパラメータが、チャンバ内の電極と接地との間の接続内で維持される。電極および設地への接続は、ＡＣ電力源が電極とＤＣ結合されないようになっている。
2004535039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを処理するための真空プラズマ・チャンバであって、このチャンバ内のガスと電気的に結合させるためのリアクタンス性インピーダンス要素を含むチャンバと、
チャンバ内のガスを、リアクタンス性インピーダンス要素に接続されたプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源とを含み、
チャンバが、前記電極に直接的に結合されるＡＣまたはＤＣ電源がないようにＡＣ接地に接続された電極を含み、この電極のＡＣ接地への接続部が、電極とＡＣ接地との間に有限の非ゼロＡＣ電圧が発生しやすいようにされており、この電極のＡＣ接地への接続部が、電極とＡＣ接地との間に実質的に一定で有限の非ゼロＡＣパラメータが維持されるように配設されたＡＣインピーダンスを含む組合せ。
【請求項２】
電極と接地との間の接続部における少なくとも１つのＡＣパラメータを検出するための検出装置と、検出装置に応答するように接続されて、ＡＣインピーダンスを制御して実質的に一定で有限の非ゼロＡＣパラメータを提供するコントローラとをさらに含む、請求項１に記載の組合せ。
【請求項３】
ＡＣインピーダンスが、可変リアクタンスを含み、コントローラが、検出装置に応答するように配設されて可変リアクタンスの値を制御する、請求項２に記載の組合せ。
【請求項４】
可変リアクタンスが可変インダクタを含む、請求項３に記載の組合せ。
【請求項５】
可変リアクタンスが可変キャパシタを含む、請求項３に記載の組合せ。
【請求項６】
可変リアクタンスが、可変インダクタンスと可変キャパシタとを含み、コントローラが、検出装置に応答するように配設されて、可変インダクタおよび可変キャパシタの少なくとも１つを、電極の接地への接続部に選択的に接続する、請求項３に記載の組合せ。
【請求項７】
検出装置が、接続部と結合された電圧・電流プローブを含む、請求項２乃至６のいずれかに記載の組合せ。
【請求項８】
検出装置がチャンバ上に装着されている、請求項２乃至７のいずれかに記載の組合せ。
【請求項９】
ＡＣインピーダンスが可変レジスタを含み、コントローラが検出器に応答するように配設されて、可変レジスタをＡＣ電極のＡＣ接地への接続部に選択的に接続し、かつ可変レジスタの値を制御する、請求項２乃至８のいずれかに記載の組合せ。
【請求項１０】
チャンバが、チャンバ内のガスと電気的に結合するためのリアクタンス性インピーダンス要素と、
チャンバ内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を有するＡＣ電源と、
電源とリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された整合ネットワークと、
一端をＡＣ電源に接続され、第二端を整合ネットワークに接続されたケーブルと、
整合ネットワークとリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続されて、整合ネットワークによってリアクタンス性インピーダンス要素とリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷とに適用されるパラメータを示す少なくとも１つの信号を取り出すプローブと、
前記少なくとも１つの信号に応答するように接続されて、ＡＣ電源がケーブルの一端に印加する電力に影響を与えるパラメータを制御するコントローラとを含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の組合せ。
【請求項１１】
整合ネットワークがリアクタンス性インピーダンス要素およびリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷に印加する電圧および電流をそれぞれ示す第１および第２の信号を取り出すように、プローブが配設されているとともに、コントローラが第１および第２の信号に応答するように接続されている、請求項１０に記載の組合せ。
【請求項１２】
プローブが、真空プラズマ・チャンバの、ＡＣ電源周波数の波長の１／８以内に、装着されている請求項１０または１１に記載の組合せ。
【請求項１３】
プローブがチャンバ上に装着されている、請求項１１に記載の組合せ。
【請求項１４】
整合ネットワークが可変リアクタンスを含み、組合せが、ケーブルが整合ネットワークに供給する電圧および電流を示す信号を取り出す検出装置をさらに含み、コントローラが、ケーブルが整合ネットワークに供給する電圧および電流を示す信号に応答するように接続されて、整合ネットワークの可変リアクタンスを制御する、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の組合せ。
【請求項１５】
チャンバ内のガスと結合させるためのリアクタンス性インピーダンス要素と、電極と直流結合したＡＣまたはＤＣ電源がないようなＡＣ接地との接続部を有する電極とを含む、真空プラズマ処理チャンバ内でワークピースをプラズマで処理する方法であって、電極のＡＣ接地への接続部が、有限の非ゼロ電圧が電極とＡＣ接地の間で発生しやすいようにされているとともに、接続部内で電極とＡＣ接地との間に一定で有限の非ゼロＡＣパラメータを維持しながら、リアクタンス性インピーダンス要素にチャンバ内のガスをプラズマに励起するのに十分な電力を供給する方法。
【請求項１６】
パラメータが電圧であり、電極のＡＣ接地への接続部がＡＣインピーダンスを含み、接続部内のＡＣインピーダンスの両端で一定のＡＣ電圧を維持することによって、電極とＡＣ接地との間に一定で有限の非ゼロＡＣ電圧が供給される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
方法が複数のワークピースと関連して実施され、複数のワークピースが真空プラズマ・チャンバ内で処理される間に、電極と接地との間で、同一の一定で有限の非ゼロＡＣ電圧が維持される、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
実質的に同一の特性を有する複数の真空プラズマ・チャンバに関連して実施される方法において、異なる真空プラズマ・チャンバの特性が、異なるチャンバの電極と接地との間の接続部内に異なる非ゼロＡＣ電圧を発生しやすくさせるほど大きく互いに異なっている方法であって、同一の名目条件の下で作動する複数の真空プラズマ・チャンバ内の電極と接地との間で同一の一定の非ゼロＡＣ電圧を維持する、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
方法が、電極とＡＣ接地との間の接続部内にＡＣインピーダンスを接続するとともに、ＡＣインピーダンスの両端で、一定で有限の非ゼロＡＣ電圧を維持することによって実施される、請求項１５乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
電極と接地の間の一定で有限の非ゼロＡＣ電圧が、電極と接地との間のＡＣ電圧および電極と接地との間に流れるＡＣ電流を示す、少なくとも１つのパラメータを検出するとともに、検出された少なくとも１つのパラメータに応答してＡＣインピーダンスを制御することによって維持される、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
ＡＣインピーダンスの両端における有限の非ゼロＡＣ電圧が、検出された少なくとも１つのパラメータに応答して、ＡＣインピーダンスの値を制御することによって維持される、請求項１９乃至２０に記載の方法。
【請求項２２】
ＡＣインピーダンスが可変キャパシタと可変インダクタとを含み、制御のステップが、電極とＡＣ接地との間の接続部において可変キャパシタおよび可変インダクタの一方または両方を接続するステップを含む、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
ＡＣインピーダンスが可変リアクタンスと可変レジスタとを含み、制御のステップが、電極とＡＣ接地との間の接続部において可変リアクタンスと可変レジスタの一方または両方を接続するステップと、かつ可変リアクタンスまたは可変レジスタの値を制御するステップとを含む、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
チャンバが、チャンバ内のガスと電気的に結合されたリアクタンス性インピーダンス要素と、電源とリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された整合ネットワークと、一端をＡＣ電源に接続され、第２端を整合ネットワークに接続されたケーブルとを含む方法であって、
整合ネットワークによってリアクタンス性インピーダンス要素とリアクタンス性インピーダンス要素に結合されたプラズマ負荷とに適用される、少なくとも１つのパラメータを検出するステップと、
検出された少なくとも１つのパラメータに応答して、ＡＣ電源によってケーブルの一端に印加されるＡＣ電力に影響を与えるパラメータを制御するステップとを含む、請求項１５乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つのパラメータが電圧および電流を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
電圧および電流が、真空プラズマ・チャンバのＡＣ電源周波数の波長の１／８以内で検出される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
電圧および電流がチャンバにおいて検出される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
制御のステップが、ＡＣ電源がケーブルの一端に印加するＡＣ電力に影響を与える、複数のパラメータを制御するステップを含む、請求項２４乃至２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
整合ネットワークが可変リアクタンスを含む方法であって、ケーブルによって整合ネットワークに供給される電圧および電流を検出するステップと、検出された、ケーブルによって整合ネットワークに供給される電圧および電流に応答して、整合ネットワークの可変リアクタンスを制御するステップとをさらに含む、請求項２４乃至２８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的には真空プラズマ処理装置に関し、より具体的には、接地への接続を有する電極間で、どのＡＣまたはＤＣ電源も電極とＤＣ結合しないように、一定の非ゼロＡＣパラメータが維持される、真空プラズマ処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、本出願人に共同譲渡された、本願と同時係属の２００１年６月６日付出願の「プラズマ・チャンバへの正確な高周波供給用の装置（Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｃｃｕｒａｔｅ  ＲＦ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｔｏ  ａ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈａｍｂｅｒ）」という名称の仮出願整理番号６０／２９６，８３２号の部分継続である。
【０００３】
真空プラズマ処理装置は、通常は半導体、誘電体および金属基板であるワークピースに、材料を堆積させたり、ワークピースから材料をエッチングするのに使用される。ワークピースが位置する真空プラズマ処理チャンバにガスが導入される。チャンバ圧力は、通常は０．１〜１０００ｔｏｒｒの範囲である。ガスは、高周波電界または電磁場に応答して、高周波プラズマに点火される。
【０００４】
高周波電界は、リアクタンス性インピーダンス要素、すなわち通常は電極配列または磁気および静電高周波電界の両方をガスに結合するコイルのどちらかによって提供される。リアクタンス性インピーダンス要素は、高周波周波数と十分な出力を有してガスをプラズマに点火する高周波発生源に接続されている。発生源とリアクタンス性インピーダンス要素との接続は、通常、比較的長いケーブルによって、高周波発生源に直接に接続されている。ケーブルとリアクタンス性インピーダンス要素の間に接続された共振整合ネットワークは、通常、発生源のインピーダンスを、それが駆動する負荷に整合させるように調節された少なくとも１つの可変リアクタンスを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発生源から見た負荷は、実質的に不規則で、予測不可能な変化をしやすい。この負荷は、ガスをプラズマ状態に点火する以前には、比較的高いインピーダンスを有する。プラズマが点火されたのに応答して、負荷インピーダンスは、励起されたプラズマ中の荷電キャリヤ、すなわち電子およびイオンの存在のせいで大きく低下する。励起されたプラズマのインピーダンスも、プラズマフラックス、すなわちプラズマ密度とプラズマ荷電粒子速度の積が変化するせいで、ワークピースの処理中に実質的に変化する。
【０００６】
高周波損失は、プラズマ処理装置の高周波供給経路の物理的構成、処理装置のチャンバの機材、接地経路インピーダンスによっても影響を受け、このインピーダンスは、プラズマを励起する高周波周波数において、かなり変動しやすい。接地経路インピーダンスは、ＲＦ励起周波数における接地経路の随伴インピーダンスとともに、接地を形成する部品の物理的構成によって決まる。単一のワークピースを処理する間に、負荷は、このような変動を起こしやすい。さらに、負荷は、同一の処理装置が異なるワークピースを処理する間に、このような変動を起こしやすい。さらに、別個の処理装置は予測不可能な異なる特性を有するので、負荷は、同一のモデル番号などの同じ名目設計を有する別個の処理装置間の変動の影響も受ける。この損失およびインピーダンス差は、エッチングおよび堆積速度などの処理装置の性能に大きな影響を与える。
【０００７】
以前には、整合ネットワーク可変リアクタンスおよび高周波発生源の出力を制御することによって、これらの不規則で、予測不可能な変動に対する補償を提供できるものと考えられていた。整合ネットワーク可変リアクタンスは、高周波発生源出力インピーダンスおよび負荷インピーダンスの間のインピーダンス整合および共振を維持するのに制御される。
【０００８】
さらに、整合ネットワークとリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された電圧プローブに応答して制御が行われることが多い。電圧プローブは、リアクタンス性インピーダンス要素と接地などの参照電位との間の高周波電圧、すなわちチャンバの金属壁が維持される電位を示す信号を取り出す。リアクタンス性インピーダンス要素と参照電位との間の高周波電圧を示す信号は、チャンバおよび整合ネットワークから離れた、高周波発生源の出力パラメータ用のコントローラに結合される。このコントローラは、通常、高周波発生源の一部であるとともに、高周波発生源が高周波発生源に接続されたケーブルの一端に供給する電流と電圧用のモニタを含む。整合ネットワークとリアクタンス性インピーダンス要素との間に接続された電圧プローブ、または高周波発生源の電圧モニタのいずれかによってモニタリングされた電流および電圧が結合され、それによって高周波発生源の出力電力が所望の設定点に制御される。
【０００９】
高周波発生源のコントローラでモニタリングされる電流は、リアクタンス性インピーダンス要素および負荷中を流れる電流の正確なレプリカであることを仮定した。筆者は、高周波発生源と整合ネットワークの間に接続されたケーブルの損失効果とともに、その他の関連損失が理由で、このような仮定は、不適正な仮定であることに気づいた。さらに、前述の負荷変動は、この仮定に悪影響を与える。この仮定が不適正であることが理由で、多くの場合に、処理中に所望の電力がプラズマに実際には供給されず、その結果、処理装置性能に悪影響を与えていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、プラズマ処理装置は、ワークピースを処理するための真空プラズマ・チャンバを含み、このチャンバは、チャンバ内のガスと電気的に結合するためのリアクタンス性インピーダンス要素と、どのＡＣまたはＤＣ電源も電極と直接的に結合されないようなＡＣ接地との接続部を有する電極とを含む。電極のＡＣ接地への接続部は、有限の非ゼロＡＣ電圧が電極とＡＣ接地の間に発生しやすいようにされている。十分な電力が、リアクタンス性インピーダンス要素に供給されて、チャンバ内のガスをプラズマに励起し、この間に、一定で有限の非ゼロＡＣパラメータ、好ましくは電圧が、接続部内の電極とＡＣ接地との間で維持される。
【００１１】
好ましくは、電極と接地の間のＡＣ電圧、および／または電極と接地との間に流れるＡＣ電流を検出することによって、接続部内の電極とＡＣ接地との間に、一定電圧を維持する。検出された接続部内の電圧および／または電流に応答して、電極と接続部内の接地との間のＡＣインピーダンスを制御し、実質的に一定で、有限の非ゼロＡＣパラメータを提供する。
【００１２】
一つの好ましい実施形態においては、ＡＣインピーダンスは、可変リアクタンス、好ましくはインダクタおよび／またはレジスタ、および／または検出された接続部内の電圧および／または電流によって制御される値を有するキャパシタを含む。検出された接続部内の電圧および／または電流は、（１）インダクタ、キャパシタもしくはレジスタのいずれを、またはそれらのどの組合せを、接続部の一部とするか、および（２）接続されたインピーダンス（１つまたは複数）の値、を制御するのに使用される。
【００１３】
前述の結果として、接地インピーダンスが一定の値に維持されて、プラズマに供給される電力を正確に制御するのを補助する。同時に、供給された電力の正確な制御および接地インピーダンスを一定値に維持することによって、処理装置のユーザが処理装置の性能に大きな影響を及ぼす多数のＡＣ高周波パラメータを、ほとんど完全に制御することができる。このことは、同一のプロセスを実行する多数の処理装置を整合させたり、長時間にわたって同一の処理装置のプロセス安定性を維持するときに、特に有利である。供給される電力を正確に制御し、かつ接地インピーダンスを一定値に維持するための原理は、同一の名目型式の処理装置を製造するときに、一定の特性を維持するのにも使用することができる。処理装置のＡＣ特性を正確に計測し、調整することによって、末端ユーザに対して処理装置を出荷するに先立ち、処理装置の製造時に性能を保証することができる。
【００１４】
接続部内の電極とＡＣ接地との間で、一定で有限の非ゼロＡＣパラメータを維持するプラズマ処理装置を、リアクタンス性インピーダンスおよびそれが励起するプラズマを含む負荷の両端で、一定の電力を維持するリアクタンス性インピーダンス要素を駆動するＡＣ電源を制御するための装置とともに利用するのが好ましいが、必ずしも必要ではない。
【００１５】
本発明の上述、およびその他の目的、特徴および利点は、特定の実施形態についての以下の詳細な説明を、添付の図面と合わせて考慮すれば、明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ここで添付図面の図１を参照すると、真空プラズマ処理チャンバ１０が、平行金属電極プレート１２および１４を含むのが示されており、これらの電極プレート間に高周波プラズマ放電が励起される。プラズマはプレート１２によって引き出され、このプレートはチャンバ１０の上部に装着されて、ガス供給源（図示せず）からのガスに高周波エネルギーを供給する高周波励起リアクタンスとして機能する。チャンバ１０は、適当な真空ポンプ（図示せず）によって、０．１〜１０００ｔｏｒｒの範囲の真空に維持される。ワークピース１５は通常、半導体、ガラスまたは金属基板であり、チャンバ１０の底部のプレート１４上に装着される。ワークピース１５は、荷電粒子、すなわち電子およびイオンと、プラズマ内の中性粒子とによって処理されて、ワークピースがエッチングされ、かつ／または材料がその上に堆積される。プラズマ放電およびプレート１２が、高周波発生源１７、およびそれによって駆動される回路要素の負荷を形成する。ワークピースにプレート１４を通過して流れる冷却ガスを供給して冷却することが必要な場合は、プレート１４は、ワークピース用のチャックを含む。チャックが利用される場合には、それはＤＣチャック電圧源（図示せず）に応答する静電チャックとするのが好ましい。
【００１７】
低高周波インピーダンスを有する高周波接続部１６が、プレート１４と接地端子１８の間に設けられている。接続部１６は、それに直接的に接続または結合された高周波励起電源を持たないが、そのような電源が設けられる場合には、ＤＣチャック電圧源を含むことができる。接続部１６が、それに直接接続または結合された高周波励起電源をもたず、また接続部１６が、プレート１４と接地端子１８の間に比較的高い導電率経路を有するという事実にもかかわらず、筆者は、従来技術型処理装置においては、プレート１４と接地端子１８の間の接続部１６において、不規則で、変動の多い電圧が生成されやすいことを見出した。この不規則、変動性の電圧は、ワークピース１５の一貫した処理をもたらす上で悪影響がある。
【００１８】
この問題を克服するために、プレート１４と接地端子１８の間に一定電圧を維持する。一定電圧は、電圧・電流プローブ２０をプレート１４直下のチャンバ１０の外側に装着することによって維持される。プローブ２０は、それが電気的かつ磁気的に接続部１６のリード線に電気的かつ磁気的に結合されるように、装着される。プローブ２０は、それぞれ、プレート１４と接地端子１８との間の高周波電圧、およびプレート１４と接地端子１８との間に流れる高周波電流のレプリカである、第１および第２の信号を取り出す。さらに、接続部１６には、第１および第２の信号の機能に応答して、プレート１４と接地端子１８の間の一定で有限の非ゼロ高周波電圧を維持する可変高周波インピーダンス２２が設けられる。
【００１９】
高周波発生源１７は、通常は１３．５６ＭＨｚの周波数の一定周波数高周波発振器２４と、この発振器２４の出力および可変ゲイン制御入力端子に応答するように接続された電力入力端子を有する可変電力高周波増幅器２６を含む。増幅器２６は、典型的には１〜４キロワットの範囲に所望の設定点値を有する、比較的高い電力の高周波出力を取り出す。増幅器２６の出力は、発振器２４の周波数において、比較的長い（例えば、１３フィート）同軸ケーブル２８の一端に接続され、このケーブルの第２端は整合ネットワーク３０の入力端子に接続され、このネットワーク３０の出力端子はプレート１２に高周波電力を供給するように接続されている。
【００２０】
このように、ケーブル２８は、発振器２４の周波数の、少なくとも数波長の長さを有し、その２つの端部間でかなりな高周波損失を生じさせる。ケーブル２８の長さおよびこれらの損失の結果として、高周波発生源１７からケーブル２８中に流れる高周波電流は、整合ネットワーク３０がプレート１２に供給する高周波電流とは異なる。
【００２１】
発生源１７がプレート１２に供給する高周波電流とともにプレート１２と接地端子１８との間の高周波電圧を正確にモニタリングするのに、電圧・電流プローブ３２は、プレート１２の直上の、チャンバ１０の外表面上、またはそこに緊密に接近して（発振器２４の周波数の波長の［１／８］以内に）装着される。電圧・電流プローブ３２は、整合ネットワーク３０の出力とプレート１２の間に接続されたリード線３４に電気的かつ磁気的に結合され、プレート１２と接地端子１８の間の高周波電圧およびリード線３４を流れる高周波電流のそれぞれのレプリカである第３および第４の信号を取り出す。
【００２２】
整合ネットワーク３０は、可変電力高周波増幅器２６の出力インピーダンスと、プレート１２およびプレートによって励起されたプラズマによって形成される負荷との間のインピーダンスとの整合がとれるように調製された、少なくとも１組の可変リアクタンスを含む。整合ネットワーク３０の可変リアクタンスは、内部導体とケーブル２８の接地との間の電圧、およびケーブル内を流れる電流に応答するように電気的かつ磁気的に結合された電圧・電流プローブ３６の出力信号の関数に応答して、ＤＣモータ３３および３５によって調整される。プローブ２０および３２のように、プローブ３６は、プローブが検出する高周波電圧および電流のレプリカである出力信号を取り出す。
【００２３】
１つの好ましい実施形態においては、共振整合ネットワーク３０は、チャンバ１０の外部に装着されて、固定キャパシタに直列に接続された可変インダクタンス１次巻線を有する変圧器を含む。この変圧器は、可変同調ベーンに磁気的に結合された第２次巻線を含む。整合ネットワーク３０の高周波出力は、ライン３４に直列に接続されているＤＣブロックキャパシタ３７を介してプレート１０に結合されている。キャパシタ３７も、好ましくは、チャンバ１０の外部に装着される。ＤＣモータ３３および３５は、コントローラ４０の出力信号に応答して、整合ネットワーク同調ベーンおよび整合ネットワーク３０の１次巻線のインダクタンスを制御する。
【００２４】
マイクロプロセッサ４２、電子的プログラム可能読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）４４およびランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４６を含むコントローラ４０が、プローブ２０、３２および３６の出力信号に応答して、（１）可変インピーダンス２２の両端で維持すべき一定高周波電圧および／または可変インピーダンス２２を通過する一定の高周波電流、または接続部１６で消費される高周波電力、（２）可変電力高周波増幅器２６の電力ゲイン（すなわち、出力電力）、および（３）ＤＣモータ３３および３５に印加される電圧を制御するための信号を取り出す。コントローラ４０が、ＤＣモータ３３および３５に供給する信号は、整合ネットワーク３０の可変リアクタンスを制御するとともに、それによってネットワーク３０の共振と、増幅器２６の出力インピーダンスとそれが駆動する負荷との間のインピーダンス整合とを制御する。
【００２５】
コントローラ４０は、プレート１２と接地端子１８との間のインピーダンス２２を制御し、一定の所定高周波パラメータ、通常は電圧が接続部１６内で維持されるようにするための信号を取り出す。ＥＰＲＯＭ４４は、（１）プレート１２から接地端子１８への所望の電力の高周波負荷、および（２）接続部１６内のプレート１４と接地端子１８との間に維持すべき所望の一定高周波電圧のための設定点信号を記憶する。代替手法として、ＥＰＲＯＭ４４が、プレート１４と接地端子１８の間の接続部１６内に流れる一定高周波電流ための設定点信号、または高周波電圧および接続部１６に伴う一定高周波電流の両方のための設定点信号を記憶する。
【００２６】
マイクロプロセッサ４２は、プローブ３２が取り出す電圧および電流のレプリカに応答して、プレート１２と接地端子１８の間の負荷において消費される電力を、Ｖ1Ｉ1ｃｏｓθに従って計算し、ここで
Ｖ1はプローブ３２が検出する電圧、
Ｉ1はプローブ３２が検出する電流、
θはプローブ３２が検出する電圧と電流の間の位相角である。
【００２７】
マイクロプロセッサ４２は、計算された電力をＥＰＲＯＭ４４に記憶されている電力の設定点値と比較して、増幅器２６の電力ゲインおよび出力電力用の制御信号を導き出す。それによって、増幅器２６がケーブル２８に供給する高周波電力が制御されて、プレート１２と接地端子１８の間の高周波電力が、ＥＰＲＯＭ４４が記憶する設定点において一定に維持される。
【００２８】
代替手法として、マイクロプロセッサ４２は、プローブ３２が取り出すレプリカの電圧絶対値および位相角に応答して、高周波発生源１７がケーブル２８の一端に印加する電圧を調整してもよい。または、マイクロプロセッサ４２が、高周波発生源１７がケーブル２８に流す高周波電流を調整することができる。可変電流増幅器が制御される場合には、マイクロプロセッサ４２は、プローブ３２が取り出す電流レプリカとともにプローブが取り出すレプリカ間の位相差に応答する。高周波発生源１７がケーブル２８に供給する電圧または電流が制御される場合には、ケーブルに供給される電力よりも、可変電圧または可変電流増幅器が、高周波発生源１７の可変電力増幅器２６をそれぞれ代替する。
【００２９】
マイクロプロセッサ４２は、プローブ３６の出力信号に応答して、従来式の方法でＤＣモータ３３および３５を制御し、その結果、整合ネットワーク３０の可変リアクタンスを制御する。マイクロプロセッサ４２はまた、プローブ２０が取り出す電圧および電流レプリカの大きさとともに位相角にも応答し、可変インピーダンス２２の性質と大きさを制御する。マイクロプロセッサ４２は、反復的方法でプローブ２０が取り出す電圧および電流レプリカに応答して、接続部１６内に可変インピーダンス２２の１つまたは複数の適切なインピーダンスを接続し、かつ１つまたは複数のインピーダンスの値を制御する。
【００３０】
図２は、可変インピーダンス２２の好ましい構成を示す概略図である。可変インピーダンス２２は、それぞれが（スイッチ６０に組み込まれた）スイッチ接点４７、可変インダクタ４８、可変キャパシタ５０および可変レジスタ５２を含む４つの別個のブランチを含む。インダクタ４８、キャパシタ５０およびレジスタ５２は、マイクロプロセッサ４２からの信号に応答して、それぞれＤＣモータ５４、５６および５８によって制御される値を有し、それに対して、どのブランチを接続部１６に接続するかを決定するときには、接点４７は最初に閉じられている。接点４７、インダクタ４８、キャパシタ５０およびレジスタ５２のそれぞれの一方の端子は、接地に接続され、これらの要素の他方の端子はスイッチ６０によって端子６２に選択的に接続され、この端子６２は電圧・電流プローブ２０を介してプレート１４に接続されている。
【００３１】
スイッチ６０は、接点４７とともにその他の接点（図示せず）、およびマイクロプロセッサ４２が導き出す３ビット信号に応答する３つの入力端子を含み、接点４７、インダクタ４８、キャパシタ５０およびレジスタ５２の端子６２への接続の８つの異なる組合せを提供する。特に、インピーダンス要素４８、５０および５２のそれぞれは、接点４７以外のスイッチ６０の接点によって、端子６２に一時に一つずつ個別に接続することができる。インピーダンス要素はまた、並列組にして端子６２に接続するか、または３つのインピーダンス要素のすべてを、並列に端子６２に接続することもできる。最初に、スイッチ６０は、接点４７が閉止されることによってインピーダンス２２が短絡回路になるように設定される。
【００３２】
ＥＰＲＯＭ４４は、接続部１６に関連する高周波パラメータに対する所望の設定点値を記憶し、一般にこのパラメータはプレート１４と接地端子１８の間の高周波電圧であるが、パラメータは接続部１６中を流れる高周波電流または接続内で消費される高周波電力としてもよい。設定点の代表的な値は、（２０＋ｊ０）ボルトであり、具体的な実施形態を高周波電圧に関係して記述する。
【００３３】
最初に、マイクロプロセッサ４２は、インピーダンス２２が短絡回路であるときに、プローブ２０が取り出すレプリカに応答して、電圧レプリカの大きさおよび、プローブ２０が取り出す電圧と電流レプリカの間の位相角に基づいてプレート１４と接地１８との間の初期複素電圧を計算する。マイクロプロセッサ４２は、最初の複素電圧から、初期位相角がゼロであるかどうか、または電圧が電流より進んでいるか、または電流が電圧より進んでいるかを判定する。
【００３４】
マイクロプロセッサ４２が、位相判定をした後に、接点４７を開いてインピーダンス２２の短絡回路を除去する。プローブ２０が取り出す電圧と電流のレプリカ間の初期位相角がゼロの場合には、マイクロプロセッサ４２は、スイッチ６０を起動するための信号を供給し、端子６２と接地との間でレジスタ５２だけを回路に接続する。プレート１４と接地端子１８の間の設定点電圧が、インピーダンス２２内にリアクタンス性構成要素なしに達成できるので、この接続ができる。プローブ２０が取り出す初期電圧および電流のレプリカが、電圧が電流より進んでいることを示す場合には、マイクロプロセッサ４２は、スイッチ６０を起動して、端子６２と接地との間にキャパシタ５０および、おそらくレジスタ５２を接続する。しかしながら、プローブ２０が取り出すレプリカが、電圧が電流より遅れていることを示す場合には、マイクロプロセッサ４２は、スイッチ６０を制御して、端子６２と接地の間の回路中にインダクタ４８およびおそらくレジスタ５２を接続する。
【００３５】
インピーダンス要素４８、５０および５２の間に、スイッチ６０を介して適当な接続が確立された後に、マイクロプロセッサ４２は、モータ５４、５６および５８の少なくとも１つに信号を供給し、端子６２と接地の間の回路に接続されたインピーダンス要素４８、５０または５２の値を制御する。これらの信号は、電流および電圧のレプリカを、プローブ２０がマイクロプロセッサ４２に供給するまで、反復的にスイッチ６０およびモータ５４，５６および５８に供給され、その結果、マイクロプロセッサにプレート１４と接地端子１８の間の所望の設定点電圧に等しい複素電圧を計算させる。
【００３６】
増幅器２６および可変インピーダンス２２の制御は、例えば、工場において単一のワークピースを処理中に実施される。さらに、増幅器２６および可変インピーダンス２２の制御は、工場において異なるワークピースが処理されている間に実施される。さらに、増幅器２６および可変インピーダンス２２の制御は、プロセッサ製造時に製造業者の施設において異なるプロセッサに対して行ない、これによって同じ名目型式の別個の処理装置が、配送される状態で一定した特性を持つことを保証できる。
【００３７】
本発明の特定の実施形態について記述し説明したが、添付の請求の範囲に定義される本発明の真の趣旨と範囲から逸脱することなく、具体的に示して記述した実施形態の詳細における変更が可能であることが明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の真空プラズマ処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の処理装置に含まれる可変インピーダンスの概略図である。
【図１】
2004535039.tif 000003
【図２】
2004535039.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004535039.tif 000005
2004535039.tif 000006
2004535039.tif 000007
2004535039.tif 000008
2004535039.tif 000009
2004535039.tif 000010
2004535039.tif 000011
2004535039.tif 000012
2004535039.tif 000013
2004535039.tif 000014
2004535039.tif 000015
2004535039.tif 000016
2004535039.tif 000017
2004535039.tif 000018
2004535039.tif 000019
2004535039.tif 000020
2004535039.tif 000021
2004535039.tif 000022
2004535039.tif 000023
2004535039.tif 000024
2004535039.tif 000025
2004535039.tif 000026
2004535039.tif 000027
2004535039.tif 000028
2004535039.tif 000029
2004535039.tif 000030
2004535039.tif 000031
2004535039.tif 000032
【国際調査報告】
2004535039.tif 000033
2004535039.tif 000034
2004535039.tif 000035