(57)【要約】      （修正有）【課題】ＨＦエネルギジェネレータまたはプラズマプロセスへのエネルギ送出をフレキシブルに調整可能で制御可能な、ＨＦエネルギージェネレータに対する駆動信号の形成方法、ＨＦエネルギジェネレータ駆動装置およびＨＦプラズマ励起装置を提供する。【解決手段】プラズマプロセスにＨＦエネルギを供給する２つのＨＦエネルギジェネレータに対して、ＨＦジェネレータ駆動装置２により前記各ＨＦエネルギジェネレータを駆動する２つの駆動信号Ｃ，Ｄを形成する駆動信号の形成方法であって、各駆動信号Ｃ，Ｄを、１つずつの関数発生器１３，１４をディジタル関数発生器、特に有利には正弦波発生器を用いて形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマプロセスにＨＦエネルギを供給する少なくとも２つのＨＦエネルギジェネレータ（３，４）に対して、ＨＦジェネレータ駆動装置（２）により各ＨＦエネルギジェネレータを駆動する少なくとも２つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）を形成する
駆動信号の形成方法において、
各駆動信号（Ｃ，Ｄ）を、１つずつの関数発生器（１３，１４）、例えばディジタル関数発生器、有利にはディジタル正弦波発生器を用いて形成する
ことを特徴とする駆動信号の形成方法。
【請求項２】
駆動信号（Ｃ，Ｄ）の位相関係および／または周波数関係を相互に調整する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）は異なる周波数を有する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
駆動信号（Ｃ，Ｄ）の調整をＨＦジェネレータ駆動装置（２）の少なくとも１つのディジタルインタフェースを介して行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
駆動信号（Ｃ，Ｄ）の調整をプログラミング可能な論理素子、例えばＦＰＧＡまたはプロセッサを介して行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
駆動信号（Ｃ，Ｄ）の位相変化を１μｓ〜１０ｓの範囲、有利には１ｍｓ〜２ｓの範囲、特に有利には１００ｍｓ〜１ｓの範囲の時間にわたって行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
位相変化の速度を例えば％／ｓで調整する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）を周波数変調または位相変調する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
設定可能なイベント、例えばプラズマプロセスにおけるアーク検出において、少なくとも２つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）の位相関係を例えば跳躍的に変化させる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
設定可能なイベント、例えばプラズマプロセスにおけるアーク検出において、少なくとも１つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）を一時的に中断する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
駆動信号（Ｃ，Ｄ）の周波数を１ＭＨｚ〜６ＭＨｚの整数倍、例えば３．３９ＭＨｚの整数倍として選定する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
ディジタル周波数発生器（１３，１４）を共通のクロック周波数によって駆動する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
プラズマプロセスにＨＦエネルギを供給する少なくとも２つのＨＦジェネレータ（３，４）に対して少なくとも２つの駆動信号（Ｃ，Ｄ）を形成する
ＨＦジェネレータ駆動装置（２）において、
各駆動信号（Ｃ，Ｄ）を形成する駆動装置（２）は、例えばディジタル関数発生器（１３，１４）、例えば正弦波発生器を有する信号形成装置（１０，１１）を含む
ことを特徴とするＨＦジェネレータ駆動装置。
【請求項１４】
関数発生器（１３，１４）はダイレクトディジタルシンセサイザＤＤＳとして構成されている、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
信号形成装置（１０，１１）はディジタル関数発生器（１３，１４）の後方に配置されたフィルタ回路（１５，１６）を有する、請求項１３または１４記載の装置。
【請求項１６】
信号形成装置（１０，１１）は各駆動信号（Ｃ，Ｄ）を形成する比較器（１７，１８）を有する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
プロセッサ（１２）は信号形成装置（１０，１１）を駆動するために設けられている、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
クロック信号を形成する発振器（１９）が信号形成装置（１０，１１）および／またはプロセッサ（１２）に接続されている、請求項１３から１７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのインタフェース（２０）、例えばシリアルインタフェースおよび／またはユーザインタフェースが設けられている、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
プログラミング可能な論理素子が設けられている、請求項１３から１９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも２つのＨＦジェネレータ（３，４）を備えており、該ＨＦジェネレータは請求項１３から２０までのいずれか１項記載のＨＦジェネレータ駆動装置（２）によって駆動されることを特徴とするＨＦプラズマ励起装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマプロセスにＨＦエネルギを供給する少なくとも２つのＨＦエネルギジェネレータに対して、ＨＦジェネレータ駆動装置により各ＨＦエネルギジェネレータを駆動する少なくとも２つの駆動信号を形成する駆動信号の形成方法、およびＨＦジェネレータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＦプラズマプロセスは例えばエッチング、コーティングおよびアッシングに用いられる。これまでこのようなプロセスでは比較的小さい面積の処理が行われてきた。しかし最近のプラズマプロセスでは、大面積の処理、例えば半導体産業における大面積のウェハまたは大画面フラットパネルディスプレイなどの処理が行われるようになってきている。これまでは処理すべき面全体にわたって均一なプラズマを形成することが比較的簡単であったのだが、最近ではコーティングすべき面またはエッチングすべき面の寸法がプラズマの励起信号またはその高調波の波長領域に達している。このためプラズマに波が生じ、均一なプラズマ処理が著しく困難になっている。
【０００３】
この問題に対処するために、異なる周波数または同一の周波数で駆動される複数のＨＦプラズマジェネレータを使用することが知られている。例えば米国特許第５６９８０６２号明細書からは、低電圧源および分周器を備えたＨＦジェネレータ駆動装置が知られている。ここでは分周器を介してＨＦジェネレータと見なすことのできる２つのＨＦ増幅器が駆動される。各増幅器はプラズマプロセスの種々の位置へＨＦエネルギを供給する。
【０００４】
また米国特許第５８２４６０６号明細書からは、２つのＨＦジェネレータを同一の周波数で駆動し、これら２つのＨＦジェネレータを介してプラズマプロセスの種々の位置へＨＦエネルギを供給することが知られる。ここでは位相シフタを介してＨＦジェネレータから出力される信号の位相が相互に調整される。
【０００５】
さらに、フラットパネルディスプレイＦＰＤの製造技術においては、プラズマをＭＦ領域（１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）で励起することが試みられている。このために複数の電極対が設けられ、１つの電極対の直接近傍に別の電極対が配置されている。各電極対にＭＦジェネレータから給電が行われる。各ＭＦジェネレータは同期して動作してはおらず、必ずしも同一の周波数で駆動されない。このため２つの隣接する電極対のあいだに高電圧およびビートが発生する。こうした高電圧は隣接する電極対のあいだにきわめて望ましくないアークを発生させることがある。ゆえに各ジェネレータを同期し、各ジェネレータの位相を調整することができると有利である。
【特許文献１】米国特許第５６９８０６２号明細書
【特許文献２】米国特許第５８２４６０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここから、本発明の課題は、ＨＦエネルギジェネレータまたはプラズマプロセスへのエネルギ送出をフレキシブルに調整可能および制御可能なＨＦエネルギジェネレータの駆動方法および相応のＨＦジェネレータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は本発明により、冒頭に言及した形式の方法において、各駆動信号を、１つずつの関数発生器、有利にはディジタル関数発生器、特に有利には正弦波発生器を用いて形成することにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
相互に独立して調整可能なディジタル関数発生器を使用することにより、駆動信号を形成する際にほぼ任意の信号を形成することができる。特に個々の駆動信号の周波数および位相を相互に調整したり、駆動信号どうしの種々の関係を設定したりすることができる。これによりプラズマプロセスへのＨＦエネルギの供給を所望に応じて調整および変化させることができる。こうして、種々のＨＦエネルギジェネレータに対する駆動信号の適切なコンビネーションを形成可能となり、大面積のコーティングプロセスまたは大面積のエッチングプロセスにおけるプラズマを均一化することができる。なお本発明において高周波数とは１０ｋＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲の周波数であると理解されたい。
【０００９】
プラズマチャンバ内のエネルギ分布が検出または測定される場合、得られたパラメータを用いて均一なプラズマを形成するための駆動信号を適切に選択することができる。特にプラズマチャンバ内のエネルギ分布は駆動信号を相応に変化させることにより調整および制御することができる。ディジタル関数発生器を使用することにより、ユーザは駆動信号をアナログで形成する場合に比べてきわめて多様に調整することができる。
【００１０】
或る有利な実施形態では、駆動信号の位相関係および／または周波数関係が相互に調整される。この場合、適用分野に応じて種々のシナリオを考えることができる。例えば同一の周波数および相互にシフトされた位相を有する駆動信号を形成することができる。また少なくとも２つの駆動信号が異なる周波数を有するように構成してもよい。このとき周波数は任意に選定することもできるし、相互に所定の数学的関係を有するように選定することもできる。例えば各周波数は基本周波数の複数倍に選定することができる。
【００１１】
有利には、駆動信号の調整はＨＦジェネレータ駆動装置の少なくとも１つのディジタルインタフェースを介して行われる。この場合、複数の関数発生器が唯一のインタフェースによって制御されるように構成することができる。また各関数発生器に対して１つずつインタフェースを設けてもよい。
【００１２】
有利には、駆動信号の調整はプログラミング可能な論理素子、例えばＦＰＧＡまたはプロセッサを介して行われる。
【００１３】
プラズマプロセスのふるまいに応じて、各駆動信号の位相を変化させなければならないこともある。これは例えば１つまたは複数の駆動信号の位相を変化させることにより実現される。このとき有利には、駆動信号の位相は１μｓ〜１０ｓの範囲、有利には１ｍｓ〜２ｓの範囲、特に有利には１００ｍｓ〜１ｓの範囲の時間にわたって変化される。これは、１つの駆動信号の位相変化が第１の位相から第２の位相へ、流れるようにまたは連続的に（これは"漸次に"または"所定の傾きで"とも云える）行われることを意味する。これにより、ＨＦジェネレータの損傷またはプラズマプロセスの障害を起こすおそれのある急激な位相変化すなわち位相ジャンプが発生しないことが保証される。
【００１４】
位相変化が初期位相および終期位相から独立につねに同一の傾きで行われることを保証するために、別の有利な実施形態では、位相変化の速度が特に％／ｓまたは度／ｓで調整または設定される。
【００１５】
ディジタル関数発生器を使用すれば、別の実施形態として、少なくとも１つの駆動信号を周波数変調または位相変調する手段も得られる。周波数変調または位相変調は、ここではＨＦジェネレータ駆動装置に供給される外部の信号、または相応のプログラミング、特にソフトウェアを介して行われ、１つまたは複数のディジタル関数発生器が周波数変調駆動信号または位相変調駆動信号を出力するために相応に駆動制御される。位相変調または周波数変調はプロセスの最適化のために用いられる。
【００１６】
別の実施形態では、設定可能なイベント、例えばプラズマプロセスにおけるアーク検出において、少なくとも２つの駆動信号の位相関係が例えば跳躍的に変化される。この手段により、プラズマプロセスへのエネルギ供給が急激に変化し、アークに対してそれ以上ＨＦエネルギが供給されなくなり、消弧にいたる。ここで、一方の駆動信号の位相のみを変化させることにより、２つの駆動信号の位相関係を変化させることができることを理解されたい。したがって少なくとも２つの駆動信号の位相関係を変化させる際にも、一方の駆動信号の位相のみを変化させれば充分である。
【００１７】
これに代えてまたはこれに加えて、設定可能なイベント、例えばプラズマプロセスにおけるアーク検出において、少なくとも１つの駆動信号、有利には全ての駆動信号が一時的に中断される。この手段によってもアークを消弧させることができる。なお有利には、このアーク抑圧はＨＦジェネレータと同期される。
駆動信号の周波数が１ＭＨｚ〜６Ｈｚの範囲の固定周波数の整数倍、例えば３．３９ＭＨｚの整数倍に選定されていると、エッチングプロセスにおいて本発明を使用する際に特に有利である。周波数３．３９ＭＨｚに係数４を乗算することにより、産業、化学および医療に対する有利な周波数、いわゆるＩＳＭ周波数１３．５６ＭＨｚが得られ、係数８を乗算することによりＩＳＭ周波数２７．１２ＭＨｚが得られる。ここで本発明によれば、一方の駆動信号をＩＳＭ周波数、他方の駆動信号を周波数３．３９ＭＨｚの複数倍として形成することができる。有利には、クロック周波数を特に有利なＩＳＭ周波数１３．５６ＭＨｚの整数倍とし、ＩＳＭ周波数を特に簡単に調整することができる。
【００１８】
有利には、ディジタル周波数発生器は共通のクロック周波数によって駆動される。この手段により、２つの駆動信号の周波数関係および位相関係を特に簡単に調整可能である。また関数発生器を駆動するプロセッサにも共通のクロック周波数が供給されるので、プロセッサから関数発生器へのデータの同期転送も保証される。
【００１９】
さらに本発明はプラズマプロセスにＨＦエネルギを供給する少なくとも２つのＨＦジェネレータに対して少なくとも２つの駆動信号を形成するＨＦジェネレータ駆動装置に関しており、各駆動信号を形成する当該の装置は例えばディジタル関数発生器、例えば正弦波発生器を有する信号形成装置を含む。この装置により種々の駆動信号を形成することができる。特に個々の駆動信号の位相および周波数を任意に調整することができる。したがってＨＦエネルギジェネレータひいてはプラズマプロセスを制御する種々の手段が得られる。特に有利なのは同型の４つのディジタル関数発生器が統合されたAnalogDevices社のＡＤ９９５９である。
【００２０】
特に有利には、関数発生器はダイレクトディジタルシンセサイザＤＤＳとして構成される。ＤＤＳにより特に段状正弦波信号が形成される。この場合、位相はほぼ任意に調整可能となる。周波数も同様にＤＤＳの能力に応じて広範囲に調整可能となる。ＨＦプラズマの分野では特にAnalogDevices社のＡＤ９９５２が適している。
【００２１】
特に有利には、信号形成装置はディジタル関数発生器の後方に配置されたフィルタ装置を有する。ディジタル関数発生器の出力信号は段状信号であり、特に有利には段状正弦波信号である。この信号がフィルタ回路へ供給されると曲線が平滑化され、アナログの正弦波信号が形成される。このような正弦波信号により所定のＨＦジェネレータを駆動することができる。
【００２２】
新たなＨＦジェネレータに対する駆動信号を形成するには、信号形成装置が各駆動信号を形成する比較器を有すると都合が良い。比較器により例えば平滑化された正弦波信号から矩形信号が得られ、これを用いてＨＦジェネレータを駆動することができる。この場合、関数発生器そのものに比較器を設け、ディジタル正弦波信号をまずフィルタ回路へ出力してそこで平滑化し、得られた信号を再び関数発生器、正確にはその比較器へ供給するように構成してもよい。
【００２３】
特に有利には、プロセッサは信号形成装置を駆動するために設けられる。これにより信号形成装置の関数発生器を所望に応じてプログラミングすることができる。プロセッサは１つまたは複数のインタフェースを介して制御可能および／またはプログラミング可能である。
【００２４】
また、クロック信号を形成する発振器を信号形成装置および／またはプロセッサに接続すれば、同期可能となる。
【００２５】
本発明の別の有利な実施形態では、少なくとも１つのインタフェース、例えばディジタルインタフェースおよび／またはユーザインタフェース（操作パネル）が設けられる。これにより例えばプロセッサを介して関数発生器にアクセスできるようになる。こうして周波数または位相は設定された範囲内でユーザにより変更可能となる。また、このようなインタフェースを用いると、駆動信号、特にその周波数および位相を自動制御することもできる。少なくとも２つの信号形成装置を１つのインタフェースによって調整することができる。その場合には２つの信号形成装置のそれぞれを調整することもできるし、周波数と位相とを独立に、または相互に依存して調整することもできる。
【００２６】
ＨＦジェネレータ駆動装置は、プロセッサに加えてまたはこれに代えて、インタフェースおよび信号形成装置に接続されるプログラミング可能なディジタル論理素子、例えばＦＰＧＡを有していてもよい。ここでディジタル論理素子はプロセッサとして構成することもできる。
【００２７】
本発明はさらに少なくとも２つのＨＦジェネレータを備えたＨＦプラズマ励起装置に関しており、ここで本発明によれば少なくとも２つのＨＦジェネレータは上述のＨＦジェネレータ駆動装置により駆動される。ここでのＨＦプラズマ励起装置は例えばフラットパネルディスプレイ製造において周波数３．３９ＭＨｚおよびその複数倍で使用されるものである。またここでのＨＦプラズマ励起装置は周波数１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲のコーティング装置であってもよい。この装置では相互に直接近傍に複数の電極対が配置されている。ここでは隣接する各ジェネレータの駆動信号が同期され、その位相が相互に調整される。
【００２８】
本発明のさらに別の特徴ならびに利点は、本発明の実施例に関する以下の説明、本発明にとって重要な詳細を描いた図面、ならびに特許請求の範囲に示されている。個々の特徴は各々それ自体単独で実現してもよいし、あるいは本発明の変形実施例において複数の特徴を任意に組み合わせて実現してもよい。
【実施例】
【００２９】
本発明の有利な実施例を図示し、以下図を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１にはＨＦプラズマ励起装置１が示されており、このＨＦプラズマ励起装置は後に詳述するＨＦジェネレータ駆動装置２を有する。ＨＦジェネレータ駆動装置は、この実施例では、第１のＨＦエネルギジェネレータ３および第２のＨＦエネルギジェネレータ４に対する２つの駆動信号を形成する。ＨＦエネルギジェネレータ３，４はそれぞれ適応化電源回路網５，６を介してプラズマチャンバ７へ接続されており、このプラズマチャンバ内では２つのＨＦエネルギジェネレータ３，４を介したＨＦエネルギの供給によりプラズマプロセスが行われる。
【００３１】
図２にはＨＦジェネレータ駆動装置２が示されている。このＨＦジェネレータ駆動装置は駆動信号を形成する２つの信号形成装置１０，１１を含む。プロセッサ１２を介して信号形成装置１０，１１に対し、どのようなタイプの出力信号を形成すべきかが設定される。特に駆動信号の周波数および位相が設定される。この設定に基づいて、ディジタル関数発生器１３，１４が所定の信号、例えば図２の位置Ａの信号に相応する図３の信号Ａを形成する。信号Ａはディジタルに形成されるので、段状信号となる。この段状信号は平滑化を行うフィルタ回路１５，１６へ供給され、ここから例えば図３の正弦波状信号Ｂが形成される。この信号Ｂは比較器１７，１８へ供給され、ここで図３の矩形信号Ｃが形成される。
【００３２】
図４のａ〜ｃには駆動信号Ｃ，Ｄの種々の特性が示されている。図４のａでは、信号Ｃ，Ｄは相互に同期されており、駆動信号Ｃは駆動信号Ｄに比べて２倍の周波数を有する。
【００３３】
図４のｂでは、信号Ｃ，Ｄは図４のａと同じ周波数関係であり、つまり信号Ｃの周波数が信号Ｄの周波数の２倍である関係を有するが、信号Ｄは信号Ｃに対して位相シフトされている。
【００３４】
図４のｃでは、信号Ｃ，Ｄは異なる周波数およびずれた位相関係を有する。特に信号Ｄは信号Ｃとは異なる周波数を有している。さらに信号Ｃ；Ｄのどちらも他方の信号Ｄ；Ｃの整数倍にはなっていない。
【００３５】
以上、本発明を２つのＨＦエネルギジェネレータおよび２つの駆動信号Ｃ，Ｄの実施例に則して説明した。しかし、３つ以上の信号形成装置を有し、相応に種々の周波数関係および位相関係にある３つ以上の駆動信号を形成するＨＦジェネレータ駆動装置を構成してもよいことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＨＦプラズマ励起装置の概略図である。
【図２】ＨＦジェネレータ駆動装置を示す図である。
【図３】図２の位置Ａ，Ｂ，Ｃでの信号特性を示すグラフである。
【図４】駆動信号Ｃ，Ｄの可能なコンビネーションの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＨＦプラズマ励起装置、  ２  ＨＦジェネレータ駆動装置、  ３，４  ＨＦエネルギジェネレータ、  ５，６  適応化電源回路網、  ７  プラズマチャンバ、  １０，１１  信号形成装置、  １２  プロセッサ、  １３，１４  ディジタル関数発生器、  １５，１６  フィルタ回路、  １７，１８  比較器、  １９  発振器、  ２０  インタフェース、  Ｃ，Ｄ  駆動信号
【図１】
2007053088.tif 000003
【図２】
2007053088.tif 000004
【図３】
2007053088.tif 000005
【図４】
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