JP2001516954A

JP2001516954A - 電気インピーダンス整合システムとその方法

Info

Publication number: JP2001516954A
Application number: JP2000512287A
Authority: JP
Inventors: ウェイン・エル・ジョンソン; リチャード・パーソンズ
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2001-10-02
Also published as: EP1023771A4; CN1129229C; CN1270711A; KR20010015590A; ATE352123T1; DE69836917D1; EP1023771A1; EP1023771B1; KR100677012B1; WO1999014855A1

Abstract

(57)【要約】改良された整合システムを持つ、基板を処理するシステムと方法である。整合制御器（１）が多数の整合ネットワーク（ＭＮＡ，ＭＮＢ，ＭＮＣ）を制御するのに利用され、これによって改良された、より高速な安定した整合を提供する。整合制御器（１）も、自動的に、プラズマ開始の間と直後に必要な初期整合条件を設定し、それによってより高速な、より信頼性のある初期整合と減らされた操作者の関与を提供する。本システムは、また、より正確な位相と振幅検出のために、改良された器具と、出力検出器（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）の改良された装置を提供する。整合ネットワークの中の調整可能な素子の信頼できる制御のための回路と、調整可能な回路を損傷から守る装置とを含む整合ネットワーク（ＭＮＡ，ＭＮＢ，ＭＮＣ）も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、電気インピーダンス整合システムに関し、特にプラズマを発生する
のに電力を用いるシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

非暫定的な当出願は、３５ＵＳＣ１１９（ｅ）の下で、１９９７年９月１７日
に出願した第６０／０５９，１７６号に対して優先権を持ち、この内容は、参考
としてここに組み入れられる。本出願は、１９９７年９月１７日出願の第６０／
０５９，１５１号「気体プラズマ処理を監視し制御するシステムと方法」と、１
９９７年９月１７日出願の第６０／１５９，１７３号「ＲＦプラズマシステムで
のアーク（arcing）を検出し防止するための装置と方法」に関する。この２つの
暫定的な出願は、参考として組み入れられる。本出願は、また、これと同日に出
願された代理人登録番号２３１２−７４２−６ＹＡＷＯの第＿号「気体プラズマ処理の監視と制御のシステムと方法」と、これと同日に出願された代理人登録
番号２３１２−７４３−６ＹＡＷＯの第＿号「ＲＦプラズマシステムでのアーク（arcing）を検出し防止するための装置と方法」とに関する。この２つの非暫
定的出願は、参考として組み入れられる。

【０００３】多くの電気的装置と半導体製造処理において、半導体ウェファのような基板に
反応する、あるいは反応を助長するのにプラズマが利用される。プラズマを発生
するのに、容量性の、および／または電気誘導の結合素子によって、ＲＦ出力を
液体に与えることができる。例えば、電極を容量結合素子として与えることがで
き、一方、導電ループまたはコイルが誘導（すなわち磁気的）結合素子として与
えることができる。

【０００４】もし、供給源のインピーダンスと負荷（すなわち、プラズマに結合される素子
）とが整合しなければ、負荷に与えられる（あるいは吸収される）出力は最大値
とはならず、負荷に吸収される出力の総量を制御することは難しくなろう。加え
て、不整合インピーダンスは、電源にあるいは電源に結合される部品に有害であ
る。ほとんどの場合、負荷インピーダンス（すなわちプラズマ結合素子の入力イ
ンピーダンス）は、前もって決めることができない、というのは、結合されるプ
ラズマの状態あるいは状況に依存しており、処理中に変化するからである。従っ
て、多くのプラズマ処理システムは、インピーダンスを整合させるためにＲＦソ
ースとプラズマ結合素子の間に与えられる整合ネットワークを利用する。その整
合ネットワークは、プラズマに与えられるＲＦ出力の総量を最大化し、この出力
の振幅と位相とを制御するために利用される。

【０００５】過去３０年以上に渡って、自動インピーダンス整合ネットワークが電源と負荷
の間の電力の送信を最大化するように設計され提供されてきた。それらのネット
ワークは、半導体処理においてＲＦ出力をプラズマを生成する分野で通常見られ
る（Beaudry 米国特許第３５６９７７７号、Seward 米国特許第４１１２３９５号、Meacham&Haruff 米国特許第４５５７８１９号、Collins他米国特許第５１８
７４５４号、Shel 米国特許第５５８５７６６号、Smith他米国特許第５６２１３
３１号、Richardson他第５６８９２１５号、Barnes&Holland 国際特許第Ｗ０９７２４７４８号を参照）。それらは、また半導体処理でＶＨＦ／ＵＨＦ出力から
プラズマ生成する分野（Collins&Roderick 米国特許第５０６５１１８号を参照）で、また、半導体処理においてマイクロ波からプラズマを生成する分野（King
ma&Vaneldik 米国特許第３６１７９５３号、Rogers 米国特許第３７４５４８８号、第５０４１８０３号、Ishida&Taniguchi 米国特許第５５４２６８９号）で、また、ＲＦアンテナ放送（Kuecken 米国特許第３６０１７１７号、Templin 米
国特許第３７９４９４１号、Smalka 米国特許第３８２５８２５号、Straw 米国特許第３９５９７４６号、Brunner 米国特許第３９９５２３７号、Ott 米国特許
第４００４１０２号、Armitage 米国特許第４３５６４５８号、Theall 米国特許
第４３７５０５１号、Collins 米国特許第４９５１００９号、Gubisch 米国特許
第５０５７７８３号、Roberts&DeWitt 米国特許第５２２５８４７号、Flaxl 米国特許第５４９１７１５号）で見られる。

【０００６】プラズマ処理において、インピーダンス整合の自動化を述べた最初の特許の一
つは、Beaudry （米国特許第３５６９７７７号）である。ここでは、機械的に調
整する可変コンデンサとインダクタを用いる。Stimson（Applied Materials, In
c. 米国特許第５６２９６５３号）とMazza（IBM J.Res.Devel.1970 ＲＦスパッタリングのための自動インピーダンス整合システム）も、またインピーダンス不
整合を合わせるのに２個のコンデンサを用いている。

【０００７】概して、負荷に送信される出力の測定は、電圧と電流と位相との測定から果た
される。従来から、帰還制御のアルゴリズムは、送信出力が最大化するか、ある
いは反射出力が最小化するまで繰り返して容量を調整し、半導体処理のためにＲ
Ｆ出力をプラズマ装置に結合するのに使われる整合ネットワークに応用されてき
た。供給源と負荷の間のインピーダンス不整合を検出する方法は、電圧定在波比
を監視し（Templin 米国特許第３７９４９４１号と、Brounley 米国特許第５４７３２９１号）、プラズマ原子炉のインピーダンスを監視する（Bouyer他米国
特許第４９９０８５９号）ことである。

【０００８】良く知られた整合ネットワークの例が図１０に示されており、ここでは、整合
ネットワークＭＮが電源２のインピーダンスを負荷３のそれに整合させる。ケー
ブル７０と負荷３の間で接続される、整合ネットワークには、定インダクタＬと
可変コンデンサＣ１とＣ２とが含まれる。整合ネットワークは、サーボモーター
８０Ａと８０Ｂとを使って可変コンデンサの容量を変更して調整される。代わり
に、可変インダクタのインピーダンスも、また制御可能である。サーボモーター
８０Ａと８０Ｂは、整合制御器（図示せず）によって運転され、これはまた整合
ネットワークの中の電気的接続を使用して整合の質を監視する。プラズマ生成の
出力を正確に制御することによって、プラズマの状態は、より制御可能で生成可
能となり、それによって処理の歩留まりと正確さを改善し、電源やシステムの他
の部品への損傷を防ぐ。

【０００９】インピーダンス整合の知的制御の観点から述べた、いくつかの特許が交付され
ている。実際、自動インピーダンス整合を提案している特許の殆どは、“知的”
制御器（上で参照したような）のような形態を必要とする。概して、知的システ
ムは、可変リアクタンス（すなわちコンデンサやインダクタ）の設定と、負荷イ
ンピーダンスやプラズマ・チェンバ入力パラメータ（すなわちＲＦ入力電力、チ
ェンバ圧等）のようなプラズマの状態の間の相互関係を得ようとする。このよう
な相互関係を得るにあたって、インピーダンス整合の高速で粗い調整を得ること
ができる。例えば、Keane&Hauer（米国特許第５１９５０４５号）は、使用状態の時に調整に関する問題を解決するために、２つのインピーダンス変更装置のた
めの予め定めた設定点を使用する方法が与えられている。加えて、Ohta&Sekizaw
a（米国特許第５５４３６８９号）は、前回の使用から整合回路の設定を記憶することを提案している。ある意味では、システムを予め特化しておく。他のもの
は、見積もった負荷インピーダンスと、測定によるネットワークへの入力インピ
ーダンスとを使用しようとし、ここでは情報を合わせることで、調整制御機能に
対する予測修正アルゴリズムが作られる（Collons他米国特許第５１８７４５４号）。Smith他（米国特許第５６２１３３１号）は、可変インピーダンス装置のインピーダンスを調整して、供給源のインピーダンスをプラズマ処理装置の負
荷インピーダンスに迅速に整合する優れた方法が提示されている。その装置には
、複数の電気的センサーと感光検出器とデータ処理器とメモリとを含んでいる。
特に、化学種の測定は、プラズマ内で光学的発光分光計を用いて行うとされ、プ
ラズマ結合素子の上での電気的測定は可変リアクタンスの設定と相互に関連させ
られる。

【００１０】神経ネットワークが、多くの分野で予測と制御の両方に使用されてきた。神経
ネットワークを半導体処理で用いてエッチング処理の終端を予測することは、El
ectrochem.Soc.Proc.,95-4,189-207頁1995のMaynard他“人工神経ネットワークでＲＦ出力システムを監視してプラズマエッチングの終点を求める”と、J.Elec
trochem.Soc.,143(6)“人工神経ネットワークで無線周波数出力システムを監視してプラズマエッチングの終点を求める”とで論じられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】

従来の整合システムには多くの欠点があった。例えば、個体装置処理技術が発
達して、プラズマ処理システムは、さらに複雑になり、多様なプラズマ結合素子
を必要としている。従来のシステムでは、結合素子がＲＦ出力とともに、独立し
た整合制御器によって制御される分離型整合ネットワークを通して与えられた。
しかし、独立した整合制御器によって、整合状況の制御は不確実になる可能性が
出ている、というのは、一つの制御器がある整合ネットワークを調整しようとし
ているときに、他の制御器が他の整合ネットワークを調整しようとするからであ
る。もし、多様なプラズマ結合素子が、全て同じプラズマに結合されれば、制御
器は互いに妨害するか競争し、深刻な場合には、可変コンデンサを制御するサー
ボモーターの制御不可能な発振を引き起こすこともある。たとえ、制御不可能な
発振が起こらなくても、多様な整合制御器は、整合状況まで到達するのに時間が
かかる可能性もある、というのは一つのネットワークの調整は、他の整合ネット
ワークに関連する結合素子の整合に影響し、全ての整合ネットワークが整合した
状況に収束するまでさらに整合／調整が必要になる。実際に、多様なプラズマ結
合素子を同時に整合する際の問題によって、製造側のいくつかは可変整合ネット
ワークを使用するのを全く避けてしまった。代わりに、これらの製造側は、整合
ネットワークを使わないか、調整不可能な整合ネットワークを用いて、ＲＦ供給
源の周波数は、プラズマへの結合を最適化するために調整される。この方法の一
つの問題は、多様な従属した周波数調整可能なＲＦ供給源を入手するのは、非常
に高くつくことがあるということである。従って、改良された整合ネットワーク
、特に複数の整合ネットワークを持つシステムの改良された制御に対する必要性
がある。

【００１２】従来のシステムの他の問題は、高度に熟練した操作者を必要とし、特にいくつ
かの異なる処理が使用され、その各々が異なる操作状況の組み合わせである時に
そうであることである。特に重要なのは、プラズマを開始し、整合ネットワーク
をプラズマ開始の直後に初期状態に調整するのに必要な技術である。従来のシス
テムでは、これらの段階は、経験のある高度に訓練された操作者（システムがお
よそ整合するまで操作者は手動の調整を行い、その後、操作者は整合制御器をオ
ンする）を必要とする。しかし、技術のある操作者は、しばしばすぐには調達で
きず、人件費を節約するために、製造側は、技術の低い操作者を雇おうとする。
結果として、整合制御器は、さらに知的であり、操作者の指示が少なくてすみ、
操作者の間違いを許すよう望まれる。

【００１３】また、ＲＦ供給源からプラズマ結合素子への整合を測定するのに現在使用され
る機器類に、いくつかの重要な制約がある。例えば、従来の位相検出器は、低電
圧時に感度が低く、高電圧時に回路の過負荷が掛かるために、ダイナミックレン
ジが狭くなる。加えて、整合ネットワークにおいて電圧の振幅を決定するのに使
われる、従来の最大値検出器は、それらの回路で使用されるダイオードによって
起こる電圧オフセットエラーのために、ダイナミックレンジが狭くなる。これら
のオフセットエラーは、低電圧時の最大値の感度を低減することができる。

【００１４】従来のシステムは、また、供給源自身において前方／反射型出力検出に依存し
ており、従って、貧弱な特化あるいは損傷を受けたケーブルによるエラーで損害
を受けることもある。よって、従来のシステムの他の欠点は、電源における前方
／反射型出力検出に依存しているという点である。

【００１５】いくつかの問題は、また、整合ネットワークにおいて容量性要素を調整するモ
ーターを制御するのに現在使用される回路に関連がある。過度に複雑かつ高価で
あるのに加えて、従来の制御回路は、機械部品が動作の許容範囲を超えて運動す
るような力を加えられたときに起こり得る、コンデンサへの損傷に対して不十分
な保護しか無い。さらに、従来のサーボモーターの装置と関連する回路は、可変
インピーダンス要素を調整するときに、開始かつ／または終了動作が遅いことが
ある。

【００１６】従って、整合の取れた出力と負荷インピーダンスとを与え、先の欠点を排除す
るような、改良されたプラズマ出力制御システムが必要である。加えて、多様な
整合ネットワークを含むシステムに対して改良された制御が必要である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

本発明は、改良された整合を達成する様々な特徴を提供する。本発明の様々な
特徴の中には、他の特徴とは別に利用できるものがあるが、様々な特徴は、また
従来の整合ネットワークに関連する多くの欠点を克服するために組み合わせるこ
とができる。

【００１８】本発明の特徴によれば、複数の整合ネットワークの整合制御器は、互いに通信
し、正しく整合ネットワークを調整し、整合状況において安定した状態で最良に
収束するには、どうしたらよいかを決定する。一つの実施形態において、全ての
整合ネットワークは、一つの整合主制御器によって制御される。

【００１９】本発明の他の特徴によれば、一組の予め定められたパラメータに従って、操作
者の介入が少しあるいは全く無しで、プラズマ処理システムが自動制御されるよ
うに、処理制御器が整合制御器とＲＦ電源とを制御する。予め定められたパラメ
ータには、整合制御器の帰還制御ループの中で使用される機械的なパラメータと
、プラズマ結合素子に与えられるＲＦ出力の総量とを含む。不揮発性メモリに記
憶される、処理パラメータの適切な値は、手動によってあるいは設定と試験の自
動手順によって決定することができる。本発明は、また、高度な技術を持った操
作者を必要とせずに、整合条件をさらに迅速に得るために、初期整合パラメータ
が自動的に設定される整合ネットワークを提供する。

【００２０】本発明の他の特徴によれば、整合状況に関する正確な情報を整合制御器に与え
るために、４個の四分円の乗算位相検出器が使用される。この位相検出器は、最
初に各信号の対数を取り、次に２個の対数を加算し、その後に結果の逆対数を取
り、そうして２個の積を生み出すことによって、整合ネットワークから入力され
る信号と、ＲＦ電源からの信号とを乗算する。この技術は、ダイオード混合器を
用いる従来の乗算技術よりもさらに正確であり、より広いダイナミックレンジ（
すなわち、許容信号強度の最大値と最小値との比）を供給する。本発明の装置と
技術とによって、極めて微小レベルの信号における雑音の問題を回避できる。加
えて、本発明は、信号レベルが大きいときにしばしば現れるダイオード特性の熱
ドリフト、極端な場合にダイオードの損傷あるいは燃焼という共通の問題を回避
する。小さなあるいは大きな信号の両方の位相検出に使用できる範囲を拡大する
ことにより、本発明は、広いダイナミックレンジを提供する。

【００２１】本発明のさらなる特徴に従って、高度に正確で非常に高速でアクティブな最大
値検出器が、低出力時の電圧と電流を正確に示すのに使用される。

【００２２】本発明は、また、整合ネットワークへの入力側に置かれた前方（即ち付随的）
かつ反射型の電源指示器を提供し、これはＲＦ電源の出力側にのみ、この装置を
設置する従来の技術と反対である。本発明のこの装置によって、整合の質をより
正確に読み／指示でき、不一致により起こるエラーと、ＲＦ電源から整合ネット
ワークへのケーブルの損傷とを受けにくくなる。

【００２３】本発明の他の特徴は、整合ネットワークの可変インピーダンス要素（すなわち
、コンデンサ）を調整する、迅速に応答するサーボモーターの制御回路を提供す
ることである。加えて、可変インピーダンス要素が、インピーダンス要素を調整
する部材の機械的移動量を制限する物理的制限スイッチに提供される。結果とし
て、整合ネットワークの可変インピーダンス要素の信頼性がさらに向上する。

【００２４】本発明の特徴によると、ＲＦ整合システムの性能を向上させる利点のある部材
が提供される。たとえば、本発明は、高価な部品の損傷に対する保護と同様に、
改良された器具を含む整合の制御のための高度に知的なシステムを可能にしてい
る。加えて、本発明のシステムは、従来のシステムを操作するのに必要な人より
も、著しく少ししか訓練をしていない人が操作することができ、このシステムは
人為的エラーを受けにくい。事実、いくつかの実施形態によれば、本システムは
無人操作ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

本発明の、より完全な評価と、それによる必然的利点とは、以下の詳細な記載
を参照する、特に添付の図面を組み合わせて検討することによって容易に明らか
になろう。

【００２６】ここで、いくつかの図面を通して参照符号のようなものが同一あるいは対応す
る部品であると示す図面によって、図１は、本発明が応用可能なプラズマ処理シ
ステムを図示している。図１のシステムは一例として与えられており、本発明の
様々な特徴を整合ネットワークを利用する他のシステムに有利に利用することが
できる。例えば、本発明は、誘導プラズマ結合素子（例えば、スパッタシステム
）を利用しないシステムにおいても利用することができる。図１のシステムには
、処理チェンバ２８とＲＦ供給源２とが含まれる。ＲＦ供給源２は、出力をシス
テムの電子部品に与え、さらに特化して磁気コイル３Ａと静電チャック３Ｂとバ
イアス遮蔽３Ｃの形態によるプラズマ結合素子に与える。本システムは、さらに
、整合ネットワークＭＮＡ，ＭＮＢ，ＭＮＣと、整合制御器１と、処理制御器１
０とを含む。この例においては、例えばウェファ４０のような加工物が、静電チ
ャック３Ｂの形態のプラズマ結合素子によって支えられる。チャックの２個の部
分が、ウェファを固定するために直流電圧源４０９によってバイアスされる。

【００２７】図１のシステムにおいて、ガスフロー制御器を用いてチェンバの中へ導かれる
。ＲＦ出力は、ＲＦ供給源２からスプリッタ７へ送られ、その後、ケーブルを通
って各々の位相及び振幅検出器５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、前方（すなわち、付随的な
）かつ反射型出力検知器（すなわち、指示器）６Ａ，６Ｂ，６Ｃへと送られる。
出力は、検出器を通って各整合ネットワークに進み、処理チェンバの中で始まり
維持されるプラズマ１００を起こす各々のプラズマ結合素子に進む。図１のシス
テムは、出力を全てのプラズマ結合素子に与える一つのＲＦ供給源を含むが、本
発明は、二つ以上のＲＦ供給源を持つシステム（例えば、複数のＲＦ供給源を含
み、各々が複数のプラズマ結合素子の一つに提供されるシステム）にも応用可能
であると知れよう。さらに、図１のシステムにおいて、ＲＦ出力が位相及び振幅
検出器と前方かつ反射型出力検出器を通り抜ける間、本発明はＲＦ出力が検出器
に結合されるが検出器を通り抜けないようなシステムに応用可能であると知れよ
う。

【００２８】プラズマを開始する間、プラズマが最初に開始されたときに、プラズマの開始
に必要な高電界が気体にかかるように整合ネットワークは、調整されなければな
らない。一旦、プラズマが開始されると、プラズマ結合素子の入力インピーダン
ス（プラズマからの影響を含む）は変更される。図を使うと、図２は、プラズマ
開始の前と後の両方の、プラズマ結合素子インピーダンス対圧力を示している。
図２に示したように、インピーダンス対圧力の特性は、開始前と開始後とで著し
く異なる。整合ネットワークは、良く制御されたプラズマの状態を維持するため
に、この変化にできるだけ迅速に対応しなければならない。

【００２９】図１の装置において、磁気コイル３Ａやウェファ固定チャック３Ｂやバイアス
遮蔽３Ｃなどの多様なプラズマ結合素子は、全て同じプラズマ領域に結合される
。その結果、整合ネットワークの一つが何らかの方法で調整されるか変更される
ときに（例えば、プラズマの開始に応答するとき）、一つの整合ネットワークに
よるこの調整は、他のプラズマ結合素子とそれらの整合ネットワークのうち一つ
あるいは二つ以上のの整合条件に効果がある。先に議論したように、従来のシス
テムにおいて、別々の整合ネットワークが互いに競合したり希望の整合条件で到
達しようとして発信したりすることがある。こうして、安定した整合条件は、特
に最適の合計時間において、達成するのはしばしば難しい。

【００３０】本発明の有利な特徴によると、一つの整合制御器は、二つ以上の整合ネットワ
ークを制御するのに使用される。特に、図３の実施形態において、中央の整合主
制御器１は、システム中の整合ネットワークＭＮＡ，ＭＮＢ，ＭＮＣの全てを制
御するのに使用される。この整合制御器は、整合ネットワークの可変素子を調整
するのに利用されるサーボモーター上に搭載される（例えば図１０のサーボモー
ター８０Ａ，８０Ｂと可変コンデンサＣ１，Ｃ２を参照）ＲＦ電源２と位相及び
振幅検出器５Ａ−５Ｃと前方かつ反射型電源指示器６Ａ−６Ｃと位置センサー２
０１Ａ−２０１Ｃからの情報を受信する。現在の実施形態において、可変素子は
コンデンサである。

【００３１】出力は、プラズマ結合素子３Ａ−３Ｃを通って処理チェンバ２８の中に送られ
、それによってプラズマの開始と維持とがチェンバの中で行われる（図３には図
示されない）。整合制御器１は、反射された出力の総量を、帰還制御ループ技術
を用いて、整合ネットワークの入力部において最小化しようとする。帰還制御ル
ープ技術は、位相及び振幅検出器５Ａ−５Ｃと前方かつ反射出力検出器６Ａ−６
Ｃによって整合ネットワークの入力部で与えられる位相と振幅と前方／反射型出
力情報とを利用する。検出器５Ａ−５Ｃ，６Ａ−６Ｃは、プラズマ結合素子３Ａ
−３ＣからＲＦ供給源２への整合の質を決定するのに使用される。整合ネットワ
ークＭＮＡ−ＭＮＣを調整することによって、整合の質が改良されそうして、反
射された出力の総量が最小化される。反射された出力の総量を最小化することに
よって、整合制御器はプラズマによって吸収される出力の総量を最大化する。

【００３２】好ましくは、図３に示される処理制御器１０は、処理の全ての重要な特徴、例
えば、気体の圧力、プラズマの化学物質、温度（図１と３で５０と書かれている
温度計／ヒーター）、ガスフロー率（これも図３にあるガスフロー制御器５１を
用いる）、ＲＦ出力、整合制御器によって使用される帰還制御ループの数学的パ
ラメータを制御する。

【００３３】処理制御器は、誘導コイルに与えられるＲＦ出力が、容量性プラズマ結合素子
に与えられる出力がオフする前にオフするのを防ぐインターロックを提供するこ
とが好ましい。いくつかの誘導性結合システムにおいて、もし、誘導性素子が作
動しない間に、容量性プラズマ結合素子（バイアス遮蔽やウェファ固定チャック
のような）が作動すると、深刻なアーキングが起こることがあり、これはシステ
ムに永久的な損傷を引き起こすことがある。本発明の有利な特徴の一つによって
、この状況は回避されるが、これは、残っている結合素子の一つあるいは全てへ
の出力をオフする前に、コイルへの出力がオフされないように処理制御器が防ぐ
からである。

【００３４】例えばコンピュータシステムのような処理制御器が、図１２に示されている。
コンピュータシステム１１００は、ＣＰＵ１１０６（たとえばIntel PentiumII,
Dec Alpha,IBM/Motrola Power PC）やメモリ１１０８（DRAM, ROM, EPROM, EEP
ROM, SRAM, Flash RAM）や他の特別な目的用の論理素子（例えばASIC）あるいは
適合性のある論理素子（例えばGAL やプログラム可能なFPGA）を備えたマザーボ
ードを収納するハウジング１１０２を持っている。加えて、コンピュータシステ
ムは、様々な検出器（すなわち位相／振幅検出器や前方／反射型出力検出器）や
プラズマ処理システムの他の部品からの情報を受信するための、アナログ−ディ
ジタル（Ａ／Ｄ）入力１１２６を持っている。コンピュータは、また、中央制御
システム１０００（図３）と通信するための通信ポート１１２８と、整合制御器
１（図３）とを持っている。コンピュータ１１００（図１２）は、さらに複数の
入力装置（例えばキーボード１１２２とマウス１１２４）と、制御モニター１１
２０のための表示カード１１１０とを含んでいる。加えて、コンピュータシステ
ム１１００には、フロッピディスクドライブ１１１４と、他の取り外し可能な媒
体装置（例えばコンパクトディスク１１１９、テープ、他の取り外し可能な磁気
−光学媒体）と、ハードディスク１１１２あるいは適切な装置バス（例えばＳＣ
ＳＩバスや拡張ＩＤＥバス）に接続された固定した高密度の媒体ドライブを含ん
でいる。コンパクトディスク１１１９は、ＣＤキャディの中に示されているが、
コンパクトディスク１１１９は、キャディを必要としないＣＤ−ＲＯＭドライブ
の中に直接挿入することができる。また、同じ装置バスや高密度媒体がドライブ
する他の装置用バスに接続されて、コンピュータ１１００は、コンパクトディス
ク読み取り装置１１１８やコンパクトディスクリーダ読み取り／書き込みユニッ
トやコンパクトディスクのジュークボックスを、さらに含んでいる。加えて、プ
リンタは、気体の圧力やプラズマの化学物質や温度や気体の流量率やＲＦ出力レ
ベルや様々なプラズマ結合素子の整合の質と整合制御器によって使用される帰還
制御ループの数学的パラメータのような、処理に関する重要な情報の印刷物を提
供する。

【００３５】コンピュータシステムは、さらにコンピュータ読み取り可能な少なくとも一つ
の媒体を含んでいる。そのようなコンピュータ読み取り可能な媒体の例として、
コンパクトディスク１１１９やハードディスク１１１２やフロッピディスクやテ
ープや磁気−光学ディスクやＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，フラッシュ
ＥＰＲＯＭ）やＤＲＡＭやＳＲＡＭがある。

【００３６】いずれかに、またはコンピュータ読み取り可能な媒体の組み合わせに記憶され
て、本発明には、コンピュータ１１００の両方のハードウェアを制御するためと
、コンピュータが人間の使用者と制御されたシステムとやり取りできるためとの
ソフトウェアが含まれる。そのようなソフトウェアには、装置のドライブと、オ
ペレーティングシステムと、開発ツールや（グラフィックの）システムモニタの
ような使用者用応用ソフトウェアが含まれる。その様なコンピュータ読み取り可
能な媒体には、さらに本発明による、処理制御器を動作させるコンピュータプロ
グラムが含まれる。

【００３７】処理制御器は、遠隔コンピュータとして働くことができ、操作者が中央制御シ
ステム１０００（図３）であってよいホストコンピュータに“ログオン”させる
ことができ、また、この特別な処理だけでなく製造ラインの他の処理をも制御す
ることができる。図１２のコンピュータシステムに似た形態でよいホストコンピ
ュータによって、操作者が処理中に許されている可能な選択肢を制限することが
でき、そして操作者のエラーを減らし、処理の品質管理を損なわずに経験の少な
い操作者を雇うことができる。

【００３８】当業者には明らかであるが、便利なことに、本発明は、従来からの汎用ディジ
タルコンピュータや、本明細書の指示に従ってコンピュータの当業者には明らか
であろうようプログラムされたマイクロプロセッサを用いて実現することができ
る。適切なソフトウェアのコーディングは、ソフトウェアの当業者には明らかで
あろうが、本開示物の指示に基づいて、経験のあるプログラマがすぐに作ること
ができるものである。本発明は、ＡＳＩＣ（application specific integrated
circuit）を作ったり、従来からの部品回路の適切なネットワークを内部接続することによって実現できることは、当業者にはすぐに明らかとなろう。

【００３９】本発明の一つの実施形態において、整合制御器１（図３）には、位相／振幅検
出器５Ａ−５Ｃの各々から、整合ネットワークＭＮＡ−ＭＮＣのそれぞれの入力
におけるＲＦ電圧の位相を示す信号を受信するアナログ回路が含まれている。整
合制御器１は、また与えられた位相信号が、予め定められた範囲内にあるかどう
かを決定する回路も含んでいる。もし、この位相がこの範囲外であれば、整合制
御器は、容量を調整するために、電流を該当整合ネットワークの中の調節可能な
コンデンサの一つを制御するモーターへ送り、そのために測定済みのＲＦ電圧の
位相を変更する。電流は、希望する方向の電圧の位相を調整するために、ある方
向でモーターに送られる。本発明において、整合制御器は、機械的に、送信され
たおよび／または反射された出力を同時に測定することで、得られるエラー信号
に基づいて、（例えば図１０の整合ネットワークに示すように）サーボモータを
用いてコンデンサＣ１とＣ２を調整する。

【００４０】この連続的な調整処理（すなわちアナログの帰還制御ループ）によって、測定
済みのＲＦ電圧の位相が、予め定められた範囲内に確実に留まる。この位相は、
整合の質を示しているので、調整処理は、整合された状態を正しく維持するのに
使用される。

【００４１】ディジタルによる実施形態によると、整合制御器１（図３で示される）は、デ
ィジタル回路を備え、図１２のコンピュータシステムに似た形態を選択すること
ができる。ディジタル回路は、整合ネットワークの入力上の位相／振幅検出器５
Ａ−５Ｃからの位相信号と同様に、整合ネットワークＭＮＡ−ＭＮＣの中の調整
可能なコンデンサ上の位置センサー２０１Ａ−２０１Ｃ（図３）からの信号を監
視する。位置センサーは、整合ネットワーク内のコンデンサの値を示す。整合制
御器１は、この情報を使用して、位相／振幅検出器５Ａ−５Ｃから受信された位
相と振幅の情報に加えて、整合ネットワーク中のコンデンサの最適値を計算する
。整合制御器１は、その後、可変コンデンサ（図１０のＣ）を希望の値に調整す
るために、電流を調整モータ（図１０の８０）に送る。一旦、コンデンサの新し
い値が得られると、整合制御器は、整合ネットワークの入力部における位相と電
圧の振幅の新しい測定値に基づいて、コンデンサの更新済みの値の組を再計算す
る。この処理を繰り返して、整合ネットワークは、ディジタル帰還制御ループに
よって、コンデンサの最適値に収束（すなわち“ズームイン”）することができ
る。現在の実施形態整合制御器１は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）を備え、これ
で必要な計算を行う。

【００４２】ディジタル回路によって、整合制御器１は、正しい容量を計算し、それに従っ
て各整合ネットワークを調整することで、全ての整合ネットワークの条件を追跡
することができる。従って、整合制御器の帰還制御ループの収束が安定しないこ
とや整合条件などの問題は防げる。

【００４３】整合制御器は、あるコンデンサの調整処理と他のコンデンサの調整処理との間
の妨害をなくすために、１度に１個の可変コンデンサに上記調整処理を行うこと
ができる。代わりに、整合制御器１は、一度にただ一つの整合ネットワークに対
して調整処理を行うことができるが、与えられた整合ネットワーク内の二つ以上
のコンデンサを同時に調整することができる。

【００４４】整合制御器によってコンデンサが調整される順番は、実行される特別な処理に
依存している。例として、第１の整合ネットワークの中のＣａとＣｂおよび第２
の整合ネットワークの中のＣｃとＣｄの４個のコンデンサを持つ処理システムを
考える。経験的な結果から、第１の気体混合に対して、もしコンデンサがＣａ，
Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄという第１の順に従って調整されていれば、最も効果的に整合
が実行される。第２の気体混合に対して、もしコンデンサがＣｄ，Ｃｃ，Ｃｂ，
Ｃａという第２の順に従って調整されていれば、最も効果的に整合が実行される
。従って、整合制御器は、まず第１の気体混合に対して第１の順番に従い、そし
て第２の気体混合の第２の順番に従って、コンデンサを調整する。

【００４５】本発明の他の有利な実施形態によると、整合ネットワークの正しいパラメータ
は、制御する処理の種類とプラズマの特定の気体混合（あるいは製法）に依存し
て特殊な方法によって、予測することが可能である。例えば、特定の気体混合に
対する実験的な試行によると、プラズマが開始されるまで、特定の一組の整合ネ
ットワーク要素のパラメータが特定の長さの時間、使用されるべきであり、プラ
ズマが開始された後、異なる組の整合ネットワーク要素のパラメータが使用され
るべきであり、整合ネットワークは、この情報を実際の処理の実行に利用する。
この特徴に従って、処理制御器は、予め定められた情報を使って自動的にプラズ
マを開始し、迅速に整合ネットワークを調整することができる。処理制御器は、
最初に、整合ネットワークの整合素子を予め定めた時間だけ予め定めた値の最初
の組に調整することでプラズマを開始し、その後、整合素子を予め定めた時間だ
け予め定めた値の２番目の組に調整し、その後、整合要素の制御を整合制御器の
帰還ループに渡す。予め定めた整合要素の値の第１の組は、プラズマを開始する
のに使用される。値の第２の組は、正しく整合した条件に、一番近い値の“最初
の予測”として使われる。かって、より以前の実験で決定されたように、これら
の値が適切なもしくは予め定められた時間だけ維持され、整合の制御は整合制御
器に渡され、その後、帰還制御ループを活性化して整合条件を微調整しさらに正
確な整合条件を得る。この自動的なプラズマ開始の手順によって、手動による調
整の手順よりはるかに迅速に正しい整合が達成される。加えて、システムを監視
したり制御したりするのに、熟練した操作者は必要ない。実際、いくつかの場合
に、システムは、無人であることがあり、これによって操作者のエラーの危険と
同様に人件費を節約することができる。

【００４６】例として、第１の段階が気体Ａに対して実行され、第２の段階が気体Ｂに対し
て実行され、単一のプラズマ結合素子と単一の整合ネットワークが使用される処
理を考える。整合ネットワークには、２個の調整可能な要素、例えばコンデンサ
Ｃ１とＣ２とが含まれる。さらに、例として、処理の開発段階において、経験的
に、Ｃ１が５０ｐＦに等しく、Ｃ２が５０ｐＦに等しいときに、気体Ａは、最も
容易にプラズマ中に励起されると決定する。気体Ａがプラズマ中に励起されると
、Ｃ１がおよそ７５ｐＦに等しくＣ２がおよそ２５ｐＦに等しいときに、正しい
整合条件が通常得られる。加えて、Ｃ１が３０ｐＦでＣ２が３０ｐＦのときに、
気体Ｂがもっとも容易にプラズマ中に励起され、プラズマが気体Ｂの中で開始さ
れた後に、Ｃ１が４０ｐＦに等しくＣ２が１５ｐＦに等しいときに、正しいプラ
ズマ整合条件が通常得られると決定される。この例による製造処理は以下の様に
自動化されるであろう。

【００４７】処理制御器１０は、気体Ａのフローをオンする。処理制御器１０は、その後、
Ｃ１を５０ｐＦに、Ｃ２を５０ｐＦに設定し、ＲＦ供給源をオンし、出力を整合
ネットワークを通してチェンバの中に送る。２個のコンデンサは、設定されてい
る時間だけプラズマが開始されるまで、予め定められた値に維持されるが、これ
は経験的に開発段階の間に決定されたことである。処理制御器は、その後コンデ
ンサを、最良の整合条件を与えると思われる値である、Ｃ１を７５ｐＦ、Ｃ２を
２５ｐＦに調整する。処理制御器は、プラズマの条件を固定させるために、予め
定められた時間だけ、コンデンサをこれらの値に維持する。処理制御器は、その
後、整合ネットワークの制御を整合制御器に渡し、これは、整合ネットワークの
入力における位相と振幅と前方かつ反射型出力の監視を、コンデンサに付けられ
た位置センサーからの信号と同様に始める。整合制御器は、さらに正確な整合条
件を得るために、プラズマ条件の小さな変更のための調整と同様に、帰還制御ル
ープを可能にする。

【００４８】一旦、処理の最初の段階が予め定められた時間だけ処理法に従って実行される
と、ＲＦ出力はオフされ、帰還制御ループは閉じられ、気体Ａのフローは遮断さ
れる。処理制御器は、その後気体Ｂのフローをオンし、コンデンサＣ１とＣ２を
３０ｐＦに設定し、ＲＦ出力をオンする。処理の第１段階なので、コンデンサの
プラズマ開始値は予め定められた時間だけ維持され、その後にコンデンサＣ１は
、４０ｐＦに設定され、コンデンサＣ２は１５ｐＦに設定される。コンデンサＣ
１，Ｃ２は、予め定められた別の時間だけこれらの値を取り、この点で処理制御
器１０は、コンデンサの制御を整合制御器１に戻し、もう一度再び、コンデンサ
の微調整の仕事を引き受け、プラズマ条件の中で変化できるように調整する。

【００４９】プラズマを開始し（プラズマ開始条件）、プラズマを維持する（第１のコンデ
ンサ推測値）のに正しい整合ネットワーク条件が、手動の実験で、あるいは自動
の実験手順によって得ることができる。自動手順は、処理制御器によって実行す
ることができる。実施形態において、処理制御器１０は、プラズマを開始するの
にどんな条件が最も効果的か（例えば、どんな条件が入射出力が最小で済むか）
を決定するために、整合ネットワークの中の調整可能な要素の値の変化を試験す
る。また、処理制御器は、どんなパラメータ値が最良の整合条件を与え易いかを
決定するために、様々な異なる要素の値をプラズマ開始の後に試験することがで
きる。

【００５０】正しい整合ネットワークのプラズマ開始条件と第１のコンデンサ推測値（すな
わち、整合ネットワークのプラズマ維持条件）を得るための模範的な自動化され
た手順が、図１１のフローチャートによって示されている。この例のシステムに
は、２個の調整可能なコンデンサＣ１，Ｃ２を含んでいる。Ｃ１とＣ２の様々な
異なった値に対して、手順は、プラズマの開始に必要な出力と反射係数Γ（入射
出力によって分割された反射された出力）の両方を決定する。最初に、希望の気
体混合と希望の出力レベルが選ばれる（段階１００２）。次に、気体はオンされ
（段階１００４）、Ｃ１とＣ２が開始値に初期化される（段階１００６）。この
例において、Ｃ１とＣ２は、低い値に初期化されて、試験が進むにつれてインク
リメント（increment）される。段階１００８と段階１０１０において、Ｃ２とＣ１は、試験される最小の値まで予め定められた量ずつインクリメントされる。
その後、ＲＦ出力源からの出力は、プラズマが開始されるか出力が希望のレベル
まで達するまで、増加される（段階１０１２）。もし、出力が希望するレベルに
無ければ（段階１０１４）、処理制御器は、現在の出力レベルとプラズマ開始に
必要な出力として、コンデンサＣ１とＣ２の現在の値を用いて記録する（段階１
０３０）。

【００５１】次に、出力は、希望する出力レベルまで増加し（段階１０２８）、反射された
出力が測定される（段階１０１６）。段階１０１６において、処理制御器はＣ１
とＣ２と反射係数Γ（すなわちＰ_R／Ｐ_I）を記憶する。もし、段階１０１４にお
いて、システムが既に希望する出力レベルに達していれば手順として直接段階１
０１６に飛んで、段階１０３０を迂回する。出力と容量のデータが記憶された後
、出力はオフされ、Ｃ１の値が最大値であるかどうかを決定するために調べられ
る（段階１０２０）。もし、そうでなければ、手順として段階１０１０に戻り、
ここでＣ１は、増加されて試験は、新しい値のＣ１に対して継続される。段階１
０２０において、もしコンデンサＣ１が最大値となれば、コンデンサＣ２がその
最大値であるかどうかを決定するために調べられる（段階１０２２）。もし、そ
うでなければ、コンデンサＣ１は、最小値に設定され（段階１０２６）、手順は
段階１００８に戻り、ここでＣ２点は新しい値まで増加されて試験は継続する。
もし、段階１０２２において、Ｃ２が最大値であれば、これによって処理制御器
が、この特別の気体混合と希望する出力レベルに対してのデータ収集を終了した
ことが分かる。

【００５２】試験の手順の間、データは、必要なプラズマ開始出力レベルと、異なる値であ
るＣ１とＣ２の範囲の測定済みの反射係数（Γ）とを含む配列にまとめられる。
処理制御器は、この配列を調べてΓの最低値を与えるＣ１とＣ２の値を見つける
（段階１０２４）。処理制御器は、また、この配列を調べて、Γの最低値を与え
るＣ１とＣ２の値を見つける（段階１０２４）。その後、段階１００２から始め
て、操作者の好みによって、気体混合と希望する出力レベルごとに、手順は繰り
返される。この例において、図１１の手順は、気体混合と入力（すなわち前方）
パワーの組み合わせに対して整合ネットワークプラズマ開始と整合ネットワーク
プラズマ条件とを決定することが行われる。

【００５３】本発明の他の特徴は、どの整合パラメータが最良の整合条件を与えるかを“学
習”するために、実際の動作をしている間にそれぞれの整合パラメータを監視す
ることができることである。この情報は、より効果的なプラズマ開始を与え、か
つ整合ネットワークの中の素子の第１の推測値の確度を改善することにより、プ
ラズマ開始の間そして、すぐにその後に、整合をより迅速に得るのに使用するこ
とができる。知的な制御器の一つの実施形態は、図１３−図１９を参照して以下
に記載されるようにファジィ論理システムである。加えて、システムは、また経
験的データと一組の希望する結果とで訓練された神経ネットワークを用いて“学
習”することができる。

【００５４】この情報を有利に用いて、処理制御器は、処理中に整合素子の期待値と実際の
値との大きなずれを検出することができる。もしそのようなずれが検出されなけ
れば、処理制御器は、人間の操作者あるいは中央制御システム１０００に、処理
システムに問題があると伝えるが、これは図３に示されている。これによって、
製品の品質を保証し、極端な場合はシステム中の部品の損傷を避けるために、処
理システムの問題を診断する方法が与えられる。実施形態において、処理制御器
１０は、整合制御器の帰還制御ループによって決定されたように、整合素子の観
測済みの値が予め定められた限界以上に期待値から外れていないことを確認する
ために、システムの診断試験を毎日実行する。もし、これらの値が明示された限
界以上に外れていれば、人間の操作者あるいは中央制御システムに警告が発せら
れ、処理システムが保守を必要としていると知らせる。

【００５５】本発明の他の特徴が図４に示されており、それは４個の四分円の乗算位相検出
器の図である。この装置において、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２は、各々対数増幅器４０
１と４０２にそれぞれ送られる。増幅器４０１と４０２の出力（Ｖ１とＶ２のそ
れぞれの対数を表している）は、対数信号を加えるために、抵抗Ｒ１とＲ２を含
んだ回路に送られる。結果として、足し算された信号の真数（すなわち逆対数）
を与えるために、足し算された信号は、真数増幅器４０３へと送られる。真数増
幅器の出力信号には、定数によって乗算された電圧Ｖ１とＶ２の積が含まれ、こ
こで定数は、それぞれの増幅器の利得とＲ１およびＲ２の値とに依存している。
対数増幅器４０１と４０２は、正の入力信号のみを扱うことができ、その対数増
幅器４０１と４０２は負の信号を決して受信しないために、ＤＣバイアス電圧Ｖ
ＤＣ１とＶＤＣ２とをＶ１とＶ２とに加えることができる。真数増幅器４０３か
らの出力信号は、高周波部を取り除くために低域通過フィルタでフィルタにかけ
ることができる。抵抗ＲＯとコンデンサＣＯとを含む、そのようなフィルタの例
が図４に示されている。等技術の分野では知られたことであるが、２個の非ＤＣ
信号の積のＤＣ部品は、２つの信号の相対的位相に比例する。従って、図４の回
路の出力電圧ＶＯは、電圧Ｖ１とＶ２の相対的位相を示す。この回路が特に微小
信号に敏感かつ正確に読み取りをする時は、大きな信号に耐性があり、従来のシ
ステムに通常用いられる混合回路で起こりうる熱とドリフトと損傷の問題に強い
。微小信号への感度を犠牲にせずに、大きな信号を扱うことができるので、図４
の回路は従来の位相検出回路よりも高いダイナミックレンジを備える。

【００５６】図５（ａ）は、従来のシステムで利用される最大値検出器回路を図示したもの
である。この装置では、変化する電圧Ｖｉが回路の入力に与えられる。電圧Ｖｉ
が上昇することで、電流は、コンデンサＣｉと抵抗ＲｉとダイオードＤ１と充電
用コンデンサＣＯを通って流れる。電流は、Ｖｉの増加が止まるまで、この方向
で流れ続ける。コンデンサＣＯと負荷ＲＬを横切る電圧ＶＯは、Ｖｉにより達せ
られた最大値からダイオードＤｉのターンオン電圧を引き算したものにおおよそ
等しい。一旦Ｖｉが下降し始めると、電流は、逆方向に流れることはできない、
というのは、ダイオードＤｉは逆バイアスされる。この先行技術の回路は、ダイ
オードＤ１のターンオン電圧によって、入力において得られる真の最大の電圧よ
り出力電圧ＶＯは少しだけ低いので、ダイナミックレンジが限られる。微小信号
レベルにおいて、このターンオン電圧は、信号レベルに比べて重要になり、大き
なエラーを引き起こす。

【００５７】上の問題は、図５（ｂ）に図示した本発明の特徴によって解決され、高速アク
ティブ最大値検出器の観点から図示している。回路は、以下のように動作する。
入力信号Ｖｉが回路の入力に与えられる。入力電圧は、増幅器Ａ１の入力の正の
端末Ｎ＋に、コンデンサＣｉと抵抗Ｒｉを通して結合される。増幅器Ａ１の入力
の負の端末Ｎ−は、直接に回路の出力電圧ＶＯに接続される。Ｎ＋上の電圧がＮ
−上の電圧より大きい間は、増幅器Ａ１は、ダイオードＤ１と抵抗ＲＯ、充電用
コンデンサＣＯと増加するＶＯを通して正の電流を流し続ける。少なくとも高周
波において、電圧Ｖｉは、Ｎ＋上の電圧におおよそ等しいので、増幅器Ａ１は、
ＶＯがＶｉより大きいかおおよそ等しいときにのみ、ＣＯを充電するのを止める
。従って、ＶＯは、回路の入力で到達した最高電圧におおよそ等しい。微小信号
に対しては、この回路は、図５（ａ）の従来の回路よりも、より敏感で正確であ
る、というのは、Ａ１の利得が、ダイオードＤ１のターンオン電圧の効果を効果
的に最小化するからである。

【００５８】図５（ａ）と図５（ｂ）の回路は、ＣＯとＲＯの値とと出力負荷インピーダン
スＲＬに依存した時定数を持った増加する入力電圧に応答する。図５（ｂ）の回
路の時定数も、ＲＯの値に影響される。両方の回路は、もし、入力におけるＲＦ
電圧が１／（ＲＬ×ＣＯ）以上の時間、振幅が小さくなれば、自らをゆっくりと
リセットしてより低い電圧にするように設計されている。これらの回路の両方は
、ＲＦサイクルの正の半分だけを測定することができることに注意したい。いず
れかの場合に、ＲＦサイクルの負の半分を測定するには、似た相補的な回路が必
要であり、これはダイオードＤ１の極性を反転することで得ることができる。

【００５９】図６（ａ）は、ＲＦ供給源の出力に直接、前方かつ反射型の出力検出器を置い
た場合を示し、従来のシステムで利用されたものである。ＲＦ供給源２からのＲ
Ｆ信号は、出力検出器６に送られ、ここからケーブル７０を通って位相／振幅検
出器５へと送られ、そして整合ネットワークＭＮへ送られる。整合ネットワーク
は、出力をプラズマ結合素子３の中へ結合する。このシステムの欠点は、出力メ
ータは、通常、整合ネットワークの入力において入力かつ反射された出力を正確
に示さないことだが、これはケーブルの特性の知識あるいは整合性が欠けている
からである。この問題は、ケーブルの特性付けが上手でなかったり、さらに一般
には、ケーブルの損傷から起こりうる。

【００６０】従来のシステムの欠点は、図６（ｂ）で示される本発明の特徴によって除かれ
ており、ここでは、前方かつ反射型の出力検出器を整合ネットワークに最も近い
ケーブルの端部に置く方法が図示されている。出力は、ＲＦ供給源２からケーブ
ル７０を通って出力検出器６へと送られ、その後、位相／振幅検出器５へ送られ
て、整合ネットワークＭＮへと送られる。整合ネットワークは、出力をプラズマ
結合素子３に結合し、プラズマへと供給される。出力検出器は、整合ネットワー
クに極端に近く置かれるので、さらに前方（すなわち入力）かつ反射された出力
をより正確に読み取ることができる。ケーブル効果により起こるエラーは、除か
れる。

【００６１】この特徴の他の実施形態において、２個の出力検出器６Ｄと６Ｅが使用され、
一つはＲＦ発生器２の出力部に直接置かれ、他は、ケーブル７０の他端に置かれ
、これは図６（ｃ）に図示されている。この実施形態の利点の一つは、２個の出
力検出器からの信号を比較することによって、情報がケーブルの特性と状況に関
して得られることである。

【００６２】図７に示された本発明の他の特徴によると、本発明によって可変コンデンサの
ような整合素子を調整する回路が、サーボモータ８０を制御するのに使用される
。電圧Ｖが回路に与えられる。モータを順方向に駆動するのには、スイッチＳ１
とＳ４が閉じられ、モータを通して順方向に電流を送る。モータを逆方向に駆動
するのには、スイッチＳ２とＳ３が閉じられ、モータを通して逆方向に電流を送
る。この回路は、どちらかの方向に最大の加速でモータを駆動する。回路の簡素
さのせいで、トランジスタやリレーのような異なる様々なスイッチを用いて非常
に少ない費用と高い信頼性とで実現することができる。同じことが、従来のシス
テムで採用されるパルス幅変調（ＰＷＭ）回路には当てはまらない。

【００６３】本発明のサーボモータ制御の特徴には、図８と図９で示されるような、さらな
る特徴がある。これらの図は、可変コンデンサに対しての物理的な制限のスイッ
チの２つの異なる実施形態を図示している。図８において、円筒形のコンデンサ
極板８２は、他のコンデンサ極板の内側に付き、極板は空隙９０によって分離さ
れる。空隙は、真空を含んでよく、空気または誘電体で満たされてもよい。コン
デンサの容量を増やすために、電極８２が電極８１のさらに内側に置かれるよう
に、一つあるいは両方の電極がモータ８０によって動かされる。絶縁層１は、電
極８１の表面に置かれ、導電層９２は絶縁層９１の上に置かれる。ブラシ接点８
３と８４は、電極８１が移動する内の許容範囲内にある時に、導電層９２に電気
的に接触するように置かれる。もし電極８１が非常に早く移動すれば、ブラシ接
点の一つあるいは両方を持った接点は壊れる。

【００６４】ブラシ接点は、接点が壊れていると感知したときに、コンデンサへの損傷を防
ぐためにモータの回転を止める整合制御器に接続される。代わりに、導電層９２
も、分離した端子９９に接続することができ、この場合、ブラシ接点８３におけ
る開回路は、ブラシ接点８４における開回路とは独立で検出することができ、逆
もまた真である。このことによって、整合制御器あるいは処理制御器は、電極８
１の動きの制限がどちらの方向に過ぎるかを決定することができる。

【００６５】図９に図示される本特徴の他の実施形態において、光学センサー８３０と８４
０は、電極８１と８２（空隙９０で分離される）の一つが遠くに動かされたとき
に（この例では、電極８１が動かされる）、検出できるように置かれる。これは
、電極８１上の反射被膜９６を用いて行われ、この場合、光学センサー８３０と
８４０は、光ビーム８３００と８４００の反射によって電極８１の位置を検出す
る。代わりに、追加された８３１と８４１は、ビームが電極８１によってブロッ
クされるまで、光ビーム８３００と８４００を反射するように置かれる。光学セ
ンサー８３０と８４０から来る信号は、コンデンサへの損傷を防ぐように、モー
タ８０を閉じるために、整合制御器あるいは処理制御器のいずれかに送ることが
できる。図８と図９に示される物理的制限スイッチがこれらのスイッチの可能な
実施形態を表している間、これらの装置は、多くの代替の方法で組み立てられる
。

【００６６】コンデンサの動きは、図１３−図１９に示す全体の処理によって制御される。
制御は、ファジィ制御器を利用することによると記載されているが、制御は、正
しく訓練された神経ネットワークによっても実現できることは容易に明らかであ
ろう。神経ネットワークは、経験的データと一組の希望する応答とから整合ネッ
トワークの非線形な応答を学習する。同様に、代わりの実施形態において、一連
のファジィ制御器または神経ネットワークが与えられ、各々は、特定の機械とい
うより特定の処理を制御するように構成されるか訓練される。この実施形態にお
いては、適切なファジィ制御器あるいは神経ネットワークが手動あるいは自動で
、どの制御器が最も厳密に処理パラメータに適合するかによって選択される。同
様に、代わりの実施形態において、ファジィ制御器が、一つの処理と他のための
神経ネットワークにに使用される。残りの議論は、はっきりさせるためだけに、
単一のファジィ制御器に関して行われるが、これを制限と見なすべきではない。

【００６７】一つの実施形態において、マスターは、螺旋と制御スレーブ装置とに接続され
る（また、バイアス遮蔽とチャックのような他のＲＦ供給源に接続される制御器
である）。各スレーブは、マスターから与えられ反射された出力を監視する。も
し、マスターから反射された出力が、閾値、たとえば５ワットを超えると、スレ
ーブは、バイアスとチャック上の調整モーターを不能にし、調整相互作用を防ぎ
、マスターが螺旋を無反射出力に調整できるようにする。

【００６８】図１３において、システムは、動作に備えて初期化される。タイマーと不揮発
性ＲＡＭ（ＮＶＭあるいはＮＶＲＡＭ）とモーターと操作者インターフェイスは
、制御が図１４の主処理ループに渡る前に、全て初期化される。

【００６９】図１４に示すように、主ループには、整合ネットワークシステムの動作中繰り
返される、一連の繰り返し段階が含まれる。定期的に、マスターシステムは、使
用者からの入力を探して使用者インターフェイスを調べる。この入力は、通常、
キーボード上のキーストロークとマウスの動きあるいは選択の形であるが、また
、他の種類の使用者入力、例えば無線制御や手袋制御なども含む。表示装置は、
ループの中で更新され、使用者からの入力によって起こるいかなる変化、または
システムの状態での変化を反映する。定期的な制御機能が適切な間隔で実行され
るために、時刻も更新される。また、スレーブ装置が正確に動作していることを
確かめるために、マスターシステムは、定期的にメッセージをスレーブ装置に送
る。これらのスレーブ装置は、現在の動作状況に合っているはずのネットワーク
部品である。各部品が、いかにうまく合っているかという状況は、ファジィ制御
器（または神経ネットワーク制御器）の方向に従って変化を制御する主システム
に戻される。

【００７０】図１５において、導入されたサービスルーチン（ＩＳＲ）は、実時間時計のよ
うな、イベントタイマーの満了に応答して実行される。ＩＳＲは、実行され、イ
ベントタイマーは、インクリメントされる。イベントタイマーは、次の定期的な
イベントが実行されるときに、制御を手伝う。また、ＩＳＲもコンデンサの位置
を調整するために、モーター駆動器に制御信号を送りシステムの整合を変更する
。

【００７１】図１６は、スレーブ装置のモーターを制御するための第２のＩＳＲを示してい
る。マスターシステムが、モーターＩＳＲを実行するとき、モーターレジスタを
選択して割り込みを可能にする。その後、制御は、プラズマが存在するかを調べ
る段階と、モーター位置符号化器を読み取る段階とに渡される。一つの実施形態
において、符号化器は、モーター駆動されるコンデンサに接続される以下の電位
差計からの電圧を読み取ることで読み取られる。しかし、固定位置に関連して多
くの部分的ターンを決定する回転符号化器のような、位置を決定する他の方法も
、また可能である。もし、いずれかのモーターが物理的な限界にあると分かると
、モーターは、物理的限界から離れるように指示される。続いて、システムは各
モーターが目標の調整値から離れている距離を決定する。この距離は、モーター
が目標に合うように前方あるいは後方に駆動されなければならないかによって、
正でも負でもよい。

【００７２】目標の調整値までの距離が決定された後に、モーターは既に動き出しているで
あろうから、システムは、モーターの速度を決定する。距離と速度は、新しいモ
ーター駆動制御信号を作るために、ファジィ（神経ネットワーク）制御器へ入力
として与えられる。加えて、代わりの実施形態において、システムはまた、モー
ターの動作により細かい制御を与える入力として、システムの加速を用いる。モ
ーターの駆動制御信号はモーターに出力される。一つの実施形態において、制御
電圧の設定が、電圧は次のタイマーの区間に与えられるべきかどうかを記憶して
いる先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリ素子に与えられる。そしてモーターＩＳＲ
は、終了する。

【００７３】図１６を参照して記されたように、モーターＩＳＲの第２の段階は、プラズマ
の存在を検査することである。図１７は、検査処理を示すフローチャートである
。もし、システムが“自動”モードでなければ、検査は終了する。しかし、もし
自動モードが選択されれば、プラズマセンサーは、読み取られ、モーターは、シ
ステムが開始モードなのか動作モードなのかによって制御される。

【００７４】図１８に示すように、マスターシステムも、また上述したように位相と大きさ
とを検査する。そのとき、マスターシステムは、動作中なのか開始モードなのか
を処理を進める前に決定する。さらに、もし最後の調整が完了し、与えられた出
力が閾値以上であるときは、処理を進める。もし、反射された出力があれば、シ
ステムは。図１９を参照して下に記載されるようにオフセットをゼロにする。も
し（本質的に）反射された出力が無ければ、システムは位相と大きさのエラーを
測定する。そして、上述したように調整しようとする対象のファジィ（神経）制
御を実行する。

【００７５】マスターシステムが、反射された出力があると決定するとき、大きさまたは移
動のエラーもあるかどうかを決定する。もしそうであるなら、オフセットは、ゼ
ロにする必要はない。もし位相と大きさのエラーがなければ、システムは、エラ
ーが収束するかどうかを決定する。もしそうで無ければ、システムは、加算／減
算のオフセットフラグをトグルする。従って、エラーが収束するか否かに係わら
ず、システムはオフセットをインクリメントする（あるいは加算／減算オフセッ
トフラグによってデクリメント（decrement）する）。その後、オフセットをゼロにする処理は終了する。

【００７６】上述したように、本発明の一つの実施形態において、本発明のファジィ制御器
は二つの入力変数を利用するが、それは（１）目標の位置への距離、と（２）モ
ーターの現在の速度である。位置入力変数は、５個の可能な機能を割り当てられ
る。neg_close, zero, close, medium, farである。位置入力変数は、距離が以下の電位差計で測定されるときに−５ボルトと＋５ボルトの範囲にある。正規化
された割り当て機能は次の表で与えられる。

【表１】

【００７７】同様に、デリバティブ（derivative）と呼ばれる速度入力変数は、５個の可能
な機能：pos_big, pos_small, zero, neg_small, neg_bigを割り当てられる。速
度入力変数は、−５ボルト／秒と＋５ボルト／秒の範囲にある。正規化された割
り当て機能は、以下の表で与えられる。

【表２】

【００７８】 motor_voltageと呼ばれるモーター制御出力変数にも、５個の出力機能：pos_h
igh, pos_medium, zero, neg_medium, neg_highが割り当てられる。モーター制御出力変数は、−１２ボルトと＋１２ボルトの範囲にある。正規化された割り当
て機能は以下の表によって与えられる。

【表３】

【００７９】さらに、システムの９個のファジィ規則が以下に与えられる。１．もし位置がzeroで、デリバティブがpos_smallなら、motor_voltageはneg_me
diumである。２．もし位置がzeroで、デリバティブがzeroなら、motor_voltageはzeroである。３．もし位置がcloseで、デリバティブがpos_smallなら、motor_voltageはneg_m
ediumである。４．もし位置がcloseで、デリバティブがzeroなら、motor_voltageはneg_medium
である。５．もし位置がcloseで、デリバティブがneg_smallなら、motor_voltageはpos_m
ediumである。６．もし位置がmediumで、デリバティブがneg_smallなら、motor_voltageはpos_
highである。７．もし位置がmediumで、デリバティブがneg_bigなら、motor_voltageはpos_me
diumである。８．もし位置がfarで、デリバティブがzeroなら、motor_voltageはpos_mediumで
ある。９．もし位置がfarで、デリバティブがneg_smallなら、motor_voltageはpos_med
iumである。

【００８０】以上から容易に明らかとなろうが、本発明には従来の整合システムに対して有
利な多くの特徴が含まれている。例えば、多数の整合ネットワークを制御する単
一の制御器を利用することで、改良された、より高速の安定した整合が達成され
る。加えて、プラズマの初期化の間とその後に必要となる、初期の整合条件を自
動的に設定する能力を与えることで、操作者の介入は減り、初期の整合は、より
高速にそしてより信頼性を持って達成される。さらに、ここに加えて記載される
様々な特徴によって、より信頼でき正確な器具と整合ネットワークにおいてより
耐性のある制御素子が与えられる。

【００８１】最近、プラズマエッチングチェンバーによる実験的な結果によって、プラズマ
結合素子から取られる電気信号の中の含有高周波が、インターフェイス整合ネッ
トワークに対する実用的な診断装置（あるいは制御変数）であると示されている
。研究によって得られたプラズマエッチングチェンバーには、それぞれのインピ
ーダンス整合ネットワークを持った２個の独立したＲＦ入力が含まれる。第１の
ＲＦ入力は、誘導的にＲＦエネルギーを螺旋コイルを介してプラズマに結びつけ
、第２のＲＦ入力はＲＦバイアス（およびＤＣ自己バイアス）を基板固定チャッ
クを介して基板に与える。

【００８２】電圧の測定は、ＲＦ出力をインピーダンス整合ネットワークからTektronix高電圧プローブへと運ぶ主要導体上において行われる。電圧は、１３．５６ＭＨｚ
入力の１５ＲＦ期間に対して２００ＭＨｚでサンプルされた。サンプリングの周
波数は、第５高調波以上を分解するのに十分である。図２０（ａ）と図２０（ｂ
）とは、基本駆動周波数が、第２から第５の高調波と同様に既に認識可能である
ような電圧時間追跡の典型的なフーリエ変換（周波数スペクトル）を図示してい
る。図２０（ａ）において、雑音は、明瞭さのために除去される。図２０（ｂ）
において、雑音を含んだ、原信号が図示される。明らかに、高調波の大きさは、
高調波の番号が増えるに従って減衰するが、第５高調波でさえ少なくとも１０の
信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を持っている。処理チェンバーの中にある一定の組の条
件に対して、唯一の組の高調波比を記録することができ、そこでは高調波比は、
基本（第１）駆動周波数（すなわち、例において１３．５６ＭＨｚ）の振幅によ
って正規化される各高調波周波数における高調波振幅として定義される。チャッ
ク上で高調波振幅の比を測定することは、（条件やチェンバーの保守等の間で）
非常に繰り返し可能であるように決定され、測定中のエラーは、第２高調波に対
して５から１０％以下で奇数高調波に対して２．５％以下であるように決定され
る。

【００８３】チャック上で高電圧プローブを用いて高調波振幅比を監視することによって、
使用者および／または期間制御器は、ＲＦチャックバイアスが送信出力を最大化
し反射出力を最小化するようにインピーダンス整合ネットワークを調整すること
ができると確定した。図２１（ａ）は、整合ネットワークをデチューン（de-tun
e）する（反射した出力は、決して前方出力の１０％を超えない）ときに測定された反射出力の輪郭線をプロットしたものを図示している。図２１（ｂ）は、相
対誤差（図２１（ａ）のそれと同じ場所で）の輪郭線をプロットしたものを図示
しており、ここでｘ軸（横軸）は第１の可変コンデンサＣ₁の容量の変化を表し、ｙ軸（縦軸）は第２の可変コンデンサＣ₂の容量の変化（図１０の構成で可能なもののように）を表している。したがって、輪郭線のプロットの元は、インピ
ーダンス整合ネットワークがゼロ反射出力に（反射出力を監視するための出力計
のエラー範囲内で）“調整”されるような２個のコンデンサネットワークの容量
を表している。

【００８４】相対的エラーは、各高調波比（第２から第５まで）内の正規化されたエラーの
２乗の和の２乗根として定義された。それは以下のように定義することができる
。

【数１】ここで、Ｅ_nは、ｎ番目の高調波の振幅と、デチューンした整合条件（非ゼロ反射出力）における基本駆動周波数の振幅との比であり、Ｅ_n0は、調整された条件
における同じ振幅の比（ワット計の正確さの範囲内へのゼロ反射出力）である。
ある組の処理条件（ＲＦ螺旋出力、ＲＦバイアス出力、チェンバー圧、ガスフロ
ー率、気体種）において、コンデンサＣ１とＣ２に対して調整された設定は、手
動の調整によって最初は決定される。評価の基準として、調整されたコンデンサ
の設定は、前述のように、図２１（ａ）における元のものに設定された。データ
の残りは、調整した場所の周りの２次元コンデンサ空間の整合ネットワークをデ
チューンすることで決定される。明らかに、調整された設定は、高調波振幅比の
相対誤差における局所的最小値である。高調波振幅比は、インピーダンス整合条
件の状態を直接示している。

【００８５】インピーダンス整合ネットワークを調整するそのような情報を扱う方法の一つ
は、使用者によって手動で実行されたか、あるいは自動化された組の測定による
入力パラメータ条件の範囲に対して、調整コンデンサの設定を予め決めてことで
ある。前もって選択された組の入力条件と、調整済みのインピーダンス整合に対
するそれら各々のコンデンサ設定を与えられて、システムは、プラズマ結合素子
上で採られた測定済み高調波比における相対誤差を最小化することにより調整さ
れた場所を探す。

【００８６】さらに、データは、他の方法で系統立てられる。図２１（ｃ）には、図２１（
ａ）と図２１（ｂ）に示された同じ２次元空間において基本周波数に対して第２
高調波の振幅比を図示している。明らかに、調整位置において振幅比の中に最大
値が存在する。従って、使用者および／または期間制御器に組み入れられる知的
システムは、単に第２高調波比をその最大値に調整するだけで、インピーダンス
整合ネットワークをゼロ反射波に調整することができる。しかし、本発明は、制
御変数として第２高調波を使用することに限定されない。他の実施形態には、高
調波比のいずれかと、高調波比の線形の組み合わせと、高調波比の非線形の組み
合わせが含まれる。制御は、ＲＦプラズマシステムに依存しており、従って、制
御機能を定義する前にプラズマチェンバーの特性付けが必要になる。例えば、現
在のシステムは、第２と第３の高調波比の倍数を監視の応答に耐性を示している
。

【００８７】こうして、インピーダンス整合ネットワークの調整と、基板固定チャック上の
高調波振幅の比との間の直接的などうご関係が分かった。さらに、チャック上に
ある高調波振幅間の関係として定義される制御機能を最小化および／または最大
化することを使って、送信出力を最大化するかおよび／または反射出力を最小化
できるということが分かった。高調波振幅と基本周波数の振幅との比を使用する
ことは、チャックに制限されないが、様々な電気的プラズマ結合素子に応用可能
である。

【００８８】明らかに、本発明の数多くの変更と変形が、上記の内容を鑑みて可能である。
従って、添付の請求の範囲内において、本発明はここに取り出して記載したもの
とは異なった実行が可能だということは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用できるＲＦプラズマ処理システムの図である。

【図２】プラズマに対するインピーダンス対圧力をプロットしたグラフで
ある。

【図３】一つの整合制御器が複数の整合ネットワークを制御する、本発明
による実施形態のブロック図である。

【図４】本発明による４個の四分円の乗算位相検出器の回路図である。

【図５】従来の最大値検出器の回路図と、本発明による高速のアクティブ
な最大値検出器の回路図である。

【図６】既知のシステムによる電源指示器とその位置のブロック図と、本
発明による同じものである。

【図７】本発明によるサーボメーター制御回路のブロック図である。

【図８】本発明のある実施形態による可変コンデンサ上の制限スイッチの
ブロック図である。

【図９】本発明の他の実施形態による可変コンデンサ上の制限スイッチの
ブロック図である。

【図１０】プラズマ処理システムにおける整合ネットワークの回路図であ
る。

【図１１】本発明により、プラズマを正しく開始し維持するために、整合
ネットワークの調整可能な最適値を決定する手順を示すフローチャートである。

【図１２】本発明による、整合制御器あるいは処理制御器として使用する
コンピュータシステムの一例の図である。

【図１３】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１４】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１５】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１６】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１７】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１８】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図１９】本発明の実施形態による整合ネットワーク処理の動作のフロー
チャートである。

【図２０】雑音を取り去った後の、プラズマシステムの第１の導体におい
て抽出した電圧測定値から取った周波数スペクトルにおける第１の第５高調波を
示すグラフと、雑音を取り除く前ではあるが、図２０（ａ）のスペクトルを示す
グラフである。

【図２１】プラズマシステムにおける反射された出力を示すプロット等高
線のプロット図である。

【符号の説明】

１…整合制御器２…ＲＦ供給源３Ａ…コイル３Ｂ…チャック１０…処理制御器２８…チェンバー５０…温度計／ヒーター５１…ガスフロー制御器１００…プラズマ１０００…中央制御システム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第２の電気的部品と
、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品との間の第１の整合
ネットワークであり、第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第１の整合ネットワ
ークと、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第１の整合
ネットワークであり、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとを結合する
整合ネットワーク制御器であって、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２
の整合ネットワークの動作を制御することを特徴とする整合ネットワーク制御器
とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】上記のチェンバー内のある場所に結合される第３の電気的部
品であり、上記の少なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする
第３の電気的部品と、上記の第３の電気的部品と上記の少なくとも一つの供給源との間の第３の整合
ネットワークであり、第３の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させる第３の整合ネットワークとをさらに含み、上記の整合ネットワーク制御器は、上記の第３の整合ネットワークに接続され
、上記の第３の整合ネットワークの動作を制御することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】上記システムはプラズマ処理システムであって、上記の第１
の電気的部品は、電気的チャックであり、上記の第２の電気的部品は、バイアス
遮蔽であり、上記の第３の電気的部品は誘導コイルであることを特徴とする請求
項２記載のシステム。
【請求項４】上記の整合ネットワーク制御器は、上記の第１および第２の
整合ネットワークから選択した一つが整合処理を最初に実行するようにさせ、こ
れにより上記の第１及び第２の整合ネットワーク以外の前に、上記の選択した一
つに整合処理を行わせることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】上記整合ネットワーク制御器は、少なくとも第１の検出器と
第２の検出器からの信号を受信し、上記の第１の検出器は、上記の少なくとも一
つの供給源に関して上記の第１の電気的部品の整合品質を示す信号を与え、上記
の第２の検出器は、上記の少なくとも一つの供給源に関して上記の第２の電気的
部品の整合品質を示す信号を与え、さらに、上記の整合ネットワーク制御器は、
上記の第１および第２の検出器からの上記の信号に応えて上記の第１および第２
の整合ネットワークの各々に必要な調整の量と方向を決める計算動作を実行し、
上記の計算動作の実行の後に、上記の第１の整合ネットワークの調整動作を実行
し、上記の整合ネットワーク制御器は、上記の計算動作の実行の後に、上記の第
２の整合ネットワークの調整動作を実行することを特徴とする請求項１記載のシ
ステム。
【請求項６】上記の整合ネットワーク制御器は、上記の第１の整合ネット
ワークと上記の第２の整合ネットワークを予め定めた整合ネットワーク条件の一
組の設定に調整し、上記の予め定めた整合ネットワーク条件の組は、メモリに記
憶されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】上記の整合ネットワーク制御器は、複数の予め定められた整
合ネットワーク条件の組をメモリに記憶することを特徴とする請求項６記載のシ
ステム。
【請求項８】上記の整合ネットワーク制御器は、上記の予め定められた整
合ネットワーク条件の組を、測定済みの整合品質へと変更し、少なくとも一つの
検出器は、上記のシステムの動作中に上記の測定済みの整合品質を測定すること
を特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項９】プラズマ開始に先だって、上記の整合ネットワーク制御器は
、上記の第１の整合ネットワークの調整を制御して、一組の整合ネットワークプ
ラズマ開始条件とし、プラズマ開始の後に、上記の整合ネットワーク制御器は、
上記の第１の整合ネットワークの調整を制御して、一組の整合ネットワークプラ
ズマ維持条件とすることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１０】上記の第１の整合ネットワークには、少なくとも一つの可
変インピーダンス素子が含まれ、上記の可変インピーダンス素子の可動部材が動
きすぎるのを防ぐために、制限スイッチが上記の少なくとも一つの可変インピー
ダンス素子と組み合わされ、上記の可動部材の動きによって上記の可変インピー
ダンス素子のインピーダンスを変化させることを特徴とする請求項１記載のシス
テム。
【請求項１１】上記の第１の整合ネットワークは、上記の可変インピーダ
ンス素子のインピーダンスを変化させるための可動部材を持つ可変インピーダン
ス素子を含み、このシステムは、さらに上記の可動部材を動かす電気モーターと
上記の電気モーターを制御するスイッチ回路とを含み、上記スイッチ回路は、第
１のスイッチと第２のスイッチと第３のスイッチと第４のスイッチとを備え、上
記のモーターは、上記の第１と第４のスイッチが閉じられると、第１の方向に駆
動され、上記のモーターは、上記の第２と第３のスイッチが閉じられると、上記
の第１の方向とは反対の第２の方向に駆動されることを特徴とする請求項１記載
のシステム。
【請求項１２】上記の整合ネットワークは、少なくとも一つの可変インピ
ーダンス素子を含み、上記の第１の整合ネットワークは、さらに、上記の可変インピーダンス素子の可動部材が動きすぎるのを防ぐために、上記
の少なくとも一つの可変インピーダンス素子と組み合わされた制限スイッチであ
って、上記の可動部材の動きは、上記の可変インピーダンス素子のインピーダン
スを変化させる制限スイッチと、上記の可動部材を動かす電気モーターであって、上記のモーターはスイッチ回
路によって制御され、上記のスイッチ回路は、第１のスイッチと第２のスイッチ
と第３のスイッチと第４のスイッチとを備え、上記のモーターは、上記の第１と
第４のスイッチが閉じられると、第１の方向に駆動され、上記のモーターは、上
記の第２と第３のスイッチが閉じられると、上記の第１の方向とは反対の第２の
方向に駆動されるモーターとを備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】第１のケーブルは、上記の少なくとも一つの供給源からの
出力を上記の第１の整合ネットワークに与え、上記の第１のケーブルは、上記の
少なくとも一つの供給源に近い第１の端部と、上記の第１の整合ネットワークに
近い第２の端部とを持ち、システムはさらに上記の第１のケーブルの上記の第２
の端部に接続される第１の前方／反射出力検出器を含むことを特徴とする請求項
１記載のシステム。
【請求項１４】第２のケーブルは、上記の少なくとも一つの供給源からの
出力を上記の第２の整合ネットワークに与え、上記の第２のケーブルは、上記の
少なくとも一つの供給源に近い第１の端部と、上記の第２の整合ネットワークに
近い第２の端部とを持ち、システムはさらに上記の第２のケーブルの上記の第２
の端部に接続される第２の前方／反射出力検出器を含むことを特徴とする請求項
１３記載のシステム。
【請求項１５】上記の第１の整合ネットワークの端部から入力信号の位相
を測定するための位相検出回路をさらに備え、上記の位相検出回路は、上記の入力信号を含む信号の入力信号対数を与える手段と、基準信号の基準信号対数を与える手段と、上記の入力信号対数と上記の基準信号対数とを加算して、対数の和を与える手
段と、対数の上記の和の真数を与える手段であり、上記の真数は上記の入力信号と上
記の基準信号との積を含むことを特徴とする手段と、位相出力信号を与えるために上記の真数にフィルタをかける低域通過フィルタ
であり、上記の位相出力信号は、上記の入力信号の上記の位相を示す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１６】上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振
幅を測定するための最大値検出回路をさらに備え、上記の最大値検出回路は、正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の
修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるように、振幅出
力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通過フィルタ
であり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を示す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１７】上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振
幅を測定するための最大値検出回路をさらに備え、上記の最大値検出回路は、正と負の差動入力端部と出力端部とを持つ増幅器と、ダイオードと、抵抗と、コンデンサとを備え、上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、上記のダイオードと上記の抵抗とは、上記の増幅器の上記の出力端部と上記の
負の差動入力端部の間に直列に接続され、上記のコンデンサは、上記の負の差動入力端部と接地ノードとの間に接続され
、上記の負の差動入力信号は、振幅出力ノードに接続され、上記の振幅出力ノードは、上記の入力信号の上記振幅を示す振幅出力信号を与
えることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１８】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の上記の第１の電気的部品と少なくとも一つの供給源との間の第１の整合
ネットワークであり、第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させ、上記の第１の整合ネットワークは、可
変インピーダンス素子を含み、上記の可変インピーダンス素子は、その動きにつ
れて上記の可変インピーダンス素子のインピーダンスを変化させる可動部材を持
つ第１の整合ネットワークとを備え、上記の第１の整合ネットワークは、さらに、上記の可動部材の動きを制限する
制限スイッチを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１９】第１のケーブルは、上記の少なくとも一つの供給源からの
出力を上記の第１の整合ネットワークに与え、上記の第１のケーブルは、上記の
少なくとも一つの供給源に近い第１の端部と、上記の第１の整合ネットワークに
近い第２の端部とを持ち、システムはさらに上記の第１のケーブルの上記の第２
の端部に接続される第１の前方／反射出力検出器を含むことを特徴とする請求項
１８記載のシステム。
【請求項２０】上記の可動部材を動かす電気的モーターと、上記の電気的
モーターを制御するためのスイッチ回路とをさらに備え、上記のスイッチ回路は
、第１のスイッチと第２のスイッチと第３のスイッチと第４のスイッチとを備え
、上記のモーターは、上記の第１と第４のスイッチが閉じられると、第１の方向
に駆動され、上記のモーターは、上記の第２と第３のスイッチが閉じられると、
上記の第１の方向とは反対の第２の方向に駆動されることを備えることを特徴と
する請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】上記の第１の整合ネットワークを制御する手段を、さらに
備えることを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】上記の第１の整合ネットワークの端部から入力信号の位相
を測定するための位相検出回路をさらに備え、上記の位相検出回路は、上記の入力信号を含む信号の入力信号対数を与える手段と、基準信号の基準信号対数を与える手段と、上記の入力信号対数と上記の基準信号対数とを加算して、対数の和を与える手
段と、対数の上記の和の真数を与える手段であり、上記の真数は上記の入力信号と上
記の基準信号との積を含むことを特徴とする手段と、位相出力信号を与えるために上記の真数にフィルタをかける低域通過フィルタ
であり、上記の位相出力信号は、上記の入力信号の上記の位相を示す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振
幅を測定するための最大値検出回路をさらに備え、上記の最大値検出回路は、正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の
修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるように、振幅出
力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通過フィルタ
であり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を示す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】上記の少なくとも一つの供給源からの出力を受信する第２
の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第２の整合
ネットワークであり、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとの動作を制
御する手段であり、上記の制御する手段は、上記の第１の整合ネットワークと上
記の第２の整合ネットワークとに接続される整合ネットワーク制御器を含み、上
記の制御する手段は、上記の第１および第２の整合ネットワークのうちの選択さ
れた一つが整合処理を最初に実行するようにするが、上記の選択されたものが上
記の第１および第２の整合ネットワークの他のものの前に整合処理を行うように
し、上記の制御する手段は、さらに、プラズマを開始する前に上記の第１および
第２の整合ネットワークの調整を制御するための一組の整合ネットワークプラズ
マ開始条件を記憶するメモリ手段を含み、上記のメモリ手段は、さらに、プラズ
マの開始後に上記の第１および第２の整合ネットワークの調整を制御するための
一組の整合ネットワークプラズマ維持条件を記憶することを特徴とする手段とを備えることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２５】上記の少なくとも一つの供給源からの出力を受信する第３
の電気的部品と、上記の第３の電気的部品と上記の少なくとも一つの供給源との間の第３の整合
ネットワークであり、第３の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させる第３の整合ネットワークとをさらに備え、上記の整合ネットワーク制御器は、上記の第３の整合ネットワークに接続され
、かつ上記の第３の整合ネットワークの動作を制御し、さらに上記の整合ネット
ワーク制御器は、各上記の第１および第２および第３の整合ネットワークの整合
品質を示す第１および第２および第３の検出器からの信号を受信し、さらに、上
記の整合ネットワーク制御器は、上記の第１および第２および第３の検出器から
の上記の信号に応えて上記の第１および第２および第３の整合ネットワークの各
々の調整量を計算するための手段を含んでいることを特徴とする請求項２４記載
のシステム。
【請求項２６】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の上記の第１の電気的部品と少なくとも一つの供給源との間の第１の整合
ネットワークであり、第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させ、上記の第１の整合ネットワークは、可
変インピーダンス素子を含み、上記の可動部材の動きにつれて上記の可変インピ
ーダンス素子のインピーダンスを変化させる可動部材を持つことを特徴とする第
１の整合ネットワークとをさらに備え、上記の可動部材は、電気的モーターによって動かされ、上記のモーターは、ス
イッチ回路によって制御され、上記のスイッチ回路は、第１のスイッチおよび第
２のスイッチおよび第３のスイッチおよび第４のスイッチを備え、上記のモータ
ーは上記の第１と第４のスイッチが閉じられると第１の方向で駆動され、上記の
モーターは上記の第２と第３のスイッチが閉じられると第１の方向と反対の第２
の方向に駆動されることを特徴とするシステム。
【請求項２７】制限スイッチが、上記の可動部材の過度の動きを防ぐため
に、上記の少なくとも一つの可変インピーダンス素子と組み合わせられることを
特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部
品であり、上記の少なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする
第２の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第１の整合
ネットワークであり、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークに接続される
整合ネットワーク制御器であり、上記の第１および第２の整合ネットワークの各
々の整合品質を示す第１の検出器と第２の検出器からの信号を受信し、上記の整
合ネットワーク制御器は、上記の第１および第２の検出器からの上記の信号に応
えて上記の第１および第２の整合ネットワークの各々の調整量を計算するための
手段を含むことを特徴とする整合ネットワーク制御器とをさらに備えることを特徴とする請求項２６記載のシステム。
【請求項２９】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の第１の電気的部品と上記の少なくとも一つの供給源との間の第１の整合
ネットワークであり、上記の第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なく
とも一つの供給源のインピーダンスに整合させ、ケーブルが上記の少なくとも一
つの供給源からの出力を上記の第１の整合ネットワークに与え、上記のケーブル
は、上記の少なくとも一つの供給源に近い第１の端部と、上記の第１の整合ネッ
トワークに近い第２の端部とを持つことを特徴とする第１の整合ネットワークとをさらに備え、本システムは、上記の第１のケーブルの上記の第２の端部に接続される前方／
反射出力検出器を、さらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項３０】基板を処理するシステムであって、上記の少なくとも一つの供給源からの出力を受信する第２の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第２の整合
ネットワークであり、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとを結合する
整合ネットワーク制御器であって、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２
の整合ネットワークの動作を制御することを特徴とする整合ネットワーク制御器
とをさらに備えることを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】上記の第１の整合ネットワークの端部から入力信号の位相
を測定するための位相検出回路をさらに備え、上記の位相検出回路は、上記の入力信号を含む信号の入力信号対数を与える手段と、基準信号の基準信号対数を与える手段と、上記の入力信号対数と上記の基準信号対数とを加算して、対数の和を与える手
段と、対数の上記の和の真数を与える手段であり、上記の真数は上記の入力信号と上
記の基準信号との積を含むことを特徴とする手段と、位相出力信号を与えるために上記の真数にフィルタをかける低域通過フィルタ
であり、上記の位相出力信号は、上記の入力信号の上記の位相を示すことを特徴
とする低域通過フィルタとを備えることを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３２】上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振
幅を測定するための最大値検出回路をさらに備え、上記の最大値検出回路は、正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の
修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるように、振幅出
力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通過フィルタ
であり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を表す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３３】上記の第１の整合ネットワークに接続される整合ネットワ
ーク制御器であり、上記の第１の整合ネットワークの整合品質を示す上記の前方
／反射出力検出器からの信号を受信し、上記の信号に応えて上記の第１の整合ネ
ットワークの調整量を計算するための手段を含むことを特徴とする整合ネットワ
ーク制御器をさらに備えることを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３４】上記の整合ネットワーク制御器は、さらに、プラズマの開
始の前に上記の第１の整合ネットワークの調整を制御する一組の整合ネットワー
クプラズマ開始条件を記憶するメモリ手段を含み、上記のメモリ手段は、さらに
プラズマの開始の後に上記の第１の整合ネットワークの調整を制御する一組の整
合ネットワークプラズマ維持条件を記憶することを特徴とする請求項３３記載の
システム。
【請求項３５】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の第１の電気的部品と少なくとも一つの供給源との間の第１の整合ネット
ワークであり、上記の第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一
つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第１の整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の位相を測定する位相検
出回路とを備え、上記の位相検出回路は、（ｉ）上記の入力信号を含む信号の入力信号対数をを与える手段と、（ii）基準信号の基準信号対数を与える手段と、（iii）上記の入力信号対数と上記基準信号対数を加算し、対数の和を与える
手段と、（iv）上記の対数の和の真数を与える手段であり、上記の真数は、上記の入
力信号と上記の基準信号との積を含むことを特徴とする手段と、（v）位相出力信号を与えるために上記の真数をフィルタにかける低域通過
フィルタであり、上記の位相出力信号は、上記の入力信号の上記の位相を表すこ
とを特徴とする低域通過フィルタとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３６】上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振
幅を測定するための最大値検出回路をさらに備え、上記の最大値検出回路は、正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の
修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるように、振幅出
力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通過フィルタ
であり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を示す低域通過フ
ィルタとを備えることを特徴とする請求項３５記載のシステム。
【請求項３７】上記の第１の整合ネットワークは、可動インピーダンス素
子のインピーダンスを変化させる可動部材を含み、上記の第１の整合ネットワー
クは、さらに上記の可動部材の過度の動きを防ぐ制限スイッチを含み、上記の可動部材は、電気的モーターによって動かされ、上記のモーターはスイ
ッチ回路によって制御され、上記のスイッチ回路は第１のスイッチと第２のスイ
ッチと第３のスイッチと第４のスイッチとを備え、上記のモーターは上記の第１
と第４のスイッチが閉じられると第１の方向に駆動され、上記のモーターは上記
の第２と第３のスイッチが閉じられると上記の第１の方向と反対の第２の方向に
駆動され、本システムは、さらに上記の少なくとも一つの供給源からの出力を上記の第１
の整合ネットワークに与えるために、上記の少なくとも一つの供給源に近い第１
の端部と、上記の第１の整合ネットワークに近い第２の端部とを持つ第１のケー
ブルと、上記の第１のケーブルの上記の第２の端部に接続される第１の前方／反
射出力検出器とをさらに含むことを特徴とする請求項３６記載のシステム。
【請求項３８】上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部
品であり、上記の少なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする
第２の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第２の整合
ネットワークであり、上記の第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なく
とも一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネ
ットワークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとに接続され
る整合ネットワーク制御器であり、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２
の整合ネットワークとの動作を制御することを特徴とする整合ネットワーク制御
器とをさらに備えることを特徴とする請求項３７記載のシステム。
【請求項３９】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の電気的部品と上記の少なくとも一つの供給源との間の整合ネットワーク
であり、上記の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源の
インピーダンスに整合させ、可変インピーダンス素子を含み、上記の可変インピ
ーダンス素子は、上記の可動部材の動きにつれて、上記の可変インピーダンス素
子のインピーダンスを変化させる可動部材を持つことを特徴とする整合ネットワ
ークと、上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の振幅を測定するための
最大値検出器回路とを備え、上記の最大値検出器回路は、（i）正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、（ii）上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、（iii）上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるよう
に、振幅出力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通
過フィルタであり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を示す
低域通過フィルタとを備えることを特徴とするシステム。
【請求項４０】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第２の電気的部品と
、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品の間にあって、第１
の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源のインピーダン
スに整合させる第１の整合ネットワークと、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品の間にあって、第２
の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源のインピーダン
スに整合させる第２の整合ネットワークと、上記の第１の整合ネットワークの整合品質を示す第１の信号を与える第１の検
出器手段と、上記の第２の整合ネットワークの整合品質を示す第２の信号を与える第２の検
出器手段と、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークの動作を制御
する制御手段であって、上記の第１と第２の信号に応えて上記の第１と第２の整
合ネットワークの各々の調整量を計算する手段を含むことを特徴とする制御手段
とを備えるシステム。
【請求項４１】上記第１の整合ネットワークは、可変インピーダンス素子
を含み、上記の可変インピーダンス素子は、上記の可動部材の動きにつれて上記
の可変インピーダンス素子のインピーダンスを変化させ可動部材を持ち、上記の
可動部材はモーターによって動かされ、上記のモーターは、第１のスイッチと第
２のスイッチと第３のスイッチと第４のスイッチとを備えるスイッチ回路によっ
て制御され、上記のモーターは、上記の第１と第４のスイッチが閉じられると第
１の方向に駆動され、上記のモーターは上記の第２と第３のスイッチが閉じられ
ると上記の第１の方向と反対の第２の方向に駆動され、制限スイッチは、上記の
可動部材の過度の動きを防ぐために上記の少なくとも一つの可変インピーダンス
素子と組み合わされ、第１のケーブルは、上記の少なくとも一つの供給源からの
出力を上記の第１の整合ネットワークへと与え、上記の第１のケーブルは、少な
くとも一つの供給源に近い第１の端部と、上記の第１の整合ネットワークに近い
第２の端部とを持ち、上記の第１の検出器手段は、上記の第１のケーブルの上記
の第２の端部に接続された第１の前方／反射出力を含み、本システムは、上記の第１の整合ネットワークの端部からの入力信号の位相を
測定するための位相検出器回路と、上記の第１の整合ネットワークの端部からの
入力信号の振幅を測定するための最大値検出器回路とを、さらに含み、上記の位相検出器回路は、（i）上記の入力信号を含む信号の入力信号対数を与える手段と、（ii）基準信号の基準信号対数を与える手段と、（iii）上記の入力信号対数と上記の基準信号対数とを加算して、対数の和を与える手段と、（iv）対数の上記の和の真数を与える手段であり、上記の真数は上記の入力信号と上記の基準信号との積を含むことを特徴とする手段と、（v）位相出力信号を与えるために上記の真数にフィルタをかける低域通過フィルタであり、上記の位相出力信号は、上記の入力信号の上記の位相を表す低
域通過フィルタとを備えることを特徴とし、上記の最大値検出器回路は、（i）正の差動入力端部と負の差動入力端部を持つ増幅器と、（ii）上記の増幅器の出力を修正したものを与えるダイオードと、（iii）上記の入力信号は、上記の正の差動入力端部によって受信され、かつ、上記の修正された出力は、上記の負の差動入力端部によって受信されるよう
に、振幅出力信号を与えるために上記の修正済み出力をフィルタにかける低域通
過フィルタであり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の振幅を示す
低域通過フィルタとを備えることを特徴とする請求項４０記載のシステム。
【請求項４２】少なくとも一つの供給源と、上記の少なくとも一つの供給源からの出力を受信する第１の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源からの出力を受信する第２の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品との間の第１の整合
ネットワークであって、第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも
一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第１の整合ネット
ワークと、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第２の整合
ネットワークであって、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも
一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネット
ワークと、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとに接続され
る整合ネットワーク制御器であり、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２
の整合ネットワークの動作を制御することを特徴とする整合ネットワーク制御器
とを備える整合ネットワークシステム。
【請求項４３】上記の整合ネットワーク制御器は、上記の第１の整合ネッ
トワークを、予め定められた整合ネットワーク条件の第１の組に調整し、上記の
第２の整合ネットワークを、予め定められた整合ネットワーク条件の第２の組に
調整することを特徴とする請求項４２記載の整合ネットワークシステム。
【請求項４４】上記の第１と第２の電気的部品は、プラズマ結合素子であ
り、上記の整合ネットワーク制御器は、プラズマ開始の前に上記の第１と第２の
整合ネットワークを制御するための整合ネットワークプラズマ開始条件の組を記
憶するメモリ手段を含み、上記のメモリ手段は、さらにプラズマの開始の後に上
記の第１と第２の整合ネットワークを制御する整合ネットワークプラズマ維持条
件の組を記憶することを特徴とする請求項４２記載の整合ネットワークシステム
。
【請求項４５】上記の第１の整合ネットワークの整合品質を示す第１の信
号を与える第１の検出器手段と、上記の第２の整合ネットワークの整合品質を示す第２の信号を与える第２の検
出器手段と、を含み、上記整合ネットワーク制御器は、上記の第１と第２の信号に応えて上記の第１
と第２の整合ネットワークの各々の調整量を計算する手段を含むことを特徴とす
る請求項４２記載の整合ネットワークシステム。
【請求項４６】基板を処理するシステムであって、基板が処理されるチェンバーと、少なくとも一つの供給源と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品であり、上記の少
なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする第１の電気的部品と
、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品との間の第１の整合
ネットワークであって、第１の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも
一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第１の整合ネット
ワークと、上記の第１の整合ネットワークの動作を制御する制御手段であり、上記の第１
の整合ネットワークを予め定められた整合ネットワーク条件の第１の組に調整し
、上記の第１の制御ネットワークの入力端部における第１の反射出力を示す第１
の信号を受信し、さらに上記の第１の信号に応えて上記の第１の反射出力を最小
化するために上記の第１の整合ネットワークを調整することを特徴とする制御手
段とを備えるシステム。
【請求項４７】上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部
品であり、上記の少なくとも一つの供給源から出力を受信することを特徴とする
第２の電気的部品と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品との間の第２の整合
ネットワークであって、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも
一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネット
ワークとを備え、上記の制御手段は、上記の第２の整合ネットワークの入力端部において第２の
反射出力を示す第２の信号を受信し、かつ、上記の第２の信号に応えて上記の第
２の整合ネットワークを制御することを特徴とする請求項４６記載のシステム。
【請求項４８】基板を処理する方法であって、基板が処理されるチェンバーを提供する段階と、少なくとも一つの供給源を提供する段階と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品を提供し、上記の
第１の電気的部品に上記の少なくとも一つの供給源から出力を与える段階と、上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部品を提供し、上記の
第２の電気的部品に上記の少なくとも一つの供給源から出力を与える段階と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品の間にあって、第１
の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源のインピーダン
スに整合させる第１の整合ネットワークを提供する段階と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品の間にあって、第２
の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源のインピーダン
スに整合させる第２の整合ネットワークを提供する段階と、上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとに接続され
る整合ネットワーク制御器と、上記整合ネットワーク制御器によって上記の第１
の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとの制御動作を提供する段
階とを備える方法。
【請求項４９】上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネット
ワークの制御動作の段階は、上記の第１および第２の整合ネットワークのうちの選択された一つの整合処理
を、上記の第１及び第２の整合ネットワークのうちの他の整合処理を実行する前
に行う段階と、上記の第１および第２の整合ネットワークのうちの他の整合処理を、上記の第
１及び第２の整合ネットワークのうちの選択された一つの整合処理を実行した後
に行う段階とを含むことを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】上記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネット
ワークの制御動作の段階は、上記の第１の整合ネットワークを実行する前と、上記の第２の整合ネットワー
クを実行する前とに、上記の第１の整合ネットワークの整合品質と上記の第２の
整合ネットワークの第２の整合品質とを測定する段階と、上記の第１の整合品質を測定した後と、上記の第２の整合品質を測定した後と
に、上記の第１の整合ネットワークの整合処理を実行する段階と、上記の第２の整合品質を測定した後と、上記の第２の整合品質を測定した後と
に、上記の第２の整合ネットワークの整合処理を実行する段階とを含むことを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５１】上記の方法は、さらに、上記の整合ネットワーク制御器の
メモリ内に、予め定められた整合ネットワーク条件の一組を記憶する段階と、上
記の第１の整合ネットワークと上記の第２の整合ネットワークとを予め定められ
た整合ネットワーク条件の上記の組に調整する段階とを備えることを特徴とする
請求項４８記載の方法。
【請求項５２】第１の整合処理は、第１の整合品質に従って実行され、上
記の第１の整合品質は、上記の第１の整合ネットワークからの入力信号の位相を
測定することによって決定され、上記の入力信号を含む信号の対数を決定する段階と、位相基準信号の対数を決定する段階と、上記の位相基準信号の上記の対数と、上記の入力信号を含む上記の信号の上記
の対数を加算して、対数の和を与える段階と、上記の対数の和の真数を決定する段階と、位相出力信号を与える上記の真数にフィルタをかける段階であり、上記の位相
出力信号は上記の入力信号の上記の位相を表すことを特徴とする段階とを備えることを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５３】第１の整合処理は、第１の整合品質に従って実行され、上
記の第１の整合品質は、上記の第１の整合ネットワークからの入力信号の振幅を
測定することで決定され、差動信号を与えるために上記の入力信号から振幅出力信号を減算する段階と、修正済み信号を与えるために上記の差動信号を修正する段階と、上記の振幅出力信号を与えるために低域通過フィルタで上記の修正済み信号に
フィルタをかける段階であり、上記の振幅出力信号は、上記の入力信号の上記の
振幅を表すことを特徴とする段階とを備えることを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５４】プラズマの開始の前に上記の第１および第２の整合ネット
ワークを制御するために、整合ネットワークプラズマ開始条件の一組を、上記の
整合ネットワーク制御器のメモリに記憶する段階と、プラズマの開始の後に上記の第１および第２の整合ネットワークを制御するた
めに、整合ネットワークプラズマ維持条件の一組を、上記のメモリに記憶する段
階とを含むことを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５５】基板を処理する方法であって、基板が処理されるチェンバーを提供する段階と、少なくとも一つの供給源を提供する段階と、上記チェンバー内のある場所に結合される第１の電気的部品を提供し、上記の
第１の電気的部品に上記の少なくとも一つの供給源から出力を与える段階と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第１の電気的部品の間にあって、第１
の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくとも一つの供給源のインピーダン
スに整合させる第１の整合ネットワークを提供する段階と、上記の第１の整合ネットワークに接続される整合ネットワーク制御器と、上記
整合ネットワーク制御器によって上記の第１の整合ネットワークの制御動作とを
提供する段階と、予め定められた整合ネットワーク条件の第１の組を、上記の整合ネットワーク
制御器のメモリに記憶し、かつ、上記の第１の整合ネットワークを予め定められ
た整合ネットワーク条件の第１の組に調整する段階とを備える方法。
【請求項５６】上記チェンバー内のある場所に結合される第２の電気的部
品を提供し、上記の第２の電気的部品に上記の少なくとも一つの供給源からの出
力を提供する段階と、上記の少なくとも一つの供給源と上記の第２の電気的部品の間にある第２の整
合ネットワークであって、第２の電気的部品のインピーダンスを上記の少なくと
も一つの供給源のインピーダンスに整合させることを特徴とする第２の整合ネッ
トワークを提供する段階と、予め定められた整合ネットワーク条件の第２の組を上記の整合ネットワーク制
御器の上記のメモリに記憶し、上記の第２の整合ネットワークを、予め定められ
た整合ネットワーク条件の上記の第２の組に調整する段階とをさらに備え、さらに上記の整合ネットワーク制御器による上記の第２の整合ネットワークの
制御処理を含むことを特徴とする請求項５５記載の方法。