JP2021524654A - 電力供給装置及び該電力供給装置を動作させる方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも第１のプラズマ状態と第２のプラズマ状態とを有するプラズマに対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号を生成する電力供給装置であって、電力供給装置は、第１のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第１の量を求め、第２のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第２の量を求め、第１及び第２の量に応じて第３の量を形成し、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて制御するように設計されている。

Description

本開示は、少なくとも第１のプラズマ状態と第２のプラズマ状態とを有するプラズマに対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号を生成する電力供給装置に関する。

本開示はさらに、かかる電力供給装置を動作させる対応する方法に関する。

背景技術
例えば半導体製造におけるエッチングプロセスのために使用可能であるような慣用のプラズマシステムを、少なくとも２つの異なるプラズマ状態が生じるように、動作させること、特に少なくとも１つの電力供給装置を用いてプラズマシステムに高周波エネルギーを供給することが知られている。例えば多くの高周波（ＨＦ）プラズマプロセスは、例えば少なくとも１つの高周波電力信号と、パルス化された直流電流（ＤＣ）又はパルス化されたさらなる高周波電力信号とを同時に印加するなどして、２つ又はさらにそれよりも多くの状態の間で交互に切り替えられる。このような慣用のプラズマシステムの場合、インピーダンス整合が最適には機能せず、その結果、高周波電力信号の一部が、プラズマプロセスから電力供給装置に反射して戻ってしまう。

発明の説明
好ましい実施形態は、少なくとも第１のプラズマ状態と第２のプラズマ状態とを有するプラズマに対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号を生成する電力供給装置に関する。この場合、電力供給装置は、第１のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第１の量、特に第１の２次元量又は複素量を求め、第２のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第２の量、特に第２の２次元量又は複素量を求め、第１及び第２の量に応じて第３の量を形成し、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて制御するように設計されている。

ここで複素量とは、もっぱら実数量しか含まない直線的な値域から複素量を含む２次元の値域への拡張として定義されている量のことであると解されたい。この拡張は、特性ｊ^２＝−１を有する虚数ｊを導入することによって行われる。複素量を例えばｚ＝ａ＋ｂ*ｊの形態で表現することができ、ここでａ及びｂは実数量であり、ｊは虚数単位である。“ａ”は複素量の実部と称され、“ｂ”は複素量の虚部と称される。複素量を１つの座標系における１つの平面内で表現することができ、この座標系において虚部は実部に対し垂直に伸びている。複素量を例えば、ｚ＝ｒ*ｅ^ｊφの形態で表現することもできる。この場合、ａ、ｂ、ｒ及びφの間に以下の関係が成り立つ。
ａ＝ｒ*ｃｏｓ φ及びｂ＝ｒ*ｓｉｎ φ
ここでｒは、複素量の絶対値、即ち、実部と虚部とから成る合成ベクトルの長さであり、φは、実部軸に対する実部と虚部とから成る合成ベクトルの位相角である。複素量を例えば、インピーダンス、電力又は反射率とすることができる。

実施形態による方式によって、有利には、複数のプラズマ状態を考慮することができ、このようにすることにより、プラズマに対する電力供給装置のインピーダンス整合に関して従来技術から知られている問題点を低減又は回避することができる。

好ましい実施形態によれば、高周波電力信号の周波数制御には、高周波電力信号の周波数の少なくとも一時的な上昇、及び／又は、高周波電力信号の周波数の少なくとも一時的な低減が含まれる。高周波電力信号のかかる周波数変更を比較的高速に実施することができ、従って、これによって、特に電力供給装置の効率的な制御又は調整を、特にプラズマのインピーダンスへのインピーダンス整合という意図で、行うことができる。

好ましい実施形態によれば、高周波電力信号の電力制御には、高周波電力信号の電力の少なくとも一時的な上昇、及び／又は、高周波電力信号の電力の少なくとも一時的な低減が含まれる。これによって、やはり、電力供給装置の効率的な制御又は調整を行うことができる。

第１及び第２の量を求め、さらにそれらに応じて第３の量を形成することによって、プラズマの動作をより正確に表すことができ、かつ、評価することができる。さらにこれによって、電力供給装置又はそれらの構成要素の実際の負荷を、慣用のシステムの場合よりも正確に求めることができ、及び／又は、制御することができる。このことによって、例えば障害及び損傷に対し、かかるプラズマシステムの安全性及び信頼性も極めて著しく高められる。この場合、一方では、プラズマシステム自体が著しく複雑でありかつコストがかかり、この状況が絶えず高まり続けている、ということを考慮するのが重要である。従って、１〜２年ごとに半導体製造における複雑さが倍増することが見込まれ、このことに起因して製造施設における価格がさらに急速に高まることになる。しかも、複雑さが絶えず高まり続けることによって、１つのウェハ上にますます多くの素子が設けられることから、施設の故障も著しくコストがかかるものとなってしまう。故障又は誤測定が生じると、ウェハ全体を損傷させてしまうおそれがある。このことはいよいよ望ましくないというだけではなく、絶えず確率を高めながらこのことを排除しなければならない。

総じて実施形態による方式は例えば、プラズマが少なくとも２つの異なるプラズマ状態を有するプラズマシステムにおいても、効率的な電力調整を行うことができる。実施形態による方式は、プラズマが２つよりも多くの異なるプラズマ状態を有する、又は、それらの異なるプラズマ状態間で切り替わるプラズマシステムにも、有利に適用することができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１のプラズマ状態を例えば、電力供給装置によって、特に単独で電気的な高周波電力信号がプラズマに供給される、ということによって表すことができる。例えば、電気的な高周波電力信号は第１の周波数を有することができ、この場合、第１の周波数は約１０ＭＨｚ（メガヘルツ）〜約１９０ＭＨｚであり、この場合、特に第１の周波数は、以下の値、即ち、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８１ＭＨｚ、１６１Ｈｚのうち少なくとも１つの値を近似的に有する。さらなる実施形態によれば、第１の周波数についてこれら以外の値も可能である。

これに対しプラズマの第２のプラズマ状態を、第１の周波数の電気的な高周波信号を印加することに加え、さらなる信号がプラズマに印加される、ということによって表すことができ、このさらなる信号を、第１の周波数と同等の又は異なる周波数を有することができる高周波信号とすることができ、又は、直流電流信号とすることができる。第１のプラズマ状態と第２のプラズマ状態との間の時間的な切り替えは、例えばパルス周波数によって予め定められており、このパルス周波数によって、どの時点でプラズマに（付加的に）さらなる信号が印加されるのかが決定される。

本出願人の研究によって判明したのは、プラズマはそれぞれ異なるプラズマ状態において通常、第１の高周波信号に対しそれぞれ異なるインピーダンスをそれぞれ有する、ということである。実施形態による電力供給装置の動作に関して、特に電力調整に関して、例えばプラズマから反射する電力の低減及び／又は制限を目的として、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を制御するために第３の量若しくは第３の量の使用を考察することによって、このことを有利には効率的に考慮することができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量は、第１のプラズマ状態中の、特に高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角を表すように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量が第１のプラズマ状態中のプラズマの複素インピーダンス又は複素反射率であるように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量は、第１のプラズマ状態中の、特に高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角に対応するように構成されている。

複素電力の計算を、絶対電力と位相角とから実施することができる。また、一方では、送出された高周波電力と反射した高周波電力との比率、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角と、他方では、複素インピーダンス又は同様に複素反射率との間の換算も、実施することができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量は、第２のプラズマ状態中の、特に高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角を表す構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量が第２のプラズマ状態中のプラズマの複素インピーダンス又は複素反射率であるように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量は、第２のプラズマ状態中の、特に高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角に対応するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置を、インピーダンス整合装置、特に整合回路網（「マッチボックス」）を介しても、プラズマ又はプラズマを含むプラズマチャンバと結合することができ、このインピーダンス整合装置によって、例えば少なくとも１つの電気的な高周波電力信号の周波数に関して、プラズマの電気的負荷（「プラズマ負荷」）のインピーダンス整合を行うことができる。

かかるインピーダンス整合装置が設けられている限りにおいては、さらなる有利な実施形態によれば、上述の第１及び／又は第２の量は、第１又は第２のプラズマ状態中の、特に高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマ及びインピーダンス整合装置を含むシステム（これは電力供給装置に対する負荷複素インピーダンスを成す）から反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角をそれぞれ表すように構成されている。換言すれば、電力供給装置とプラズマとの間にインピーダンス整合装置が設けられているさらなる好ましい実施形態によれば、プラズマの複素インピーダンスの代わりに、プラズマとインピーダンス整合装置とを含むシステムの合成複素インピーダンスを、又は、この合成複素インピーダンスを表す量を、考察することができる。さらなる好ましい実施形態によれば、このことは相応に以下のような高周波線路について当てはまる。即ち、この高周波線路は、プラズマチャンバ及び／又はインピーダンス整合装置及び／又は電力供給装置を相互に接続し、特にインピーダンス変換を実行する。ただし、このことについては、以下においては考察しない。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、第３の量を、第１の量及び第２の量の重み付き複素平均値として求め、又は、重み付き複素平均値から導出された量、例えば重み付き複素平均値の絶対値又は絶対値の二乗、として求めるように設計されている。これにより有利には、それぞれ異なるプラズマ状態を表す量、即ち、第１の量及び第２の量の効率的な考慮を行うことができ、その際に上述の重み付けによってさらなる自由度が実現されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、ａ）第１の量に割り当てられた第１の重み付け係数を、第１のプラズマ状態の少なくとも１つの期間に応じて求め、及び／又は、ｂ）第２の量に割り当てられた第２の重み付け係数を、第２のプラズマ状態の少なくとも１つの期間に応じて求めるように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、例えば第１の量及び／又は第２の量、あるいは第１の量及び／又は第２の量から導出された量に応じて、第１のプラズマ状態の期間及び／又は第２のプラズマ状態の期間を求めるように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、第１のプラズマ状態の期間及び／又は第２のプラズマ状態の期間を表す少なくとも１つの量を外部ユニットから受け取るように、例えば、同様に少なくとも１つのパルス化された高周波電力信号又はパルス化された直流電流信号をプラズマに供給するように構成されているさらなる電力供給装置から受け取るように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、第１及び第２の重み付け係数を、これら第１及び第２の重み付け係数相互間の比率が第１及び第２の期間相互間の比率と少なくとも近似的に（１０％までの偏差が考えられる）一致するように選択する、ように設計されており、このことを「自然な重み付け」と称することもできる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、第３の量を、ａ）電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の動作量、特に温度及び／又は動作時間、ｂ）電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の特性、特に電流耐性及び／又は電圧耐性のうちの少なくとも１つに応じて制御するように設計されている。反射電力による電力供給装置の個々の構成要素の電流耐性又は電圧耐性は、順方向に進行する電力と逆方向に進行する電力との間の位相角に大きく左右される。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の動作量及び／又は特性に応じた第３の量の制御を例えば、重み付き平均値を形成するための上述の重み付け係数のうちの少なくとも１つを変化させることによって、実施することができる。さらなる好ましい実施形態によれば、選択的に又は補足的に、第３の量を直接、電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の動作量及び／又は特性に応じて、制御することもでき、特に変更することもできる。これにより有利には、電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の１つ又は複数の動作量及び／又は特性を、第３の量を形成するために併せて算入することができ、このことによって、個々に特定の電力供給装置に整合された高周波電力信号の周波数及び／又は電力の制御が、さらに特にプラズマのところで反射する電力又は電力供給装置に対するその作用を低減するという意図で、可能となる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、以下の要素、即ち、可制御発振器、例えば電圧制御型発振器（ＶＣＯ、ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、第１の可制御増幅器、特にドライバ装置、第２の可制御増幅器、特に電力増幅器、のうちの少なくとも１つを有しており、この場合、可制御発振器及び／又は第１の可制御増幅器及び／又は第２の可制御増幅器の動作を、第３の量に応じて制御可能である。さらなる好ましい実施形態によれば、第１の可制御増幅器に対し選択的に又は補足的に、電力制御用の高周波混合器を設けることもできる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は少なくとも１つの表示装置を有しており、その際に電力供給装置は、表示装置を介して以下の量、即ち、プラズマから反射した電力の瞬時値及び／又はプラズマから反射した電力の瞬時値から導出可能な量（例えば第１の量及び／又は第２の量）、第３の量、プラズマの反射率及び／又はプラズマの反射率から導出可能な量のうちの少なくとも１つを出力するように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成することができる。即ち、電力供給装置は、第１の量及び／又は第２の量及び／又は第３の量を外部の表示装置及び／又は機械可読インタフェースへ、特に第１の量及び／又は第２の量及び／又は第３の量を区別可能に表示及び／又は処理するために、伝達するように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置は、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて調整するように設計されている。これによって、有利には様々なプラズマ状態を考慮する高周波電力信号の効率的な周波数調整及び／又は電力調整が可能となる。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、プラズマのところで反射した絶対電力を表す第４の量を求めるように設計されている。さらなる好ましい実施形態によれば電力供給装置は、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量及び上述の第４の量に応じて調整するように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、プラズマのところで反射した電力を表す少なくとも１つの量が、電力供給装置の電力調整のために使用されるように構成されている。これによって、電力供給装置が許容できない動作状態（不所望な熱損失及び／又は過電圧）から保護される、ということを保証することができる。本出願人の研究によれば、対応する特にそれぞれ異なるインピーダンスを伴う時間的に相前後するそれぞれ異なるプラズマ状態において、電力供給装置の負荷を、電力供給装置の種々の構成要素を介して分散させることができ、それゆえ例えば電力調整のために、１つの定常的なプラズマ状態だけしか設けられていないプラズマシステムの場合よりも高い反射電力を許容することができる。このことを、実施形態による方式によって、有利には第３の量の形態で考慮することができる。従って、好ましい実施形態によれば特に第３の量を、電力調整（及び／又は周波数調整）のために使用することができる。

さらなる好ましい実施形態は、少なくとも第１のプラズマ状態と第２のプラズマ状態とを有するプラズマに対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号を生成する電力供給装置を動作させる方法に関する。この場合、電力供給装置は、第１のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第１の量を求め、第２のプラズマ状態においてプラズマから反射した電力を表す第２の量を求め、第１及び第２の量に応じて第３の量を形成し、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて制御する。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量は、第１のプラズマ状態中の、高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角を表すように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量は、第２のプラズマ状態中の、高周波電力信号の少なくとも１つの周期にわたりプラズマから反射した電力の瞬時値の時間平均値、及び、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角を表すように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、第１の量と第２の量との重み付き平均値又はこの重み付き平均値から導出された量として、第３の量を求めるように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、ａ）第１の量に割り当てられた第１の重み付け係数を、第１のプラズマ状態の少なくとも１つの期間に応じて求め、及び／又は、ｂ）第２の量に割り当てられた第２の重み付け係数を、第２のプラズマ状態の少なくとも１つの期間に応じて求め、その際に特に電力供給装置は、第１及び第２の重み付け係数を、第１及び第２の重み付け係数相互間の比率が、第１及び第２の期間相互間の比率と少なくとも近似的に一致するように選択するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、第３の量を、ａ）電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の動作量、特に温度及び／又は動作時間、ｂ）電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の特性、特に電流耐性及び／又は電圧耐性のうちの少なくとも１つに応じて制御するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、以下の要素、即ち、可制御発振器、第１の可制御増幅器、第２の可制御増幅器、特に電力増幅器、のうちの少なくとも１つを有しており、この場合、電力供給装置は、可制御発振器及び／又は第１の可制御増幅器及び／又は第２の可制御増幅器の動作を、第３の量に応じて制御するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は少なくとも１つの表示装置を有しており、電力供給装置は、表示装置を介して以下の量、即ち、プラズマから反射した電力の瞬時値及び／又はプラズマから反射した電力の瞬時値から導出可能な量、第３の量、プラズマの反射率及び／又はプラズマの反射率から導出可能な量のうちの少なくとも１つを出力するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて調整するように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を、第３の量とプラズマのところで反射した絶対電力を表す第４の量とに応じて調整するように構成されている。

特に好ましくは、高周波電力信号の周波数及び／又は電力を調整するための値が、第３の量と第４の量との線形結合として求められるように、構成することができる。例えばさらなる好ましい実施形態によれば、高周波電力信号の電力を調整するための値Ｐｒｒを、次式に従い第３の量Ｇ３と第４の量Ｇ４との線形結合として求めることができる。即ち、Ｐｒｒ＝ｋ１*Ｇ３＋ｋ２*Ｇ４、ここでｋ１は第３の量Ｇ３に割り当てられた係数であり、ｋ２は第４の量Ｇ４に割り当てられた係数であり、さらに“*”は乗算演算子である。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置は制御ユニットを有することができ、この制御ユニットは例えば、電力供給装置の動作を制御するように、特に第１の量及び／又は第２の量及び／又は第３の量を求めるように設計されている。

さらなる好ましい実施形態は、インピーダンス整合装置を調整するための、特に整合回路網を調整するための、実施形態による電力供給装置及び／又は実施形態による方法の使用に関し、この場合、インピーダンス整合装置の調整は、少なくとも第３の量に応じて実施される。

本発明のさらなる特徴、考えられる用途及び利点は、図面に示されている本発明の実施例の以下の説明から明らかになる。ここで、説明又は図示されているすべての特徴は、それ自体において又は任意の組合せにおいて、特許請求の範囲又はその引用個所におけるそれらの要約的記載に左右されることなく、さらに明細書又は図面におけるそれらの記載の仕方又は描き方に左右されることなく、本発明の保護対象を成している。

ターゲットシステムにおける１つの実施形態による電力供給装置の簡略化されたブロック図を概略的に示す図である。 さらなる実施形態による電力供給装置の簡略化されたブロック図を概略的に示す図である。 好ましい実施形態のさらなる態様の簡略化されたブロック図をそれぞれ概略的に示す図である。 好ましい実施形態のさらなる態様の簡略化されたブロック図をそれぞれ概略的に示す図である。 好ましい実施形態のさらなる態様の簡略化されたブロック図をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる好ましい実施形態の動作量の時間推移をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる好ましい実施形態の動作量の時間推移をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる好ましい実施形態の動作量の時間推移をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる好ましい実施形態の動作量の時間推移をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる好ましい実施形態の動作量の時間推移をそれぞれ概略的に示す図である。 例えば図４Ａ〜図４Ｅによる動作量の時間推移に従って生じるような、プラズマのインピーダンスをそれぞれ概略的に示す図である。 例えば図４Ａ〜図４Ｅによる動作量の時間推移に従って生じるような、プラズマのインピーダンスをそれぞれ概略的に示す図である。 例えば図４Ａ〜図４Ｅによる動作量の時間推移に従って生じるような、プラズマのインピーダンスをそれぞれ概略的に示す図である。 例えば図４Ａ〜図４Ｅによる動作量の時間推移に従って生じるような、プラズマのインピーダンスをそれぞれ概略的に示す図である。 例えば図４Ａ〜図４Ｅによる動作量の時間推移に従って生じるような、プラズマのインピーダンスをそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる実施形態による状態図を示す図である。 さらなる実施形態による制御装置の構成を概略的に示す図である。 さらなる実施形態による簡略化されたブロック図をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる実施形態による簡略化されたブロック図をそれぞれ概略的に示す図である。 さらなる実施形態による動作量の時間推移を概略的に示す図である。 図１０Ａによる動作量に対する簡略化されたブロック図を概略的に示す図である。 １つの実施形態による方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す図である。 さらなる実施形態による方法の簡略化されたフローチャートを概略的に示す図である。

図１には、ターゲットシステム１０における１つの実施形態による電力供給装置１００の簡略化されたブロック図が概略的に示されており、ターゲットシステム１０は、ここでは、プラズマチャンバＰＣ及びその内部で生成可能なプラズマＰを有するプラズマシステム１０である。例を挙げるとプラズマＰを、例えば半導体素子のコーティング又はエッチング等のような材料加工に使用することができ、その際にプラズマＰはそれぞれ異なるプラズマ状態をとり得る。

プラズマＰを供給するため電力供給装置１００は、第１の周波数を有する高周波電力信号ＬＳを生成し、第１の周波数は例えば約１０ＭＨｚ（メガヘルツ）〜約１９０ＭＨｚであり、この場合、特に第１の周波数は、以下の値、即ち、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、８１ＭＨｚ、１６１Ｈｚのうちの１つを少なくとも近似的に有する。さらなる実施形態によれば、第１の周波数についてこれら以外の値も可能である。

高周波電力信号ＬＳをプラズマチャンバＰＣに、ひいてはプラズマＰに、相応の高周波線路２０を介して供給可能である。任意選択肢として、電力供給装置１００とプラズマチャンバＰＣとの間にインピーダンス整合装置２００、例えば整合回路網、を配置することができ、この整合回路網は好ましくは、プラズマＰから電力供給装置１００の方向に反射した電力が特に第１の周波数において減少する又は減少させられるように、プラズマＰのインピーダンスのインピーダンス整合をもたらす。任意選択肢の整合回路網２００は、これが設けられている限りにおいては、プラズマＰと共に電力供給装置１００に対する電気的負荷を形成し、これは特に経時的に可変の複素インピーダンスＺ_Ｌを成す。

図１には、高周波電力信号ＬＳに対応し電力供給装置１００からプラズマＰへと順方向に進行する電圧波Ｕｉも示されており、さらにプラズマＰから電力供給装置１００へと反射した電力に対応しプラズマＰから電力供給装置１００へと逆方向に進行する電圧波Ｕｒも示されている。

任意選択肢として、付加的な電気的エネルギーをプラズマＰに少なくとも一時的に印加するために、少なくとも１つのさらなる電力供給装置３００を設けることができる。さらなる電力供給装置３００は、例えばパルス化された直流電圧又はパルス化された直流電流（さらなる信号ＬＳ’を参照）を生成し、高周波電力信号ＬＳに加えて、これをプラズマＰに供給可能である。信号ＬＳ、ＬＳ’の時間推移が、図４Ａに例示的に示されている。

図４Ａから見て取れるのは、第１の時点ｔ１から第２の時点ｔ２まで、高周波電力信号ＬＳに加えて直流電流信号ＬＳ’がプラズマＰに印加されることであり、これによって、第１のパルス期間Ｔ１が規定されている。第２の時点ｔ２から第３の時点ｔ３までは、高周波電力信号ＬＳだけがプラズマＰに供給され、さらに第３の時点ｔ３からは、パルス化された直流電流信号ＬＳ’がプラズマＰに新たに付加的に印加される、という具合である。従って、パルス休止期間Ｔ２は、第３の時点ｔ３と第２の時点ｔ２との間の時間差に対応する。

よって、図４Ａによる動作の場合、プラズマＰ（図１）は、図４Ａ中の数字「１」により表された第１のプラズマ状態と、数字「２」により表された第２のプラズマ状態とを交互にとり、その際に上述のシーケンスが、ここでは例えば周期的に繰り返される。

これについて図６には状態図が例示的に示されており、この状態図においては、第１のプラズマ状態は参照符号Ｓ１によって、第２のプラズマ状態は参照符号Ｓ２によって、表されている。第１のプラズマ状態Ｓ１から第２のプラズマ状態Ｓ２への第１の状態遷移ｓｔ１２は、例えば図４Ａによる第２の時点ｔ２に発生し、第２のプラズマ状態Ｓ２から第１のプラズマ状態Ｓ１への第２の状態遷移ｓｔ２１は、例えば図４Ａによる第３の時点ｔ３に発生する。さらなる実施形態によれば、さらなるプラズマ状態Ｓ３も可能である。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００（図１）は、第１のプラズマ状態Ｓ１（図６）においてプラズマＰから反射した電力を表す第１の量を求め、第２のプラズマ状態Ｓ２においてプラズマＰから反射した電力を表す第２の量を求め、第１及び第２の量に応じて第３の量を形成し、高周波電力信号ＬＳ（図１）の周波数及び／又は電力を、第３の量に応じて制御するように設計されている。

実施形態による方式によって、有利には、複数のプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２を考慮することができ、このようにすることにより、プラズマに対する電力供給装置１００のインピーダンス整合に関して従来技術から知られている問題点を低減又は回避することができる。

図２には、さらなる好ましい実施形態１００ａの簡略化されたブロック図が概略的に示されている。例えば図１による電力供給装置１００は、図２に示されている構成を又はそれらのうちの少なくとも一部を、有することができる。図２に図示されている電力供給装置１００ａは、好ましくは可制御の発振器、例えば電圧制御型発振器（ＶＣＯ、ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１１０、第１の好ましくは可制御の増幅器１２０、特にドライバ装置、及び、第２の可制御増幅器１３０、特に電力増幅器、を有する。可制御発振器１１０は、予め設定可能な第１の周波数の第１の信号ｓ１、特に高周波信号、を生成し、この信号は例えば約１３．５６ＭＨｚの周波数を有する。電力供給装置１００ａの制御ユニット１０２は制御信号Ｒ１を介して、特に電力供給装置１００ａの動作中も周波数チューニング（周波数調整）が可能であるように、第１の周波数を制御することができる。

ドライバ装置１２０は、第１の信号ｓ１を増幅し、これに応じて増幅された第２の信号ｓ２を出力し、この信号は、電力増幅器１３０によってさらに増幅され、これによって、最終的に高周波電力信号ＬＳ１が得られ、この信号は好ましい実施形態によれば、図１による高周波電力信号ＬＳに実質的に対応する。例えば高周波電力信号ＬＳ１は、第１の周波数において数キロワット（ｋＷ）までの領域の電力を有することができる。ドライバ装置１２０が可制御に設計される限りにおいては、それによってもたらすことのできる信号増幅を、例えば制御ユニット１０２により制御信号Ｒ２を介して制御することができる。これと同等のことは、電力増幅器１３０を用いたさらなる可調整の信号増幅についても当てはまる（制御信号Ｒ３を参照）。

インピーダンス整合装置２００（図１を参照）が設けられている限りは、さらなる好ましい実施形態によれば、これを同様に制御ユニット１０２によって制御することができる（制御信号Ｒ４を参照）。

図２には方向性結合器１４０も図示されており、これは、ここでは、順方向に進行する電圧波Ｕｉ及び逆方向に進行する電圧波Ｕｒを表す信号Ａ１を供給する。さらなる実施形態によれば方向性結合器１４０の代わりに、電圧／電流分離器（「ＶＩプローブ」、図示せず）を設けることができ、信号Ａ１をそこから供給される電圧信号及び電流信号から導出することができる。信号Ａ１から制御ユニット１０２は有利には、上述の第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２及び／又は第３の量Ｇ３を、好ましくは３つの量Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３すべてを求めることができ、これについては図３Ａのブロック図も参照されたい。第１の機能ブロックＦＢ１は、信号Ａ１に応じて第１の量Ｇ１及び第２の量Ｇ２を求める。第２の機能ブロックＦＢ２は、第１及び第２の量Ｇ１、Ｇ２に応じて第３の量Ｇ３を求める。このようにすれば、制御ユニット１０２（図２）は有利には、第３の量Ｇ３に応じて高周波電力信号ＬＳ１の周波数及び／又は電力を、例えばプラズマＰから反射する電力を調整する、特に低減及び／又は制限する、という意図で、制御することができる。

好ましい実施形態によれば、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数制御には、高周波電力信号の周波数の少なくとも一時的な上昇、及び／又は、高周波電力信号の周波数の少なくとも一時的な低減が含まれる。高周波電力信号のかかる周波数変更を比較的高速に実施することができ、従って、これによって、特に電力供給装置１００ａの効率的な制御又は調整を、特にプラズマＰのインピーダンスへのインピーダンス整合という意図で、行うことができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、高周波電力信号ＬＳ１の電力制御には、高周波電力信号ＬＳ１の電力の少なくとも一時的な上昇、及び／又は、高周波電力信号ＬＳ１の電力の少なくとも一時的な低減が含まれる。これによって、やはり、電力供給装置１００ａの効率的な制御又は調整が可能となる。

第１及び第２の量Ｇ１、Ｇ２を求め、さらにそれらに応じて第３の量Ｇ３を形成することによって、プラズマＰ（図１）の動作をより正確に表すことができ、かつ、評価することができる。さらに、これによって、電力供給装置１００、１００ａ又はそれらの構成要素１１０、１２０、１３０の実際の負荷を、慣用のシステムの場合よりも正確に求めることができる。このことによって、例えば障害及び損傷に対し、かかるプラズマシステムの安全性及び信頼性も極めて著しく高められる。

総じて実施形態による方式は例えば、プラズマＰが少なくとも２つの異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２（図６）を有するプラズマシステムにおいても、効率的な電力調整を行うことができる。実施形態による方式は、プラズマＰが２つよりも多くの異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３（図６）を有する、又は、それらの異なるプラズマ状態間で切り替わるプラズマシステムにも、有利に適用可能である。

本出願人の研究によって判明したのは、プラズマＰはそれぞれ異なるプラズマ状態において通常、それぞれ異なるインピーダンス、特にそれぞれ異なる複素インピーダンス、をそれぞれ有する、ということである。実施形態による電力供給装置１００、１００ａの動作に関して、特に電力調整に関して、例えばプラズマＰから反射する電力の低減及び／又は制限を目的として、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数及び／又は電力を制御するために第３の量Ｇ３又は第３の量Ｇ３の使用を考察することによって、このことを有利には効率的に考慮することができる。

これについて図５Ａには、例示的にインピーダンス平面のスミスチャートが示されており、このインピーダンス平面には、第１のプラズマ状態Ｓ１（図４Ａによる参照符号１も参照）におけるプラズマＰ（図１）のインピーダンスに対応する第１のインピーダンスＺＳ１が書き込まれている。同様に図５Ａには、第２のプラズマ状態Ｓ２（図４Ａによる参照符号２も参照）におけるプラズマＰのインピーダンスに対応する第２のインピーダンスＺＳ２も書き込まれている。相前後する第１のプラズマ状態Ｓ１と第２のプラズマ状態Ｓ２とが切り替わると（図６を参照）、それに応じてプラズマＰのインピーダンスが、図５Ａに例示的に示した値ＺＳ１とＺＳ２との間で交番する。

従って、慣用のプラズマシステム及び慣用の電力供給装置の場合にはこれについて、プラズマＰのインピーダンスに合わせた最適なインピーダンス整合を達成するのが難しい状況となっており、その理由は、それぞれ異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２の間の切り替えが時々著しく急速に（例えば１ｓ未満で）生じる可能性があり、慣用のインピーダンス整合装置は、最適なインピーダンス整合に必要な動特性を有していないからである。

このため有利であるのは、実施形態の方式に従い第３の量Ｇ３を考慮することであり、この第３の量Ｇ３は、第１のプラズマ状態Ｓ１において反射した電力又は対応するインピーダンスＺＳ１の作用も、第２のプラズマ状態Ｓ２において反射した電力又は対応するインピーダンスＺＳ２の作用も反映している。

例えば好ましい実施形態によれば、第３の量Ｇ３に応じて求められる目標値に合わせて、電力供給装置１００、１００ａの電力調整を行うようにすることができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、第１の量Ｇ１は、第１のプラズマ状態Ｓ１中の、特に高周波電力信号ＬＳの少なくとも１つの周期にわたりプラズマＰから反射した電力の瞬時値の時間平均値を表す。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量Ｇ１が第１のプラズマ状態Ｓ１中のプラズマＰのインピーダンス又は反射率であるように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第１の量Ｇ１は、第１のプラズマ状態Ｓ１中の、特に高周波電力信号ＬＳの少なくとも１つの周期にわたりプラズマＰから反射した電力の瞬時値の時間平均値と一致しているように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量Ｇ２は、第２のプラズマ状態Ｓ２中の、特に高周波電力信号ＬＳの少なくとも１つの周期にわたりプラズマＰから反射した電力の瞬時値の時間平均値を表すように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量Ｇ２が第２のプラズマ状態Ｓ２中のプラズマＰのインピーダンス又は反射率であるように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、第２の量Ｇ２は、第２のプラズマ状態Ｓ２中の、特に高周波電力信号ＬＳの少なくとも１つの周期にわたりプラズマＰから反射した電力の瞬時値の時間平均値と一致しているように構成されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００ａ（図２）又はその制御ユニット１０２は、第１の量Ｇ１と第２の量Ｇ２との重み付き平均値として、第３の量Ｇ３を求めるように設計されている。この計算を例えば、図３Ａによる第２の機能ブロックＦＢ２によって行うことができる。これにより有利には、それぞれ異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２を表す量、即ち、第１の量Ｇ１及び第２の量Ｇ２の効率的な考慮が可能となり、その際にここで挙げた重み付けによってさらなる自由度が可能となる。この場合、第３の量Ｇ３は実質的に、それぞれ異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２について平均化された複素インピーダンスに対応する。

図３Ｂに概略的に示されている簡略化されたブロック図から見て取れるのは、第１の量Ｇ１は第１の重み付け係数ａ１により乗算され、第２の量Ｇ２は第２の重み付け係数ａ２により乗算され、それにより得られた積に応じて、第３の機能ブロックＦＢ３を用いることにより第３の量Ｇ３が重み付き平均値として求められる、ということである。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００、１００ａは、ａ）第１の量Ｇ１に割り当てられた第１の重み付け係数ａ１（図３Ｂ）を、第１のプラズマ状態Ｓ１（図６）の少なくとも１つの期間Ｔ１（図４Ａ）に応じて求め、及び／又は、ｂ）第２の量Ｇ２（図３Ｂ）に割り当てられた第２の重み付け係数ａ２を、第２のプラズマ状態Ｓ２の少なくとも１つの期間Ｔ２に応じて求めるように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００、１００ａは、例えば第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２、あるいは第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２から導出された個々の量に応じて、第１のプラズマ状態Ｓ１の期間Ｔ１及び／又は第２のプラズマ状態Ｓ２の期間Ｔ２を求めるように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００、１００ａは、第１のプラズマ状態Ｓ１の期間及び／又は第２のプラズマ状態Ｓ２の期間を表す少なくとも１つの量を外部ユニット３００（図１）から受け取るように、例えば、同様にプラズマＰに少なくとも１つの（さらなる）電力信号ＬＳ’を供給するように構成されたさらなる電力供給装置から受け取るように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００、１００ａは、第１及び第２の重み付け係数ａ１、ａ２を、これら第１及び第２の重み付け係数相互間の比率が第１及び第２の期間相互間の比率と少なくとも近似的に（１０％までの偏差が考えられる）一致するように選択する、ように設計されており、このことを「自然な重み付け」と称することもできる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００、１００ａは、第３の量Ｇ３（図３Ａ）を、以下の要素、即ち、ａ）電力供給装置１００ａの少なくとも１つの構成要素１１０、１２０、１３０（図２）の動作量、特に温度及び／又は動作時間、ｂ）反射複素電力に依存する電力供給装置１００ａの少なくとも１つの構成要素１１０、１２０、１３０の特性、特に電流耐性及び／又は電圧耐性のうちの少なくとも１つに応じて制御するように設計されている。

さらなる好ましい実施形態によれば、電力供給装置１００ａの少なくとも１つの構成要素の動作量及び／又は特性に応じた第３の量Ｇ３の制御を例えば、重み付き平均値を形成するための上述の重み付け係数ａ１、ａ２のうちの少なくとも１つを変化させることによって、実施することができる。さらなる好ましい実施形態によれば、選択的に又は補足的に、第３の量Ｇ３を直接、電力供給装置１００ａの少なくとも１つの構成要素１１０、１２０、１３０の動作量及び／又は特性に応じて、制御することもでき、特に変更することもできる。このようにする場合には、有利には、電力供給装置の少なくとも１つの構成要素の１つ又は複数の動作量及び／又は特性を、第３の量Ｇ３を形成するために併せて算入することができ、このことによって、個々に特定の電力供給装置１００ａに整合された高周波電力信号の周波数及び／又は電力の制御が、特に電力調整という意図で、さらに特にプラズマＰのところで反射する電力を低減及び／又は制限するという意図で、可能となる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成されている。即ち、電力供給装置１００ａは少なくとも１つの表示装置１０４を有しており、その際に電力供給装置１００ａは、表示装置１０４を介して以下の量のうちの少なくとも１つを出力するように設計されている。即ち、プラズマから反射した電力の瞬時値及び／又はプラズマから反射した電力の瞬時値から導出可能な量、第３の量、プラズマの反射率及び／又はプラズマの反射率から導出可能な量。例えば図２による構成の場合、ここでは、４つの値を４つの表示ユニット１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄによって表示させることができる。数値又は英数字の値の表示に対し選択的に又は補足的に、例えばグラフィック表示も考えられ、一例として、図５Ａのように例えばインピーダンス又は反射率などについての値が書き込まれたスミスチャートを表示することも考えられる。

以下においては、図４Ｂ〜図５Ｅを参照しながら例示的に、種々の実施形態においてプラズマＰ（図１）がとり得る、さらなる可能なプラズマ状態について説明する。

図４Ｂによれば、タイムインターバル（ｔ４、ｔ５）、（ｔ６、ｔ７）等において周期的にそれぞれ同時に両方の信号ＬＳ、ＬＳ’がプラズマに印加され、これによって、全体としてただ１つのプラズマ状態及びそれに応じたインピーダンス値ＺＳ１（図５Ｂ）が生じる。

これに対し図４Ｃによれば、ここでは、パルス化された高周波電力信号ＬＳが、ゼロになることはない第１の時間オフセットΔＴ１だけ、パルス化された直流電流信号ＬＳ’に対しずらされており、これによって、やはり、図４Ｃでは、数字「１」、「２」により表された２つの異なるプラズマ状態が発生し、これらは図５Ｃに示された両方のインピーダンス値ＺＳ１、ＺＳ２に対応する。

図４Ｄに図示されている状況の場合、この図から両方の時間領域Ｂ１、Ｂ２において見て取れるように、パルス化された高周波電力信号ＬＳが直流電流パルスＬＳ’とオーバラップしており、その結果、やはり２つの異なるプラズマ状態１、２が、相応に対応するインピーダンスＺＳ１、ＺＳ２（図５Ｄを参照）と共に生じる。

図４Ｅに概略的に図示されている信号ＬＳ、ＬＳ’の時間推移の場合、全部で３つの異なるプラズマ状態１、２、３が、対応する３つのインピーダンス値ＺＳ１、ＺＳ２、ＺＳ３と共に生じる（図５Ｅによる表示を参照）。第３のプラズマ状態は、図６による状態図において参照符号Ｓ３で表されており、同様に第２のプラズマ状態Ｓ２から、又は、第１のプラズマ状態Ｓ１への対応する状態遷移ｓｔ２３、ｓｔ３１も示されている。

実施形態による方式を、有利にはこれまで例示的に図４Ａ〜図４Ｅを参照しながら示したすべての状況において適用することができ、この方式によって、有利には、それぞれ異なるプラズマ状態中にプラズマから反射した電力を表す第３の量Ｇ３を求めることができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、制御ユニット１０２（図２）は例えば少なくとも実質的に、図７に図示されている構成１０００を有する。

構成１０００は、例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／又はディ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コンポーネント（例えばＦＰＧＡ）及び／又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）といった計算装置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記憶するための記憶装置１０２０とを有する。コンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２のうちの少なくとも１つを、電力供給装置１００、１００ａの動作を制御するために、特に実施形態による方法を実施するために、設けることができる。例えば、コンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２のうちの１つの制御のもとで、量Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のうちの少なくとも１つを求めることができる。記憶装置１０２０は好ましくは、例えばメインメモリ（“ＲＡＭ”）のような揮発性メモリ１０２２及び／又は不揮発性メモリ１０２４（例えばリードオンリーメモリ（“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。

さらに構成１０００は周辺装置１０３０を有することができ、これは少なくとも部分的にハードウェアで実装された少なくとも１つの信号処理装置１０３２（アナログのフィルタ装置も可能である）及び／又はＡＤＣ（アナログ／ディジタルコンバータ）１０３４及び／又はデータインタフェース１０３６を有することができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、以下のように構成することができる。即ち、電力供給装置又は制御ユニット１０２は、第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２及び／又は第３の量Ｇ３を外部の表示装置（図示せず）及び／又は機械可読インタフェース（図示せず）へ、特に第１の量及び／又は第２の量及び／又は第３の量を区別可能に表示及び／又は処理するために、伝達するように設計されており、このことを例えばデータインタフェース１０３６を介して行うことができる。

図７における参照符号１０４０は、１つ又は複数の値を出力するための任意選択肢としての表示装置を表している。好ましくは表示装置１０４０は、１つ又は複数の表示ユニット１０４２、１０４４、１０４６、１０４８を有することができ、これらはそれぞれ数値又は英数字の値を、出力若しくは表示するように、又は、グラフィックを描画するように、設計されている。

図８には、さらなる実施形態の簡略化されたブロック図が概略的に示されている。図示されている構成を有利には、ベースバンド複素信号ｓ１４、ｓ２４を求めるために使用することができ、これらの信号は、高周波線路２０（図１）上で順方向に進行する電圧波Ｕｉと逆方向に進行する電圧波Ｕｒとを表し、従って、特に、プラズマＰから反射した電力に関する情報を含む。さらなる好ましい実施形態によれば、これらから第１の量Ｇ１、第２の量Ｇ２及び第３の量Ｇ３を求めることができる。

方向性結合器１４０及び高周波線路２０の一部が図示されており、この高周波線路２０を介して、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１を電力供給装置１００、１００ａからプラズマチャンバＰＣに伝送することができる。方向性結合器１４０を用いることにより、順方向に進行する電圧波Ｕｉ及び逆方向に進行する電圧波Ｕｒを表す信号Ａ１（図２も参照）が供給される。信号ｓ１０はこの場合、帰還する電圧波Ｕｒを表し、信号ｓ２０はこの場合、順方向に進行する電圧波Ｕｉを表す。信号ｓ１０、ｓ２０に対しそれぞれバンドパスフィルタリングが、又は、例示的に図示されているようにローパスフィルタリングが、フィルタユニットｆ１、ｆ２を用いて行われ、これによって、フィルタリングされた信号ｓ１１、ｓ２１が得られる。アナログ／ディジタルコンバータＡＤＣによるアナログ／ディジタル変換の後、時間的に離散したディジタル信号ｓ１２、ｓ２２が発生し、これらに対し局所発振器信号ＬＯを用いて乗算器ｍ１、ｍ２により、ベースバンドポジションへの周波数変換（「ダウンコンバージョン」）が行われ、これによって、複素信号ｓ１３、ｓ２３が得られる。任意選択肢として、フィルタユニットｆ３、ｆ４（例えばハーフバンドフィルタ）を用いてさらなるローパスフィルタリングを行うことができ、これによって、複素信号ｓ１４、ｓ２４が得られる。

さらなる好ましい実施形態によれば、図８による上述の信号処理ステップのうちの１つ又は複数を、例えば制御ユニット１０２によって実施することができ、例えばその信号処理装置１０３２によって実施することができる。さらなる実施形態によれば、時間的に離散したディジタル信号ｓ１２、ｓ２２、ｓ１３、ｓ２３、ｓ１４、ｓ２４を例えば、相応のコンピュータプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２を用いることにより計算ユニット１０１０によって処理することもできる。同等のことは、図３Ａ、図３Ｂによる機能ブロックＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３についても当てはまる。

有利には、ベースバンド複素信号ｓ１４、ｓ２４から、例えば図９による機能ブロックＦＢ５によって、以下の量、即ち、電力供給装置１００からプラズマＰに出力され、プラズマＰに向かって順方向に進行する電力（「順方向電力」）Ｐｉ、プラズマＰから反射した電力Ｐｒ、平均反射電力Ｐｒｍ、順方向に進行する電圧波と逆方向に進行する電圧波との間の位相角φ、反射率Γ、特に複素反射率Γ、及び、任意選択肢として信号ｓ１４、ｓ２４から導出可能なさらなる量、例えば第１の量Ｇ１及び／又は第２の量Ｇ２及び／又は第３の量Ｇ３のうちの１つ又は複数を求めることができる。

さらなるブロックｍ３、ｍ４は任意選択肢であり、多くの実施形態においてこれらのブロックを、ブロックＦＢ５の手前で信号ｓ１４、ｓ２４を準備処理するために用いることができる。さらなる好ましい実施形態によれば、ブロックｍ３、ｍ４を省略することもできる。

さらなる有利な実施形態によれば、機能ブロックＦＢ５は例えば、ハードウェア回路として設計された二乗器、三角関数を効率的に計算するための、特に位相角φを求めるための、１つ又は複数のＣＯＲＤＩＣ（ＣＯｏｒｄｉｎａｔｅ Ｒｏｔａｔｉｏｎ ＤＩｇｉｔａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）計算ユニットなども有することができる。

図１０Ａには、さらなる実施形態による動作量の時間推移が概略的に示されている。ここに示されているのは、パルス化された直流電圧ＬＳ’、並びに、順方向に進行する電圧波Ｕｉを表す信号Ｕｉ’及び逆方向に進行する電圧波Ｕｒを表す信号Ｕｒ’の時間推移である。同様に示されているのは、第１のタイムインターバルｔ_Ａに対応する第１の測定フェーズｍ_Ａ、及び、第２のタイムインターバルｔ_Ｂに対応する第２の測定フェーズｍ_Ｂである。

図１０Ｂには、図１０Ａによる動作状況において発生する信号を処理するための構成の簡略化されたブロック図が概略的に示されている。図１０Ｂの左側に示されているのは、例えば図８に図示した構成により得ることができるようなベースバンド複素信号ｓ１４、ｓ２４である。同様に図示されているのは、３つの機能ブロックＦＢ６ａ、ＦＢ６ｂ、ＦＢ６ｃであり、これらの機能ブロックの各々は例えば、上述の記載で図９を参照しながら説明した構成を少なくとも実質的に有することができる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して複素信号ｓ１４、ｓ２４を、それぞれ現在の測定フェーズｍ_Ａ又はｍ_Ｂに応じて制御して、選択的にそれぞれ異なるフィルタユニットｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８に供給することができ、それらのフィルタユニットは好ましくは、１つ又は複数のパルス期間にわたりそれらに供給された信号のフィルタリングを実施する。フィルタユニットｆ５〜ｆ８によりフィルタリングされた信号はその後、図１０Ｂから見て取れるように直接又は重み付けロジックＧＬを介して、３つの機能ブロックＦＢ６ａ、ＦＢ６ｂ、ＦＢ６ｃに供給され、これらの機能ブロックはそれらの信号から、上述の記載で図９を参照しながら説明した量Ｐｉ、Ｐｒ、Ｐｒｍ、φ、Γのうちの１つ又は複数を求める。この場合、機能ブロックＦＢ６ａは、第１の測定フェーズｍ_Ａについて上述の量Ｐｉ、Ｐｒ、Ｐｒｍ、φ、Γのうちの１つ又は複数を求め、機能ブロックＦＢ６ｃは、第２の測定フェーズｍ_Ｂについて上述の量Ｐｉ、Ｐｒ、Ｐｒｍ、φ、Γのうちの１つ又は複数を求め、さらに機能ブロックＦＢ６ｂは、両方の測定フェーズｍ_Ａ及びｍ_Ｂに関して重み付けられた量として、上述の量Ｐｉ、Ｐｒ、Ｐｒｍ、φ、Γのうちの１つ又は複数を求める。重み付けロジックＧＬはこの場合、第１の測定フェーズに対して第１の重み付け係数ｋを適用し、第２の測定フェーズに対して第２の重み付け係数（１−ｋ）を適用する。

例えば、上述の記載で図１０Ｂを参照しながら説明した構成によって、第１の量Ｇ１を例えば機能ブロックＦＢ６ａを用いて、及び／又は、第２の量Ｇ２を例えば機能ブロックＦＢ６ｃを用いて、及び／又は、第３の量Ｇ３を例えば機能ブロックＦＢ６ｂを用いて、効率的に求めることができる。この場合、係数ｋ、（１−ｋ）は例えば、図３Ｂによる重み付け係数ａ１、ａ２に対応する。

図１１Ａには、１つの実施形態による方法の簡略化されたフローチャートが概略的に示されている。第１のステップ４００において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、第１の量Ｇ１（図３Ａ）を求め、ステップ４１０において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、第２の量Ｇ２（図３Ａ）を求め、ステップ４２０において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、第１の量Ｇ１及び第２の量Ｇ２に応じて第３の量Ｇ３を求める。その後、ステップ４３０において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数及び／又は電力を制御する。この目的で好ましい実施形態によれば、制御信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうちの少なくとも１つを使用することができ、ただし、好ましくは、制御信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちの少なくとも１つを使用することができ、それというのもこれらの制御信号は、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数及び／又は電力を比較的高速に制御できるからである。

図１１Ｂには、さらなる実施形態による方法の簡略化されたフローチャートが概略的に示されている。ステップ４００、４１０、４２０は、図１１Ａによる方法に相当する。ステップ４２２において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、プラズマＰのところで反射した絶対電力を表す第４の量Ｇ４を求める。ステップ４３２において、電力供給装置１００、１００ａ又はその制御ユニット１０２は、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数及び／又は電力を、第３の量Ｇ３及び第４の量Ｇ４に応じて調整する。

図３Ｃに概略的に示されている簡略化されたブロック図から見て取れるのは、機能ユニットＦＢ４は、第３の量Ｇ３及び第４の量Ｇ４を入力量として受け取り、これらに応じて高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１のための電力調整用の値Ｐｒｒを求める、ということである。

特に好ましくは、電力調整用の値Ｐｒｒが第３の量Ｇ３と第４の量Ｇ４との線形結合として求められるように、構成することができる。例えばさらなる好ましい実施形態によれば、高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の電力を調整するための値Ｐｒｒを、次式に従い第３の量Ｇ３と第４の量Ｇ４との線形結合として求めることができる。即ち、Ｐｒｒ＝ｋ１*Ｇ３＋ｋ２*Ｇ４、ここで、ｋ１は、第３の量Ｇ３に割り当てられた係数であり、ｋ２は、第４の量Ｇ４に割り当てられた係数であり、さらに、“*”は、乗算演算子である。例えば、係数ｋ１を約０．６に選定することができ、係数ｋ２を約０．４に選定することができる。例えば、制御ユニット１０２は、量Ｐｒｒに応じて制御信号Ｒ１及び／又はＲ２及び／又はＲ３及び／又はＲ４を設定することができる。

さらなる好ましい実施形態によれば、プラズマのところで反射した電力を表す少なくとも１つの量が、電力供給装置の電力調整のために使用されるように構成されている。これによって、電力供給装置が許容できない動作状態（不所望な熱損失及び／又は過電圧）から保護される、ということを保証することができる。本出願人の研究によれば、対応する特にそれぞれ異なるインピーダンスを伴う時間的に相前後するそれぞれ異なるプラズマ状態Ｓ１、Ｓ２において、電力供給装置の負荷を電力供給装置１００、１００ａの種々の構成要素を介して分散させることができ、そのため例えば電力調整に関して、１つの（定常的な）プラズマ状態だけしか設けられていないプラズマシステムの場合よりも高い反射電力を許容することができる。このことを、実施形態による方式によって、有利には第３の量Ｇ３の形態で考慮することができる。従って、好ましい実施形態によれば特に第３の量Ｇ３を、場合によっては、上述の記載で既に説明した第４の量と組み合わせて、電力調整（及び／又は周波数調整）のために使用することができる。

さらなる好ましい実施形態は、インピーダンス整合装置２００（図１）を調整するための、特に整合回路網を調整するための、実施形態による電力供給装置１００、１００ａ及び／又は実施形態による方法の使用に関し、この場合、インピーダンス整合装置２００の調整は、少なくとも第３の量Ｇ３に応じて実施される。換言すれば、実施形態による方法を、例えば制御信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって高周波電力信号ＬＳ、ＬＳ１の周波数及び／又は電力を制御することに加え、有利には、例えば制御信号Ｒ４を用いて場合によっては設けられているインピーダンス整合装置２００を制御又は調整するためにも、使用することができる。

Claims (18)

1. 少なくとも第１のプラズマ状態（Ｓ１）と第２のプラズマ状態（Ｓ２）とを有するプラズマ（Ｐ）に対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）を生成する電力供給装置（１００；１００ａ）であって、
   前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、
   前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）において前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力を表す第１の量（Ｇ１）、特に第１の２次元量又は複素量を求め（４００）、
   前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）において前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力を表す第２の量（Ｇ２）、特に第２の２次元量又は複素量を求め（４１０）、
   前記第１の量（Ｇ１）及び前記第２の量（Ｇ２）に応じて第３の量（Ｇ３）を形成し（４２０）、
   前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて制御する（４３０）
   ように設計されている、
   電力供給装置（１００；１００ａ）。
2. 前記第１の量（Ｇ１）は、前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）中の、前記高周波電力信号（ＬＳ）の少なくとも１つの周期にわたり前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値の時間平均値と、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角とを表し、及び／又は、
   前記第２の量（Ｇ２）は、前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）中の、前記高周波電力信号（ＬＳ）の少なくとも１つの周期にわたり前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値の時間平均値と、順方向に進行する高周波と逆方向に進行する高周波との間の位相角とを表す、
   請求項１に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
3. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）との重み付き平均値として、前記第３の量（Ｇ３）を求めるように設計されている、
   請求項１又は２に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
4. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、
   ａ）前記第１の量（Ｇ１）に割り当てられた第１の重み付け係数（ａ１）を、前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）の少なくとも１つの期間（Ｔ１）に応じて求め、及び／又は、
   ｂ）前記第２の量（Ｇ２）に割り当てられた第２の重み付け係数（ａ２）を、前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）の少なくとも１つの期間（Ｔ２）に応じて求める
   ように設計されている、
   請求項３に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
5. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第１の重み付け係数（ａ１）及び前記第２の重み付け係数（ａ２）を、前記第１の重み付け係数（ａ１）及び前記第２の重み付け係数（ａ２）相互間の比率が、前記第１の期間（Ｔ１）及び前記第２の期間（Ｔ２）相互間の比率と少なくとも近似的に一致するように選択する、ように設計されている、
   請求項４に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
6. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第３の量（Ｇ３）を、以下の要素、即ち、
   ａ）前記電力供給装置（１００；１００ａ）の少なくとも１つの構成要素（１１０、１２０、１３０）の動作量、特に温度及び／又は動作時間、
   ｂ）前記電力供給装置（１００；１００ａ）の少なくとも１つの構成要素（１１０、１２０、１３０）の特性、特に電流耐性及び／又は電圧耐性、
   のうちの少なくとも１つに応じて制御するように設計されている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
7. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、以下の要素、即ち、可制御発振器（１１０）、第１の可制御増幅器（１２０）、第２の可制御増幅器（１３０）、特に電力増幅器、のうちの少なくとも１つを有しており、
   前記可制御発振器（１１０）及び／又は前記第１の可制御増幅器（１２０）及び／又は前記第２の可制御増幅器（１３０）の動作を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて制御可能である、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
8. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、少なくとも１つの表示装置（１０４）を有しており、前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記表示装置（１０４）を介して以下の量、即ち、前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値及び／又は前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値から導出可能な量、前記第３の量（Ｇ３）、前記プラズマ（Ｐ）の反射率及び／又は前記プラズマ（Ｐ）の反射率から導出可能な量のうちの少なくとも１つを出力するように設計されている、
   請求項１から７までのいずれか１項に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
9. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて調整するように設計されており、特に前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）と前記プラズマ（Ｐ）から反射した絶対電力を表す第４の量（Ｇ４）とに応じて調整する（４３２）ように設計されている、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）。
10. 少なくとも第１のプラズマ状態（Ｓ１）と第２のプラズマ状態（Ｓ２）とを有するプラズマ（Ｐ）に対し、少なくとも１つの電気的な高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）を生成する電力供給装置（１００；１００ａ）を動作させる方法であって、
    前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、
    前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）において前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力を表す第１の量（Ｇ１）を求め（４００）、
    前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）において前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力を表す第２の量（Ｇ２）を求め（４１０）、
    前記第１の量（Ｇ１）及び前記第２の量（Ｇ２）に応じて第３の量（Ｇ３）を形成し（４２０）、
    前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて制御する（４３０）、
    電力供給装置（１００；１００ａ）を動作させる方法。
11. 前記第１の量（Ｇ１）は、前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）中の前記高周波電力信号（ＬＳ）の少なくとも１つの周期にわたり前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値の時間平均値を表し、及び／又は、
    前記第２の量（Ｇ２）は、前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）中の前記高周波電力信号（ＬＳ）の少なくとも１つの周期にわたり前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値の時間平均値を表す、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第１の量（Ｇ１）と前記第２の量（Ｇ２）との重み付き平均値として、前記第３の量（Ｇ３）を求める、
    請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、
    ａ）前記第１の量（Ｇ１）に割り当てられた第１の重み付け係数（ａ１）を、前記第１のプラズマ状態（Ｓ１）の少なくとも１つの期間（Ｔ１）に応じて求め、及び／又は、
    ｂ）前記第２の量（Ｇ２）に割り当てられた第２の重み付け係数（ａ２）を、前記第２のプラズマ状態（Ｓ２）の少なくとも１つの期間（Ｔ２）に応じて求め、
    特に前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第１の重み付け係数（ａ１）及び前記第２の重み付け係数（ａ２）を、前記第１の重み付け係数（ａ１）及び前記第２の重み付け係数（ａ２）相互間の比率が、前記第１の期間（Ｔ１）及び前記第２の期間（Ｔ２）相互間の比率と少なくとも近似的に一致するように選択する、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記第３の量（Ｇ３）を以下の要素、即ち、
    ａ）前記電力供給装置（１００；１００ａ）の少なくとも１つの構成要素（１１０、１２０、１３０）の動作量、特に温度及び／又は動作時間、
    ｂ）前記電力供給装置（１００；１００ａ）の少なくとも１つの構成要素（１１０、１２０、１３０）の特性、特に電流耐性及び／又は電圧耐性、
    のうちの少なくとも１つに応じて制御する、
    請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、以下の要素、即ち、可制御発振器（１１０）、第１の可制御増幅器（１２０）、第２の可制御増幅器（１３０）、特に電力増幅器、のうちの少なくとも１つを有しており、
    前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記可制御発振器（１１０）及び／又は前記第１の可制御増幅器（１２０）及び／又は前記第２の可制御増幅器（１３０）の動作を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて制御する、
    請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法。
16. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は少なくとも１つの表示装置（１０４）を有しており、前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記表示装置（１０４）を介して以下の量、即ち、前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値及び／又は前記プラズマ（Ｐ）から反射した電力の瞬時値から導出可能な量、前記第３の量（Ｇ３）、前記プラズマ（Ｐ）の反射率及び／又は前記プラズマ（Ｐ）の反射率から導出可能な量のうちの少なくとも１つを出力する、
    請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の方法。
17. 前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）に応じて調整し、特に前記電力供給装置（１００；１００ａ）は、前記高周波電力信号（ＬＳ；ＬＳ１）の周波数及び／又は電力を、前記第３の量（Ｇ３）と前記プラズマ（Ｐ）のところで反射した絶対電力を表す第４の量（Ｇ４）とに応じて調整する、
    請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の方法。
18. インピーダンス整合装置（２００）を調整するための、特に整合回路網（２００）を調整するための使用であって、前記インピーダンス整合装置（２００）の調整は、少なくとも第３の量（Ｇ３）に応じて実施される、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載の電力供給装置（１００；１００ａ）及び／又は請求項１０から１７までのいずれか１項に記載の方法の使用。

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