JP2022540745A - 無線周波数発生器 - Google Patents

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Abstract

少なくとも１つの電力増幅器を備える電力増幅器モジュールと、少なくとも１つのピックアップ信号を生成するために、前記少なくとも１つの電力増幅器の出力に接続された少なくとも１つのピックアップモジュールと、少なくとも１つの増幅器のそれぞれの出力に接続されるように構成され、少なくとも１つの無線周波数出力信号を出力するように構成された少なくとも１つの出力とを備える、無線周波数発生器について説明する。無線周波数発生器は、少なくとも１つのピックアップ信号を受信し、少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号を生成するように構成された測定モジュールと、異なる周波数の２つ以上のキャリア信号を生成し、電力増幅器モジュールへの入力として少なくとも１つの駆動信号を供給するように構成された無線周波数信号生成モジュールと、少なくとも１つの測定信号を受信し、少なくとも１つの測定信号に基づいて少なくとも１つの無線信号出力信号の電力を調整するように構成された調整モジュールと、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、一般的に、無線周波数発生器、及びその無線周波数発生器を備えたプラズマ処理システムに関するものである。また、本開示は、発生器コントローラを動作するための方法、及び関連するコンピュータプログラム要素、及びコンピュータ読み取り可能媒体である。
高出力の無線周波数（ＲＦ）発生器は、よく知られており、例えば、半導体プラズマ処理用途に使用されている。この発電器によって供給される電力は、例えば、真空チャンバ内の処理ガスをイオン化するために使用され、生成されたプラズマを用いて、半導体製造のための様々な処理工程を実行することができる。
無線周波数発生器は、半導体製造装置（プラズマによる薄膜の成膜、エッチング、改質など）だけでなく、医療機器（電気外科装置、磁気共鳴画像診断装置などの医療画像診断装置）、食品包装、工業用表面改質、コーティングなど、様々な用途に電力を供給するのに有用である。無線周波数電力を発生する発電器は、前述の各用途に有用である。ここで、無線周波数とは、２０キロヘルツから３００ギガヘルツの範囲の周波数を指す。
文献「Ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｔｏ ｄｒｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｒａｄｉｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｌａｓｍａ ｗｉｔｈ ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」（Ｆｒａｎｅｋ ｅｔ． ａｌ， ＡＩＰ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ８６， ０５３５０４ （２０１５）； ｄｏｉ １０．１０６３／１．４９２１３９９）では、例えば、３つの連続した高調波に対応するマルチ周波数ＲＦ電源とインピーダンスマッチングについて述べている。これにより、マルチバンドＲＦ信号を用いて、プラズマを生成することができる。
ＵＳ ２００８／０２５１２０７ Ａ１では、コントローラによって制御される複数のＲＦ信号発生器を有するプラズマ製造システム用のＲＦ発生器について述べている。ＲＦ信号発生器の出力は、結合される。結合されたＲＦ信号は、プラズマ処理チャンバに適用する前にフィルタリングされる。それぞれのＲＦ信号発生器を起動又は停止することで、プラズマ処理チャンバに印加される波形を制御することができる。
ＵＳ ２０１３／０２１４６８２ Ａ１では、マルチＲＦ発生システムをチューニングする方法について述べている。特に、低周波及び無線周波数のＲＦ発生器は、「学習」段階の間に比較的長い時間をかけてチューニングされる。製造段階では、学習段階で学習したパラメータを使用して、学習段階がない場合と比較してはるかに高速に、製造中の低周波及び高周波のＲＦ発生器の動作周波数を正確に設定することができる。
ＵＳ ２０１４／０３２００１３ Ａ１では、２つのスタンドアローンＲＦ電源がマスター／スレーブモードで、周波数及び位相が制御されるプラズマエッチングシステム用のＲＦ発生器について述べている。
しかし、前述の文献に記載されているシステムは、さらに改良することが可能である。
したがって、マルチＲＦ周波数をより効率的に制御することができるＲＦ発生器制御アプローチを提供することが望まれる。さらに、本発明の他の望ましい特徴及び特性は、添付の図面及び本発明の背景と合わせて考慮した、本発明の後続の詳細な説明及び添付の請求項から明らかになる。
第１の態様によれば、無線周波数発生器が提供され、以下の構成を備える。
少なくとも１つの電力増幅器を含む電力増幅器モジュールと、少なくとも１つのピックアップ信号を生成するために、前記少なくとも１つの電力増幅器の出力に接続された少なくとも１つのピックアップモジュールと、少なくとも１つの増幅器のそれぞれの出力に接続され、少なくとも１つの無線周波数出力信号を出力するように構成された少なくとも１つの出力と、コントローラと、を備える。
コントローラは、少なくとも１つのピックアップ信号を受信し、当該少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号を生成するように構成された測定モジュールと、異なる周波数の２つ以上のキャリア信号を生成し、電力増幅器モジュールへの入力として少なくとも１つの駆動信号を供給するように構成された無線周波数信号生成モジュールと、少なくとも１つの測定信号を受信し、少なくとも１つの測定信号に基づいて、少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整するように構成された調整モジュールと、を備える。
このように、スタンドアローン型の発生器ユニットに複数のコントローラを分散して配置するのではなく、発生器の単一のコントローラを使用して、最終用途にマルチ周波数ＲＦ電力を出力することができる（スタンドアローンとは、発生器が独立した筐体に別ユニットとして提供され、例えば、独立した電源、外部インタフェース、及び制御配置をもつことを意味する）。これにより、ＡＣ回路（ＡＣ主電源から増幅器モジュールへのＤＣ供給電圧を生成するため）、外部通信インタフェース、筐体の重複が避けられるため、ＲＦ発生器のコスト削減が可能となる。
さらに、マルチ周波数ＲＦ電力を同一のＲＦ発生器内で共通に制御できるため、同期が必要な複数の信号を迅速かつ効率的に同期させることができる。これは、例えば、高速のフィードバックループを必要とする信号（例えば、出力電力に影響を与えるアーク抑制やその他の障害状態の抑制）に有利である。後に説明するように、この利点は主に、スタンドアローン型の発生器を使用した場合よりも通信プロトコルが速くなることに起因する。従来、マルチ周波数を供給するスタンアローン型の無線周波数発生器は、例えば、「ＰＲＯＦＩＢＵＳ」（登録商標）インタフェースで制御されていたが、このようなプロトコルの通信遅延では、無線周波数用途で発生し得るアーク制御やその他の障害などの不具合を迅速に対策することができないことを意味する。
好ましくは、調整モジュールは、少なくとも１つの測定信号に基づいて、２つ以上のキャリア信号のうちの少なくとも１つの振幅及び／又は位相を調整することにより、少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整するように構成される。
このように、異なる周波数の信号が１つのコントローラで生成されるため、単一のコントローラは、より正確で必要に応じて同期した信号制御を行うことができる。
好ましくは、電力増幅器モジュールは、少なくとも第２電力増幅器をさらに備える。
好ましくは、２つ以上の電力増幅器は、共通のＤＣ共通電圧で動作するように構成される。
したがって、ＡＣ主電源から必要なＤＣ供給電圧を生成することは、複数のＤＣ供給電圧を生成する場合よりも複雑ではない。
好ましくは、２つ以上の電力増幅器は、別々のＤＣ供給電圧で動作するように構成される。
したがって、各電力増幅器に、より高い又はより低いＤＣ電源電圧を供給することができる。これにより、無線周波数発生器の各電力増幅器の出力電力を余分に制御することができる。
好ましくは、調整モジュールは、少なくとも２つの独立した調整ループで動作するように構成される。
好ましくは、コントローラは、調整モジュールからの少なくとも１つの測定信号に基づいて、少なくとも１つの電力増幅器のＤＣ供給電圧を調整するように構成される。
好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器は、ブロードバンド電力増幅器であり、無線周波数信号生成モジュールは、２つ以上のキャリア信号をマルチキャリア駆動信号として生成するようにさらに構成される。
好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器は、マルチバンド電力増幅器であり、無線周波数信号生成モジュールはさらに、２つ以上のキャリア信号をマルチキャリア信号として生成するように構成されている。
好ましくは、電力増幅器モジュールは、少なくとも１つのピックアップモジュール及びコントローラは、共通の筐体の中に実装されている。
好ましくは、無線周波数発生機器は、少なくとも２つの電力増幅器のうちの第１電力増幅器を構成する第１筐体と、少なくとも２つの電力増幅器のうちの第２電力増幅器を構成する第１筐体から物理的に分離された第２筐体とを備える。
好ましくは、無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、無線周波数発生器の出力の数に対応する。
好ましくは、無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、ピックアップモジュールの出力の数に対応する。
好ましくは、無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、電力増幅器モジュールの電力増幅器の数に対応する。
好ましくは、無線周波数生成モジュールは、他の無線周波数発生器又はＤＣ発生器又は中周波発生器のうちの１つ又は複数を含むことができる他の発生器と無線周波数出力電力を同期させるための外部インタフェースをさらに備える。
したがって、様々な信号を、移送、周波数、又は電力で同期させることができる。
好ましくは、無線周波数発生器は、共通のＡＣ入力回路をさらに備える。
好ましくは、無線周波数発生器は、少なくとも１００Ｗの出力信号を有する。
好ましくは、無線周波数発生器は、少なくとも２００Ｗの出力信号を有する。
好ましくは、無線周波数発生器は、少なくとも２５０Ｗの出力信号を有する。
好ましくは、無線周波数出力信号は、０．１ＭＨｚ～２００ＭＨｚの範囲の周波数を有し、好ましくは、１ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲の周波数を有し、より好ましくは５ＭＨｚ～８５ＭＨｚの範囲の周波数を有している。
好ましくは、無線周波数発生器は、プラズマ処理システムに電力を出力するのに適している。
好ましくは、コントローラは、ＲＦ出力の少なくとも１つにおける障害事象を検出し、障害事象の検出に基づいて、１つ又は複数のＲＦ出力信号を調整するように構成される。
好ましくは、障害事象は、プラズマシステムにおけるアーク事象である。
第２の態様によれば、前の態様又はその実施形態による無線周波数発生器と、発生器からＲＦ信号を受信するように構成された半導体処理装置とを備えるプラズマ処理システムが提供される。
第３の態様によれば、無線周波数発生器及び／又はＲＦ発生器コントローラを動作させる方法であって、以下を含む方法が提供される。
無線周波数生成モジュールを用いて異なる周波数の少なくとも２つのキャリア信号を発生させ、電力増幅器モジュールに少なくとも１つの駆動信号を供給し、
少なくとも１つの無線周波数出力信号を測定し、少なくとも１つのピックアップモジュールから少なくとも１つのピックアップ信号を受信するように構成されたコントローラの測定モジュールを使用して、当該少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて、少なくとも１つの測定信号を生成し、
前記測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信するように構成された調整モジュールを使用して、少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整する、無線周波数発生器コントローラを動作させる。
第４の態様によれば、プロセッサによって実行されると、第３の態様の方法を実行する命令を含むコンピュータプログラム要素が提供される。
第５の態様によれば、第４の態様のコンピュータプログラム要素を含むコンピュータ読み取り媒体が提供される。
典型的には、電力増幅器は、目標動作周波数又はその近傍で動作するように最適化される。この周波数又はその近傍では、電力増幅器の効率が最適化される。このような目標動作周波数は、例えば、２ＭＨｚ、又は６．７８ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚ、又は２７．１２ＭＨｚ、又は４０．６８ＭＨｚ、又は電力増幅器を構成するＲＦ発生器の正確な用途に応じた他の任意の周波数であってもよい。目標動作周波数から離れた周波数で動作すると電力増幅器の効率が低下するため、電力増幅器はデフォルトで（つまり、適切な設計上の措置を取らない限り）「ナローバンド電力増幅器」となる。しかしながら、一部の用途によっては、広い周波数範囲で効率が大きく低下しない電力増幅器があると有利である。このような電力増幅器は、「ブロードバンド電力増幅器」と呼ばれる。例えば、１０．２ＭＨｚ～１６．８ＭＨｚまでの周波数の範囲で電力増幅器を動作させても、この周波数範囲全体で効率が大きく低下することなく有利な場合がある。さらに他の用途では、２つ以上の周波数で良好な効率で動作可能であるが、周波数間の大部分の周波数範囲は、あまり関連性がない電力増幅器を有することが有利である可能性がある。例えば、１３．５６ＭＨｚ付近、２ＭＨｚ付近、４０．６８ＭＨＺ付近で良好であるが、例えば１０．２ＭＨｚでも１６．８ＭＨｚでも特に効率は要求されない電力増幅器が望ましい場合がある。
以下の用途において、「ブロードバンド電力増幅器」という用語は、４０％以上の相対的な帯域幅に亘って動作するＲＦ電力増幅器を指すと理解され、ここで、相対的な帯域幅は、公称電力における効率低下が１０％未満である（中心周波数に正規化された）周波数範囲として定義される。
以下の用途において、「マルチバンド電力増幅器」という用語は、２つ以上の周波数で同時に動作し、周波数値のうちの少なくとも２つの間の比が１．２を超えるＲＦ電力増幅器を指すと理解される。
以下の用途において、「駆動信号」という用語は、電力増幅器を駆動している信号を指す。したがって、駆動信号は、本質的に同じ周波数スペクトルを有するより高い電力信号に増幅されるために、電力増幅器に供給される小さな（低電力の）信号である。このような駆動信号は、シングルキャリア信号（単一の周波数成分を持つ）であっても、マルチキャリア信号（マルチ周波数成分が明確に存在する）であってもよい。したがって、駆動信号は、１つまたは複数（の算術的組み合わせ）のキャリア信号で構成することができる。
以下、本発明を以下の図面図と併せて説明するが、同様の数字は同様の要素を示す。
複数のスタンドアローン発電器からなる従来の発電器システムのブロック図である。 様々な実施形態に係る電力増幅器を有する発電器のブロック図である。 様々な実施形態に係る電力増幅器を有する発電器のブロック図である。 さらなる様々な実施形態に係る複数の電力増幅器を有する発生器のブロック図である。 第２の態様に係るプラズマ処理システムのブロック図である。 第３の態様に係る方法のブロック図である。
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示的なものであり、本発明又は本発明の適用及び使用を制限することを意図しない。さらに前述した背景又は以下の詳細な説明で提示されたいかなる理論にも拘束される意図はない。
既存のプラズマ処理システムは、プラズマ処理チャンバにマルチ周波数を適用するように任意で構成されているが、これはチャンバ内のイオン種を細かく制御することができるため、プラズマ処理（プラズマエッチング、又はプラズマ蒸着など）の制御性が向上するためである。例えば、従来のマルチ周波数によるプラズマ処理では、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、６０ＭＨｚのナローバンド周波数、又はよりより広い周波数の範囲でカスタマイズされたスペクトルを持つブロードバンド信号を適用することができる。従来は、プラズマ処理チャンバに適用する周波数チャンネルごとに個別の（スタンドアローンの）無線周波数（ＲＦ）発生器が設けられていた。
図１は、第１従来型ＲＦ発生器１０、第２従来型ＲＦ発生器３２、及び第３従来型ＲＦ発生器３４を備える従来型マルチ周波数供給配置を示している。第１従来型ＲＦ発生器１０は、外部通信インタフェースＥＸＴ１、ＡＣ供給インタフェースＳ１、及びＲＦ出力インタフェースＲＦＯＵＴ１を備える。
外部通信インタフェースＥＸＴ１は、任意に双方向又は単方向であり、例えば、第１従来型ＲＦ発生器１０の構成を調整するために、プラズマ処理の制御システム（図示せず）から制御信号を受信し、任意に第１ＲＦ発生器のパラメータフィードバックを制御システムに返送するように構成されている。供給インタフェースＳ１は、例えば、ＡＣ２３０ボルトの主電源に接続される。このようなＡＣ入力回路１２は、ＡＣ主電源を安定化されたＤＣ供給電圧に変換するための整流器及び他の回路で構成することができる。以下において、「ＡＣ回路」という用語は、当業者によく知られているこのようなＡＣ入力回路１２を説明する。結果として得られる安定化されたＤＣ電源電圧は、その後、ＲＦ発生器の様々な要素、特に増幅器によって使用することができる。ＲＦ出力インタフェースＲＦＯＵＴ１は、例えば、Ｎ型コネクタに接続された高出力５０オームの伝送線を介して、プラズマ反応室にＲＦ電力を伝送することを可能にする。
特に、外部通信インタフェースＥＸＴ１は、ＲＳ２３２、「ＰＲＯＦＩＢＵＳ」（登録商標）、「ＣＡＮＢＵＳ」（登録商標）、または「ＦＩＥＬＤＢＵＳ」（登録商標）などの産業機器制御規格のいずれかを使用するように構成されており、または、任意に、独自のデジタルまたはアナログ制御規格、イーサネットなどを使用するように構成されていてもよい。このように、第１従来型ＲＦ発生器１０は、信号ＥＸＴ１を受信し、その信号を用いて第１従来型ＲＦ発生器１０を構成するように構成された外部通信インタフェース回路２４ａを備えている。
第１従来型ＲＦ発生器１０は、例えば、半導体プラズマ蒸着またはエッチングプロセスに有用な周波数でＲＦ信号（低電力の小信号）を発生させるように構成された信号発生器３０を有するコントローラ２２を備える。信号発生器３０は、アナログまたはデジタルの発振器として提供され、任意に、安定性を高めるために位相ロックループ及び／又はブロードバンド信号源を組み込むことができる。信号発生器の出力は、小信号をプラズマ処理に有用な高電力レベルにまで増幅することができる第１電力増幅器１４に供給される。第１電力増幅器１４の出力は、第１ＲＦ出力ＲＦＯＵＴ１に接続されている。第１電力増幅器１４は、小信号を、例えば、５０Ｗ～１０００Ｗの範囲のＲＦ電力信号に増幅することができる。任意で、第１電力増幅器１４は、可変利得を有する。
第１電力増幅器１４の出力は、第１電力増幅器１４の出力における信号振幅及び／又は電流を監視することができる第１ピックアップモジュール１６に接続されている。例えば、ピックアップモジュール１６は、方向性結合器、または電圧－電流プローブである。基本的には、第１電力増幅器１４の出力をサンプリングするために、信号情報をピックアップする。ピックアップモジュール１６の出力２０は、同じくコントローラ２２に設けられた測定ユニット２６に提供される。したがって、測定ユニット２６は、第１電力増幅器１４の出力における電圧及び／又は電流レベルを監視することができ、監視された信号を調整モジュール２８に供給する。
調整モジュール２８は、監視された信号に基づいて、第１従来型ＲＦ発生器１０のコントローラ２２に変更を加えるべきか否かを計算することができるデジタル及び／又はアナログ回路である。例えば、調整モジュール２８は、無線周波数信号生成モジュール３０の周波数、振幅、位相シフト、または任意のフィルタ特性を調整してもよい。さらに、調整モジュール２８は、例えば、第１電力増幅器のゲイン１８を調整してもよい。
図１は、さらに２つのＲＦ発生器３２及び３４を示している。これらのＲＦ発生器は、同じ設計またはモデルであってもよいし、異なる設計またはモデルであってもよい。しかしながら、図示された従来例の更なるＲＦ発生器は、完全に別個のスタンドアローンのＲＦ発生器として提供される。言い換えれば、発生器１０は、発生器３２および発生器３４とは別のラックマウントユニットなどの別の筐体に設けられている。発生器は、供給インタフェースＳ２およびＳ３に接続されている。さらに、第１ＲＦ発生器１０は、外部インタフェース２４ａを有する。第２ＲＦ発生器は、外部インタフェース２４ｂを有する。第３ＲＦ発生器は、外部インタフェース２４ｃを有する。
ＲＦ発生器１０、３２、３４は、それぞれの外部インタフェース２４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して、同じ制御システムに接続されてもよい。しかし、当業者であれば、「ＰＲＯＦＩＢＵＳ」（登録商標）などのインタフェースシステムにおけるアドレス指定または競合要件に起因する内蔵のタイミング制約のために、通信プロトコルが数ｍｓ（数千分の１秒）から約０．１秒のオーダーの時間を必要とするため、プラズマ処理システムの状況において問題となる３つのＲＦ発生器の間で、大幅な遅延および時間同期の問題が発生し得ることを理解するであろう。
この問題の一例は、複数の電源を使用して励起されるプラズマで発生し得るアーク事象を制御して対処することである。アーク事象は、通常、ｍｓよりもはるかに短い時間スケールで発生する。第１ＲＦ発生器１０の調整モジュール２８がアーク事象を検出し、改善措置（第１電力増幅器１４のゲインを調整して信号ＲＦＯＵＴ１の振幅を変化させることや、無線周波数信号生成モジュール３０からの信号を調整することなど）をとった場合、外部インタフェースＥＸＴ２およびＥＸＴ３を介して第２ＲＦ発生器３２および第３ＲＦ発生器３４に通信するための十分な時間がなく、アーク事象を処理する際の連携が取れないことになる。
さらに、マルチ周波数ＲＦ発生器システムにおいて、多くの異なる別個のＲＦ発生器を共同配置させることは、依然として、ＡＣ入力回路、外部入力インタフェース回路、ハウジングおよび冷却システムなどの重複をもたらす。
図２は、第１の態様によるＲＦ発生器を示す図である。
そこで、第１の態様によれば、図２に示されるように、少なくとも１つの電力増幅器４２からなる電力増幅器モジュール４１を備えた無線周波数発生器４０を提供することが提案される。また、無線周波数発生装置は、電力増幅器モジュール４１の少なくとも１つの電力増幅器４２の出力に接続された少なくとも１つのピックアップモジュール４４と、少なくとも１つの無線周波数電力信号を出力するように構成された少なくとも１つの増幅器４２の出力に接続された少なくとも１つのＲＦ出力ＲＦＯＵＴ１と、マルチ周波数からなる２つ以上のキャリア信号を生成し、これらのキャリア信号に基づく駆動信号を電力増幅器４２に供給して少なくとも１つの無線周波数電力信号に増幅させるように構成された無線周波数生成モジュール４８を含むコントローラ４６とを備える。また、コントローラは、ピックアップモジュール４４から少なくとも１つのピックアップ信号を受信し、少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号５２を生成するように構成された測定モジュール５０を備え、さらに、測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信し、無線周波数出力信号の電力を調整するように構成された調整モジュール５４を備える。コントローラ４６は、電力増幅器４２を駆動するためのキャリア信号を生成するように、無線周波数生成モジュールを調整するように構成されている。好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器４２は、マルチバンド電力増幅器である。好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器４２は、ブロードバンド電力増幅器である。
発生器は、ＡＣ入力回路６０と、外部通信インタフェース回路５８とから構成されている。図２の実施形態では、電力増幅器４２は、ブロードバンド、又はマルチバンド電力増幅器であり、無線周波数信号生成モジュール４８は、複数のｎ個のキャリア信号周波数を生成し、ｎ個のキャリア信号を算術的に結合することによって、電力増幅器４２に駆動信号を提供するように構成されている。言い換えれば、ｎ個の異なるスタンドアローンユニットを用いてｎ個の異なる周波数でＲＦ電力を供給する代わりに、１つのスタンドアローンユニットを用いてｎ個のＲＦ周波数が供給される。電力増幅器４２の出力からＲＦ発生器のＲＦ出力ＲＦＯＵＴ１に供給されたｎ個の周波数成分からなる増幅されたＲＦ（電力）信号のモニタリングは、ピックアップモジュール４４（例えば、ピックアップモジュールは、電力ＲＦ信号の特性をピックアップするための十分な数（最大ｎ個）のサンプリング素子（Ｖ／Ｉプローブや方向性結合器などの素子）で構成される）によって行われる。これらのピックアップ信号は、前述の測定モジュール５０に供給される。このような態様により、ＲＦ電力発生器の出力に供給されるＲＦ電力信号の生成に制御ループを設けることができ、これらの制御ループを用いてＲＦ電力信号の出力特性を最適化することができる。負荷の電気的特性が変化した場合（これは例えばプラズマ処理では非常に一般的である）、無線周波数発生器の出力をリアルタイムで（あるいは少なくとも可能な限りわずかな遅延で）最適化する必要がある。
有利なことに、測定モジュール５０によって障害状態（アーク状態など）が検出された場合、調整モジュール５４は、影響を受ける周波数成分を調整することができる（例えば、対応する周波数ｆ１のキャリア信号の振幅を小さくする）。すべての周波数成分が同じコントローラ４６によって監視されるため、同一のコントローラのキャリア信号を使用する場合、（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ（登録商標）など）ｎ個の外部インタフェースを介して通信する場合の反応時間と比較して、障害状態（アークなど）を抑制するための反応時間が大幅に短縮される。言い換えれば、ＲＦ発生器のアプリケーションにおける障害状態を、外部インタフェースを介した長時間の通信を行うことなく抑制することができる。
好ましくは、測定モジュール５０は、アーク検出器（図示せず）を備える。アーク検出器は、１つまたは複数のピックアップ信号を監視して、アーク状態を判定してもよい。例えば、アーク状態は、ピックアップモジュール４４におけるＲＦ電流および電圧を、ＲＦ発生器の動作モードにおいて予想される状態と比較することによって検出されてもよい。任意で、アーク状態は、ピックアップモジュールの１つまたは複数の信号の信号処理を用いて検出してもよい。任意で、１つまたは複数のピックアップモジュールを設置して、順方向電力および／または反射電力を監視してもよい。
好ましくは、そのようなアーク検出器は、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）または高速割り込みを備えたリアルタイムプロセッサなどの高速カスタムロジックで実装することができる。任意で、アーク検出器は高速アナログ回路である。
したがって、一実施形態は、複数のキャリア信号を生成し、それに基づいて駆動信号を提供して、少なくとも１つのＲＦ増幅器４２を駆動する少なくとも共通の制御回路に関する。駆動信号は、少なくとも２つのキャリア信号（２つの周波数成分）、または２つ以上のキャリア信号、または２つ以上のキャリア信号の演算で構成することができる。これにより、マルチピックアップ測定システムとともに、ＲＦ発生器の出力に提供されるＲＦパワー信号を最適化するための複数の制御ループの実装することが可能となる。
好ましくは、１つまたは複数の電力増幅器は、有利にはマルチバンド電力増幅器として実装されてもよい。
好ましくは、１つまたは複数の電力増幅器は、有利には、ブロードバンド電力増幅器として実装されてもよい。
好ましくは、電力増幅器は、共通のＤＣ電圧供給によって供給されてもよい。
好ましくは、電力増幅器は、主電源に接続された共通のＡＣ供給回路６０から得られる異なるＤＣ電圧供給によって供給されてもよい。
好ましくは、サーキットブレーカ、コネクタ、および／または外部通信インタフェース５８などの補助回路部品は、単一のコントローラ４６を介して、測定モジュール、無線周波数生成モジュール４８、および調整モジュール５４によって共有することができる。
好ましくは、調整モジュール５４は、複数の制御素子５４ａ、５４ｂ、５４ｃから構成されている。第１制御素子５４ａは、ピックアップモジュール４４を介してＲＦ出力からピックアップされた周波数ｆ１の信号成分を有する測定信号５２を受信するように構成される。第１制御素子は、周波数ｆ１の信号成分を、期待される値または値の範囲と比較する。測定信号５２の状態（大きさ、位相シフト、周波数オフセット、高調波成分、変化率）が予想される場合、第１制御素子は、無線周波数生成モジュール４８によって提供される（周波数ｆ１の）対応するキャリア信号を調整しない（修正しない）。第１測定信号５２の状態が予想されない場合、第１制御素子は、周波数ｆ１の対応するキャリア信号を変化させることによって、無線周波数生成モジュール４８を調整する。この変化は、例えば、大きさ、位相、または周波数オフセットの変化であってもよい。
換言すれば、ピックアップモジュール４４から測定モジュール５０、調整モジュール５４、無線周波数信号生成モジュール４８、第１電力増幅器４２を経由したループは、無線周波数電力発生器の第１周波数の制御ループを形成する。コントローラ４６の制御ループは、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、および／またはＦＰＧＡな又は他のプログラマブルロジックなどのデジタル処理要素として実装されてもよいし、アナログ制御回路として実装されてもよい。
好ましくは、調整モジュールの制御ループは、例えば、第１周波数ｆ１でピックアップモジュール４４でピックアップされた一時的な障害状態（半導体処理チャンバ内のアーキング状態など）を識別し、先に説明したように、第１電力増幅器４２の駆動信号に寄与する対応する周波数ｆ１のキャリア信号を調整するように機能する。このフィードバックループにより、例えば、出力電力を低減することによって、一時的な障害状態に対抗する手段を実施することができる。
好ましくは、コントローラ４６は、第２周波数ｆ２で第２の一時的な障害状態を識別して修正するための第２制御素子５４ｂを備える。識別される障害状態の数には制限はない。図２は、異なる周波数の障害状態を検出して対処するための離散的な数の制御素子５４ａ、５４ｂ、５４ｃを示している。図２では、電力増幅器モジュール４１は１つの電力増幅器４２のみで構成されており、その例では、２つのキャリア信号のみが無線周波数信号生成モジュールによって生成されている。この実施形態は、１つの単一のコントローラ、および１つの単一の電力増幅器（マルチバンドにすることができる）を使用して、安価な２つの周波数の無線周波数電力発生器を提供するのに特に有利である。無線周波数発生器ＲＦＯＵＴ１の出力における電力ＲＦ信号は、基本的に２つの異なる周波数におる２つの寄与からなる。
好ましくは、コントローラ４６は、測定モジュール５０からの測定信号に基づいてキャリア信号を調整することによって、第１電力増幅器４２の無線周波数出力の出力電力を調整するように構成される。代替的にまたは組み合わせて、コントローラ４６は、測定モジュールからの測定信号に基づいて、第１電力増幅器のＤＣ電圧供給５５を調整するように構成される。例えば、測定モジュールが壊滅的な障害状態を検出した場合（これは、例えば、図２に示されていないプラズマ処理チャンバへの電源接続ケーブルにおける絶縁不良であり得る）、調整モジュール５４は、電力増幅器４２のＤＣ電圧供給５５を遮断することによって、電力を迅速にゼロに調整する。
図２に図示されているものによる無線周波数発生器は、このように、複数のキャリア信号（２つが図示されているｆａ、ｆｂ）を発生させ、第１電力増幅器４２に駆動信号を提供し、発生器の出力における電力を調整することができる。デュアル周波数発生器は、単一周波数の無線周波数発生器と比較して、プラズマ処理アプリケーションのための第２制御ノブを追加することになり、２つの独立した無線周波数発生器を使用するよりも、よりシンプルで、より安価で、よりかさばらない。さらに、共通コントローラ４６は、プラズマの不安定性または電気負荷の任意の障害状態へのより早い応答を可能にするので、プラズマ処理に追加の制御機能をもたらす。
図３は、２つの電力増幅器４２ａ、４２ｂを有する電力増幅器モジュール４１と、無線周波数生成モジュール４８によって生成された３つのキャリア信号ｆａ、ｆｂ、ｆｃと、２つの電力増幅器を駆動する２つの駆動信号（電力増幅器４２ａ、４２ｂの入力に各矢印で示す）とを有する無線周波数発生器４０の実施形態のブロック図である。なお、図示の例では、電力増幅器４２ａを駆動する信号は１つのキャリア信号ｆａに基づいているのに対し、電力増幅器４２ｂを駆動する信号は２つのキャリア信号ｆｂ、ｆｃに基づいている。また、図３において、図２の特徴と共通して説明した特徴には、同様の参照数字が付されていることに留意されたい。
第１電力増幅器および第２電力増幅器は、ナローバンド電力増幅器であってもよいし、ナローバンド電力増幅器（図３の４２ａ）およびマルチバンド電力増幅器（図３の４２ｂ）の組み合わせであってもよい。ピックアップモジュール４４ａは、第１ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴ１における信号の表現を取得し、その表現を測定モジュール５０の第１チャネルＣ１に参照するように構成される。ピックアップモジュール４４ｂは、第２ＲＦ出力信号ＲＦＯＵＴ２における信号の表現を取得し、その表現を測定モジュール５０の第２チャネルＣ２に参照するように構成される。
コントローラ４６の調整モジュール５４は、第１および第２のピックアップモジュール４４ａおよび４４ｂの表現を含む測定モジュール５０から測定信号５２を受信するように構成される。
コントローラはまた、ピックアップモジュール４４ａから少なくとも１つのピックアップ信号を受信し、少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号５２を生成するように構成された測定モジュール５０を備え、測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信し、無線周波数出力信号の電力を調整するように構成された調整モジュール５４をさらに備える。コントローラ４６は、信号５６によって無線周波数生成モジュールを調整して、電力増幅器４２ａ、４２ｂに駆動信号を提供するためのキャリア信号ｆａ、ｆｂ、ｆｃを発生させるように構成されている。好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器（例えば４２ｂ）は、マルチバンド電力増幅器である。好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器（例えば４２ａ）は、ブロードバンド電力増幅器である。
好ましくは、調整モジュール５４は、複数の制御素子５４ａ、５４ｂ、５４ｃを備える。第１制御素子５４ａは、第１ピックアップモジュール４４ａによって生成されたピックアップ信号に基づく測定信号５２を受信するように構成されている。第１制御素子は、ピックアップ信号を、期待される値または値の範囲と比較する。測定信号５２の状態（大きさ、位相シフト、周波数オフセット、高調波コンテンツ、変化率）が予想される場合、第１制御素子５４ａは、対応するキャリア信号（複数可）を調整しない（変更しない）。
第１測定信号５２の状態が予想されない場合、第１制御素子は、対応するキャリア信号ｆａまたはキャリア信号ｆｂおよびｆｃを変化させることによって、信号発生器４８を調整する。この変化は、例えば、大きさ、位相、または周波数オフセットの変化であってもよい。キャリア信号の変化に伴い、第１電力増幅器４２ａおよび／または第２電力増幅器４２ｂを駆動する駆動信号が変化し、ＲＦ電力ＲＦＯＵＴ１またはＲＦＯＵＴ２の出力が変化することになる。ＲＦＯＵＴ１とＲＦＯＵＴ２は異なる周波数の電力信号に対応しているので、無線周波数発生器は選択された周波数で、または拡張された周波数範囲で調整することができる。例えば、マルチバンド電力増幅器４２ｂとナローバンド電力増幅器４２ａの組み合わせで、無線周波数発生器の周波数スペクトルと電力レベルを有利に調整することができる。
図３の実施形態では、１つの駆動信号は、２つ以上のナローバンドキャリア信号ｆｂおよびｆｃを含む。
図２を用いて説明した態様と同様に、図３の無線周波数発生器を用いて制御ループを実装することができる。コントローラ４６の制御ループは、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイなどのプログラマブルロジックなどのデジタル処理素子、またはアナログ制御回路として実装することができる。
さらに多くの電力増幅器を使用すれば、無線周波数発生器の出力周波数スペクトルの選択肢が増えるため、アプローチは図示した２つの電力増幅器に限定されない。電力増幅器の数が多ければ、プラズマ処理チャンバまたは他の無線周波数用途のための出力電力（電力および周波数の）をより細かく制御することができる。
図４は、マルチ増幅器ＲＦ発生器４０のさらなる実施形態を示している。図４において、図２または図３のものと共通して説明される特徴は、同様の参照数字を有する。
図４は、第１の４２ａ、第２の４２ｂ、および第ｍの４２ｍの電力増幅器をさらに含む電力増幅器モジュール４１を含む、マルチ増幅器ＲＦ発生器４０の実施形態を示す。任意で、電力増幅器の１つ以上は、無線周波数生成モジュール４８によって生成された２つ以上のキャリア信号からなる駆動信号によって駆動されるマルチバンド電力増幅器である。
あるいは、各電力増幅器はナローバンドであり、例えば、第１電力増幅器４２ａは、１３．５６ＭＨｚの中心周波数に最適化され、第２電力増幅器４２ｂは、２７．１２ＭＨｚの中心周波数に最適化され、第３電力増幅器は６０ＭＨｚの中心周波数に最適化されている。このような周波数値は指標であり、当業者であれば、異なるＲＦ発生器の用途に応じて異なるものを使用することができるであろう。
図４の実施形態では、各電力増幅器は、それぞれ個別のＤＣ電源５５ａ、５５ｂ、・・・、５５ｍによって供給される。あるいは、電力増幅器の１つまたは複数が、共有のＤＣ電源から供給される。
コントローラ４６が、マイクロコントローラ、またはデジタルシグナルプロセッサ、および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイなどのプログラマブルロジックなどのデジタル処理素子として実装される上述の実施形態では、コントローラが実行する処理を定義するために、コンピュータコードまたはフィールドプログラマブルゲートアレイの論理定義が使用されてもよい。コンピュータコードは、コントローラが上述の制御機能を実行するように構成されるように、ＲＦ発生器の起動時にそれぞれのデジタル処理要素にロードされる。
上述の実施形態で論じたコントローラ４６の信号発生器４８は、信号をネイティブに生成してもよい。あるいは、信号発生器４８は、信号発生器４８がアナログ信号発生器を制御するように、１つまたは複数のアナログ信号発生器回路（図示せず）に接続されていてもよい。
このように、第４の態様によれば、コントローラ４６を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供される。
第５の態様によれば、第４の態様のコンピュータプログラム要素を含むコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。
一般に、上述の実施形態は、１つの増幅器からｍ数の増幅器（ｍはｎと等しいか小さい）の間に分配される２つ以上（最大ｎ）のキャリア信号を生成する無線周波数信号生成モジュール４８を有する１つのコントローラ４６を有するＲＦ発生器に関する。増幅された各信号は無線周波数発生器の出力に供給され、各信号は対応するピックアップモジュール４４（方向性結合器、Ｖ／Ｉプローブなど）に接続される。コントローラ４６は、マルチチャンネル測定モジュール５０、無線周波数生成モジュール４８、および調整モジュール５４から構成され、個々の電力増幅器を駆動するためのキャリア信号を生成することにより、複数の電力増幅器の電力を調整する。制御ループは、無線周波数発生器の出力で最適な電力と周波数スペクトルを提供するために実装される。
各信号は、周波数、振幅、および位相で定義される。電力増幅器は、ナローバンド、マルチ、またはブロードバンド増幅器を指すことができる。
各電力増幅器４４は、個別のＤＣ電圧供給５５を供給するか、電力増幅器のサブセットとＤＣ電圧供給を共有することができ、必要なＤＣ電圧供給の数、およびＡＣ電源からＤＣ電圧供給を得るために（必要な）ＡＣ回路の数を節約することができる。
好ましくは、電力増幅器の出力電力の制御は、（ｉ）各電力増幅器に電力を供給するＤＣ電圧の制御、（ｉｉ）各電力増幅器を駆動するために使用されるキャリア信号の周波数、位相および／または振幅の制御、または（ｉｉｉ）（ｉ）および（ｉｉ）の両方の組み合わせによって達成される。
要約すると、実施形態の組み合わせは、例示的な目的のためだけに提供される少なくとも以下の任意のケースを含む。
少なくとも第１および第２駆動信号がナローバンド信号であるため、無線周波数発生器のコントローラの無線周波数生成モジュールによって生成された個々のキャリア信号を用いて生成することができる無線周波数発生器。
１つの駆動信号が１つのパワーアンプに供給される無線周波数発生器であって、駆動信号は、無線周波数発生器のコントローラの無線周波数発生モジュールによって生成された２つのキャリア信号の算術的な組み合わせである。
駆動信号が、広い周波数範囲に様々なキャリア信号からなるブロードバンド信号を提供し、電力増幅器モジュールのブロードバンド電力増幅器によって増幅される無線周波数発生器。
第１ナローバンド駆動信号が第１ナローバンド電力増幅器によって増幅され、第２のマルチバンド駆動信号が第２マルチバンド電力増幅器によって増幅される無線周波数発生器。
第１ナローバンド駆動信号が第１ナローバンド電力増幅器チャネルで増幅され、第２ブロードバンド駆動信号が第２ブロードバンド増幅器で増幅される無線周波数発生器。
第１マルチバンド駆動信号、第２ブロードバンド駆動信号、第３ナローバンド駆動信号が以下のように増幅される無線周波数発生器であって、第１マルチバンド駆動信号は、第１マルチバンド増幅器で増幅される。第２ブロードバンド駆動信号は、ブロードバンド増幅器で増幅され、第３ナローバンド駆動信号は、第３ナローバンド増幅器で増幅される。
発生器は、多くの異なる方法で出力を組み合わせてもよい。例えば、発生器は、２つのナローバンドＲＦ電力信号を結合された出力に同時に適用するように構成されてもよい。あるいは、発生器は、ナローバンド電力信号の適用を交互に行うように構成されてもよい。
図５は、上述した実施形態による発生器７０と、発生器から２つ以上のＲＦ信号を受信するように構成された半導体処理モジュール７２とを備えるプラズマ処理システム６８を示している。
半導体処理モジュールは、例えば、シリコンウェハをプラズマ処理（プラズマエッチング、またはプラズマ蒸着）するためのプラズマチャンバ７２を備えている。したがって、プラズマチャンバは、シリコンウェハの近傍に処理ガスを封入することができるガス密閉型のモジュールである。プラズマチャンバには、ウェハ搬送装置と嵌合可能な密閉式の開口部が設けられている。適当な位置に第１及び第２の電極を設ける。第１及び第２の電極は、発生器７０に接続されている。発生器は、例えば高出力同軸コネクタを介してＲＦ発生器に接続されている。高出力ＲＦ信号は、第１電極と第２電極との間に急速に変化する電界を誘導し、これにより、適切な処理ガスの存在下で、処理プラズマを形成することが可能となる。
図６は、第３の態様による発生器コントローラを動作させる方法を示す。この方法は、以下を含む。
無線周波数生成モジュールを使用して、異なる周波数の少なくとも２つのキャリア信号８０を生成し、電力増幅器モジュールに少なくとも１つの駆動信号を供給８０すること。
少なくとも１つの無線周波数出力信号を測定８２し、少なくとも１つのピックアップモジュールから少なくとも１つのピックアップ信号を受信するように構成されたコントローラの測定モジュールを使用して、少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号を生成すること。
測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信するように構成された規制モジュールを使用して、少なくとも１つの無線周波数出力信号のパワーを調整８４すること。
好ましくは、コントローラの調節モジュールは、コントローラの測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信し、無線周波数信号生成モジュールを調整して、少なくとも１つの測定信号に基づいて、２つ以上のキャリア信号のうちの少なくとも１つの振幅、位相、および／または周波数を変更する。
好ましくは、コントローラは、測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信し、少なくとも１つの測定信号に基づいて、少なくとも１つの電力増幅器のゲインを調整する。
好ましくは、コントローラは、測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信し、少なくとも１つの電力増幅器のＤＣ供給電圧を調整する。
好ましくは、無線周波数信号生成モジュールは、２つ以上のキャリア信号を生成し、マルチバンドまたはブロードバンド電力増幅器である少なくとも１つの電力増幅器にマルチキャリア駆動信号を供給するようにさらに構成される。
好ましくは、電力増幅器モジュールは、発生器のＲＦ出力の総数に対応する総数の電力増幅器をさらに備える。
好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器は、ブロードバンド電力増幅器であり、第２電力増幅器は、ナローバンド電力増幅器であり、無線周波数信号生成モジュールは、複数のキャリア信号およびこれらのキャリア信号の複数の駆動信号を生成し、少なくとも１つの駆動信号は、マルチキャリアであり、少なくとも１つの駆動信号は、シングルキャリアである。
好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器および第２電力増幅器は、共通の供給電圧を共有する。
好ましくは、少なくとも１つの電力増幅器および第２電力増幅器は、それぞれ、第１および第２供給電圧によって電力供給される。
好ましくは、発生器の外部インタフェースは、少なくとも１つのピックアップモジュールによって得られた値からなるデータを出力する。
好ましくは、コントローラは、少なくとも２つのキャリア信号間の時間同期を制御する。
特に、少なくとも２つのＲＦ出力に供給される２つのＲＦ電力信号の２つの位相は、位相ロックすることができる。
好ましくは、コントローラは、少なくとも２つのキャリア信号間の周波数同期を制御する。
好ましくは、コントローラは、第１ピックアップモジュールの障害事象を検出し、障害事象の検出に基づいて、第１ＲＦ出力信号の電力を調整する。
好ましくは、障害事象は、プラズマシステムにおけるアーク事象である。
本発明の前述の詳細な説明において少なくとも１つの例示的な態様が提示されたが、膨大な数の変形例が存在することが理解されるべきである。特に、電力増幅器は、単一の増幅器段、直列の複数の増幅器、および／または並列の複数の増幅器から構成されると考えることができる。また、例示的な態様または例示的な態様は例示に過ぎず、本発明の範囲、適用性、または構成をいかなる方法でも限定することを意図していないことを理解すべきである。むしろ、前述の詳細な説明は、本発明の例示的な態様を実施するための便利なロードマップを当業者に提供するものである。添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な側面に記載された要素の機能および配置に様々な変更を加えることができることを理解されたい。

Claims (26)

  1. 少なくとも１つの電力増幅器を備える電力増幅器モジュールと、
    少なくとも１つのピックアップ信号を生成するために、前記少なくとも１つの電力増幅器の出力に接続された少なくとも１つのピックアップモジュールと、
    前記少なくとも１つの増幅器のそれぞれの出力に接続され、少なくとも１つの無線周波数出力信号を出力するように構成された少なくとも１つの出力と、
    コントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記少なくとも１つのピックアップ信号を受信し、当該少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて少なくとも１つの測定信号を生成するように構成された測定モジュールと、
    異なる周波数の２つ以上のキャリア信号を生成し、前記電力増幅器モジュールへの入力として少なくとも１つの駆動信号を供給するように構成された無線周波数信号生成モジュールと、
    前記少なくとも１つの測定信号を受信し、前記少なくとも１つの測定信号に基づいて、前記少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整するように構成された調整モジュールと、を備える、無線周波数発生器。
  2. 前記コントローラは、前記測定信号に基づいて、前記２つ以上のキャリア信号のうちの振幅及び／又は位相を調整することにより、前記少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整するように構成される、請求項１に記載の無線周波数発生器。
  3. 前記調整モジュールは、前記無線周波数信号生成モジュールによって生成された２つ以上のキャリア信号の振幅及び／又は位相を調整することにより、前記少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整するように構成される、請求項１に記載の無線周波数発生器。
  4. 前記電力増幅器モジュールは、少なくとも第２電力増幅器をさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  5. 前記調整モジュールは、少なくとも２つの独立した調整ループで動作するように構成されている、請求項４に記載の無線周波数発生器。
  6. 前記電力増幅器モジュールの少なくとも２つの電力増幅器は、共通のＤＣ電源電圧で動作するように構成されている、請求項４に記載の無線周波数発生器。
  7. 前記電力増幅器モジュールの少なくとも２つの電力増幅器は、別々のＤＣ電源電圧で動作するように構成されている、請求項４に記載の無線周波数発生器。
  8. 前記電力増幅器モジュール、前記少なくとも１つのピックアップモジュール、及び前記コントローラは、共通の筐体内に実装されている、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  9. 第１の筐体と、前記第１の筐体から物理的に分離された第２の筐体とをさらに備え、前記第１の筐体は、少なくとも２つの電力増幅器のうちの第１電力増幅器を構成し、前記第２の筐体は、少なくとも２つの電力増幅器のうちの第２電力増幅器を構成する、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  10. 前記コントローラは、前記電力増幅器モジュールの少なくとも１つの電力増幅器のＤＣ電源電圧を調整するようにさらに構成される、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  11. 前記無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、前記無線周波数発生器の出力の数に対応する、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  12. 前記無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、前記ピックアップモジュールの数に対応する、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  13. 前記無線周波数信号生成モジュールで生成されるキャリア信号の数は、前記電源増幅モジュールの電源増幅器の数に対応する、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  14. 前記電力増幅器モジュールの少なくとも１つの電源増幅器は、前記無線周波数信号生成モジュールで生成された少なくとも２つのキャリアで構成されるマルチキャリア駆動信号で駆動されるように構成されたブロードバンド又はマルチバンドの電力増幅器である、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  15. 前記コントローラは、前記２つ以上のキャリア信号の位相を同期させる手段をさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  16. 前記無線周波数発生器の少なくとも１つの出力における前記無線周波数出力電力を、他のＤＣ及び／又は他の中周波数及び／又は他の無線周波数発生器と同期させるための外部インタフェースをさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  17. 共通のＡＣ入力回路をさらに備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  18. 前記少なくとも１つの無線周波数出力信号は、少なくとも１００Ｗ、又は少なくとも２００Ｗ、又は少なくとも２５０Ｗの電力を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  19. 前記少なくとも１つの無線周波数出力信号は、０．１ＭＨｚ～２００ＭＨｚの範囲の周波数を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  20. 前記無線周波数発生器の少なくとも１つの出力は、プラズマ処理システムに接続されている、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  21. 前記コントローラは、前記ＲＦ出力の少なくとも１つにおける障害事象を検出し、前記ピックアップモジュールにおける前記障害事象の検出に基づいて、前記出力信号の１つ以上を調整するように構成されている、先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器。
  22. 前記障害事象は、アーク事象である、請求項２１に記載の無線周波数発生器。
  23. 先行する請求項のいずれか一項に記載の無線周波数発生器と、
    前記無線周波数発生器からのＲＦ出力信号を受信するように構成された半導体処理装置と、を備える、プラズマ処理システム。
  24. 無線周波数生成モジュールを用いて異なる周波数の少なくとも２つのキャリア信号を発生させ、電力増幅器モジュールに少なくとも１つの駆動信号を供給し、
    少なくとも１つの無線周波数出力信号を測定し、少なくとも１つのピックアップモジュールから少なくとも１つのピックアップ信号を受信するように構成されたコントローラの測定モジュールを使用して、当該少なくとも１つのピックアップ信号に基づいて、少なくとも１つの測定信号を生成し、
    前記測定モジュールから少なくとも１つの測定信号を受信するように構成された調整モジュールを使用して、少なくとも１つの無線周波数出力信号の電力を調整する、無線周波数発生器コントローラを動作させる方法。
  25. プロセッサによって実行されると、請求項２４に記載の方法を実行する命令を含む、コンピュータプログラム要素。
  26. 請求項２５に記載のコンピュータプログラム要素を含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004064460A1 (ja) * 2003-01-16 2004-07-29 Japan Science And Technology Agency 高周波電力供給装置およびプラズマ発生装置
US20060031273A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 Malcolm Drummond Tunable multi-phase-offset direct digital synthesizer
US20100224321A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma reactor having rf phase control and methods of use thereof
JP2010219026A (ja) * 2009-02-05 2010-09-30 Mks Instruments Inc 無線周波数電力制御システム
JP2011216369A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Daihen Corp 高周波電源装置
JP2013528969A (ja) * 2010-04-02 2013-07-11 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド マルチチャンネル高周波発生器
JP2015043421A (ja) * 2003-05-28 2015-03-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 振幅変調された高周波エネルギーを使用してゲート誘電体をプラズマ窒化するための方法及び装置
JP2017539066A (ja) * 2014-12-19 2017-12-28 トゥルンプフ ヒュッティンガー スプウカ ズ オグラニショナ オドポヴィヂャルノスツィアＴＲＵＭＰＦ Ｈｕｅｔｔｉｎｇｅｒ Ｓｐ． ｚ ｏ． ｏ． プラズマプロセスの電力供給中に発生するアークを検出する方法、プラズマ電源のための制御ユニット、及び、プラズマ電源
US20180330921A1 (en) * 2017-05-10 2018-11-15 Mks Instruments, Inc. Pulsed, Bidirectional Radio Frequency Source/Load

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101287327B (zh) 2007-04-13 2011-07-20 中微半导体设备(上海)有限公司 射频功率源系统及使用该射频功率源系统的等离子体反应腔室
IES20100241A2 (en) * 2010-04-21 2011-10-26 Impedans Ltd Sensing of process parameters
US9030101B2 (en) 2012-02-22 2015-05-12 Lam Research Corporation Frequency enhanced impedance dependent power control for multi-frequency RF pulsing
US8952765B2 (en) * 2012-03-23 2015-02-10 Mks Instruments, Inc. System and methods of bimodal automatic power and frequency tuning of RF generators
US9336995B2 (en) 2013-04-26 2016-05-10 Mks Instruments, Inc. Multiple radio frequency power supply control of frequency and phase
CN112787536A (zh) * 2014-12-12 2021-05-11 株式会社达谊恒 高频电源
US9596744B2 (en) * 2015-03-31 2017-03-14 Lam Research Corporation Radio frequency generator having multiple mutually exclusive oscillators for use in plasma processing
US10395895B2 (en) * 2015-08-27 2019-08-27 Mks Instruments, Inc. Feedback control by RF waveform tailoring for ion energy distribution
US9954508B2 (en) * 2015-10-26 2018-04-24 Lam Research Corporation Multiple-output radiofrequency matching module and associated methods

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004064460A1 (ja) * 2003-01-16 2004-07-29 Japan Science And Technology Agency 高周波電力供給装置およびプラズマ発生装置
JP2015043421A (ja) * 2003-05-28 2015-03-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 振幅変調された高周波エネルギーを使用してゲート誘電体をプラズマ窒化するための方法及び装置
US20060031273A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 Malcolm Drummond Tunable multi-phase-offset direct digital synthesizer
JP2010219026A (ja) * 2009-02-05 2010-09-30 Mks Instruments Inc 無線周波数電力制御システム
US20100224321A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-09 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma reactor having rf phase control and methods of use thereof
JP2011216369A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Daihen Corp 高周波電源装置
JP2013528969A (ja) * 2010-04-02 2013-07-11 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド マルチチャンネル高周波発生器
JP2017539066A (ja) * 2014-12-19 2017-12-28 トゥルンプフ ヒュッティンガー スプウカ ズ オグラニショナ オドポヴィヂャルノスツィアＴＲＵＭＰＦ Ｈｕｅｔｔｉｎｇｅｒ Ｓｐ． ｚ ｏ． ｏ． プラズマプロセスの電力供給中に発生するアークを検出する方法、プラズマ電源のための制御ユニット、及び、プラズマ電源
US20180330921A1 (en) * 2017-05-10 2018-11-15 Mks Instruments, Inc. Pulsed, Bidirectional Radio Frequency Source/Load

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