JP4755566B2 - 高周波プラズマ供給装置の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法およびプラズマエネルギーをプラズマ負荷に供給するための高周波プラズマ供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波プラズマ供給装置の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法、並びに高周波プラズマ供給装置に関する。ここでこの方法は以下のステップを有する：
ａ．少なくとも１つの第１の高周波エネルギー信号および第２の高周波エネルギー信号を、それぞれ高周波ジェネレータによって生成する；
ｂ．少なくとも２つの高周波エネルギー信号を、高周波エネルギー信号の位相位置および／またはレベル（振幅）に依存して、結合された高周波エネルギーに結合させ；
ｃ．結合された高周波エネルギーを、プラズマ負荷に供給されるプラズマエネルギーと、補償負荷に供給される補償エネルギーとに分ける。

プラズマ供給装置および／またはプラズマ供給装置内に配置された高周波ジェネレータに対しては、製造者によって定格出力が示される。ここで、個々の高周波ジェネレータの定格出力の合計は、プラズマ供給装置の定格出力をあらわしている。

高周波ジェネレータ、ひいては高周波プラズマ供給装置が、その定格出力の一部分の場合には、動作が非常に困難になり得ることが既知である。これは、コントロールできない変動の傾向にあり、正確な補償エネルギーに閉ループ制御するのは困難である。主に、高周波ジェネレータの製造者によって、下方のエネルギー境界も提示される。この下方エネルギー境界を下回ると、高周波ジェネレータは信頼性がなくなる、または必要とされる精度で作動されない。これは例えば定格出力の１０％の値であり得るが、値が低い場合には例えば約１％である。高周波ジェネレータの下方エネルギー境界の下方の合計はここでは、例えばプラズマ供給装置の下方のエネルギー境界内で生じる。

下方エネルギー境界下方でのプラズマ供給装置の作動に対しては、付加的な抵抗にエネルギーの第１の部分を供給し、エネルギーの残りの部分を負荷に供給し、このようにして高周波ジェネレータを、自身の下方エネルギー境界の上方で作動させることが公知である。このために、抵抗を負荷に対して直列にまたは並列に接続することができる。下方のエネルギー境界を下回った小さいエネルギーの場合には、この手法は主に有用な結果をもたらす。負荷に供給されるエネルギーが定格領域の方向において上昇した場合、この抵抗は別個にされなければならない。そうしなければ、この抵抗に非常に高いエネルギーが供給されるであろう。このことは大きい損出および高い冷却コストを意味するであろう。抵抗は公知の実施形態では閉ループ制御可能ではないので、抵抗は急激に別個にされなければならない。従ってさらなるエネルギー領域の継続的な通過は可能ではない。

高周波プラズマ供給装置がさらなるエネルギー領域において非常に正確に調整されることが要求される。このようなエネルギー領域は継続的に通過されなければならない。

従って本発明の課題は、高周波プラズマ供給装置がさらなるエネルギー領域において非常に正確に調整されることに関して対処を行う方法および装置を供給することである。

設定された下方のエネルギー境界と設定された定格出力の間の領域におけるプラズマエネルギーの場合、結合された高周波エネルギーの僅かな部分が補償エネルギーであり、設定された下方のエネルギー境界を下回るプラズマエネルギーの場合、結合された高周波エネルギーの主な部分が補償エネルギーであるように、高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置を開ループ制御および／または閉ループ制御するステップを含む、高周波プラズマ供給装置の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法によって解決される。また、プラズマエネルギーをプラズマ負荷に供給するための高周波プラズマ供給装置であって、第１の高周波エネルギー信号および第２のエネルギー信号を形成する少なくとも２つの高周波ジェネレータと、少なくとも１つの結合素子と、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置を含み、結合素子内では、２つの高周波エネルギー信号から結合された高周波エネルギーが生成され、ここで少なくとも１つの結合素子にはプラズマ負荷および補償負荷が接続可能であるまたは接続されており、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は高周波ジェネレータを開ループ制御および／または閉ループ制御する形式のものにおいて、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は、上述の方法を高周波実行するように調整されている、プラズマエネルギーをプラズマ負荷に供給するための高周波プラズマ供給装置によって解決される。

上述の課題は、高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置の開ループ制御および／または閉ループ制御が、設定された下方エネルギー境界と設定された定格出力の間の領域におけるプラズマエネルギーに対して、結合高周波エネルギーの僅かな部分が補償エネルギーであり、設定された下方エネルギー境界を下回るプラズマエネルギーに対しては、結合高周波エネルギーの主な部分が補償エネルギーであるように行われる、冒頭に記載した方法によって解決される。この方法によってプラズマ供給装置を、さらなるエネルギー領域にわたって、殊に下方エネルギー境界を下回る作動時にも、安定して作動させることが可能になる。より大きいエネルギー領域が問題なくカバーされ、実質的に継続して通過される。ここでは、複数の高周波エネルギージェネレータが有利には次のように駆動制御される。すなわち、全ての高周波エネルギージェネレータがほぼ同じ高周波エネルギーを出力するように駆動制御される。

プラズマ負荷は、（例えばプラズマによる基板の析出、エッチングまたは処理、ないしはこのチャンバ内で行われるプラズマ処理のための）真空プラズマ処理チャンバまたは、ガラスレーザにおけるレーザ励起であり得る。

本発明の枠内では、高周波とは、１〜３０ＭＨｚの間の領域内の周波数であると理解されたい。プラズマ負荷の場合に有利な周波数は、１３ＭＨｚおよび２７ＭＨｚである。

有利には、設定された下方エネルギー境界と、設定された定格出力の間の領域内のプラズマエネルギーに対しては、設定された下方エネルギー境界を下回るプラズマエネルギーの場合よりも、僅かな補償エネルギーが調整される。下方エネルギー境界は例えば、定格出力に依存して設定される。例えば下方エネルギー境界としては、定格出力の０．１％〜２０％の領域におけるエネルギーが設定される。有利には、下方エネルギー境界は、例えば定格出力の１０％として設定される。

特に有利には次の方法の形態が有利である。ここでは、高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相が、殊に定格出力の領域内での高周波プラズマ供給装置の作動時に調整される。これは高周波エネルギージェネレータの直流電流供給および／または直流電圧供給が開ループ制御および／または閉ループ制御されることによって行われる。このような方法によって、プラズマエネルギーのレベルが、殊に下方エネルギー境界を上回るエネルギー領域において容易に調整される。最も容易には、ちょうど２つの高周波ジェネレータおよび結合素子が、高周波エネルギー信号を加算するために存在する。各高周波ジェネレータの定格出力は例えば１．５ｋＷであり、これらは例えば両方とも１３．５６ＭＨｚで作動する。その定格出力の１０％を下回る領域において高周波プラズマ供給措置が機能している場合には、この２つの高周波ジェネレータの位相位置およびレベルは次のように調整される。すなわち、できるだけ、結合された高周波エネルギーの全てがプラズマ負荷に供給されるように調整される。これは定格出力の場合には３ｋＷである。エネルギー開ループ制御は例えば高周波ジェネレータの直流電流供給または直流電圧供給の開ループ制御によって行われる。高周波プラズマ供給装置が、その定格出力の１０％を下回る領域において、すなわち３００Ｗのプラズマエネルギーを下回って作動する場合には、プラズマエネルギーの開ループ制御は有利にはもはや強制的に、高周波ジェネレータの高周波エネルギー信号のレベルの開ループ制御によって（例えば直流電圧供給または直流電流供給の開ループ制御によって）行われるのではなく、有利には、主に２つの高周波ジェネレータの相互の位相位置の開ループ制御によって行われる。

有利には、高周波ジェネレータ内のスイッチング素子が駆動制御されることによって、高周波エネルギー信号が形成される。スイッチング動作において作動する高周波ジェネレータは特に低損失であり、従って比較的大きなエネルギーに対して有利に使用される。スイッチング動作において作動する高周波ジェネレータは公知である。たとえばクラスＤ（フルブリッジまたはハーフブリッジ）またはクラスＥ、Ｆ増幅器またはこれらを組み合わせたものである。この様式の高周波ジェネレータは、１つまたは複数のスイッチング素子と、出力側回路を有している。スイッチング素子は、スイッチング周波数のスイッチング信号によってスイッチオンおよびスイッチオフされる。

出力側回路は実質的に２つのタスクを有している：１つ目は、高周波エネルギー信号のフィルタリングである。従って実質的にスイッチング周波数だけが出力側に達する。２つ目は、スイッチング素子の損失の少ないスイッチングを可能にすることある。個々の高周波ジェネレータの出力エネルギーは、例えば、直流電圧供給または直流電流供給によって開ループ制御される。スイッチング動作で作動する高周波ジェネレータは、１ＭＨｚを上回る周波数の場合に通常は、スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴによって作動する。このようなＭＯＳＦＥＴは出力側容量Ｃｏｓｓを有する。この容量は、非線形に、ドレイン端子とソース端子の間でＭＯＳＦＥＴの出力側での電圧に依存する。出力側電圧が高い場合には（例えば１００Ｖよりも大きい）、この容量は僅かにのみ、増大する電圧に伴って緩やかに下降せ、出力側電圧が低い場合には（例えば４０Ｖよりも小さい）、この容量は、電圧が下降する場合に非常に強く上昇し、電圧が大きい場合の値より、累乗ぶん（例えばファクタ１００、１０００）だけ大きくなる。これは、電圧が小さい場合に、スイッチング動作で作動している高周波ジェネレータの作動を複雑にする。これは殊に、高周波ジェネレータが元来、電圧が大きい場合の動作用に設計されている場合である。なぜなら、容量は常にスイッチング動作で作動している高周波ジェネレータの出力側回路に作用するからである。しかし、回路内の値が非常に著しく変わる場合、これは出力側回路の特性を変え、自身の２つのタスクをもはや実行することができない、またはもはや正しく実行することができない。これによってエネルギー調整は、定格出力に対して出力側エネルギーが低い場合に非常に複雑になる。しかし真空プラズマプロセスでの多くの用途に対して、非常に幅の広いエネルギー領域に亘って非常に正確なエネルギー調整が必要とされる。これは殊に、高周波プラズマ供給装置の定格出力よりもエネルギーが非常に小さい場合も必要とされる。付加的な問題は、電圧が小さい場合の変化ｄＣ／ｄＵが非常に大きいということである。これは出力側回路の特性の非線形性を生じさせてしまう。

このような説明によって、下方エネルギー境界に対する値が通常の場合に固定して定格出力の約１０％に位置しているのではなく、所望の定格出力および所望の最低補償エネルギーに依存して、定格出力の０．１％〜２０％の領域において変化することが明らかである。スイッチング動作で作動している高周波ジェネレータの場合には、出力側容量の非線形性およびスイッチング素子での最大電圧にも依存する回路の公差、周波数の公差、エネルギーの公差等が重要となる。

スイッチング素子が位相シフト方法で駆動制御されることによって、特に容易に、高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相を調整することができる。高周波ジェネレータは例えば２つのハーフブリッジを有している。これはらそれぞれ、交互にスイッチングする２つの素子から成る。このスイッチング素子を駆動制御することによって、ハーフブリッジの位相位置、ひいては高周波ジェネレータのエネルギー側でのエネルギーが調整される。エネルギー閉ループ制御のこのような原則でも、非常に小さいエネルギーはまだ不十分な精度でしか調整されない。すなわち、補償負荷に供給されるべきエネルギーの開ループ制御および／または閉ループ制御は、高周波エネルギー信号のこのような形成方法の場合にも、全体的な高周波プラズマ供給装置を確実に作動させるために有利である。

高周波ジェネレータの直流電流供給および／または直流電圧供給が開ループ制御されるおよび／または閉ループ制御されることによって結合高周波エネルギーの大まかな調整を行う場合に、高周波ジェネレータの位相シフト開ループ制御を行うことによって、結合高周波エネルギーの微調整を行うのは殊に有利である。これによって、高周波プラズマ供給装置の動作に対して、下方エネルギー境界の上方でも下方でもプラズマエネルギーを非常に高い精度で調整することが可能になる。付加的に、個々の高周波ジェネレータをスイッチオフして、残っている高周波ジェネレータをそれ固有の下方エネルギー境界の上方で作動させることが可能である。殊に、高周波プラズマ供給装置の出力側エネルギーを、下方エネルギー境界の下方での動作時に、主にエネルギー分割を介して調整することができる。

有利な方法の形態では、高周波エネルギー信号が９０°ハイブリッドにおいて、殊に３ｄＢ結合器において結合される。このような結合器を使用することによって、プラズマ負荷でのエラー整合時の多重反射を回避することができる。これは、９０°ハイブリッドに接続されたジェネレータが効果的に保護されることを意味する。さらに、９０°ハイブリッドによって、エネルギーが低い場合のエネルギー閉ループ制御が可能になる。例えば９０°ハイブリッドのように、エネルギー結合器が幾つかある場合には、高周波エネルギー（入力）信号の結合は次のことを意味する。すなわち、結合された高周波エネルギーとしての加算された高周波エネルギーへの高周波エネルギー信号の追加を意味する。この場合には、加算された高周波エネルギーは、高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置に応じて、２つの高周波エネルギー（出力）信号に分けられる。

２つより多くの高周波エネルギー信号が生成される場合には、より大きなプラズマエネルギーが生成され得る。ここではそれぞれ２つの高周波エネルギー信号が、１つの結合高周波エネルギー信号に結合される。高周波エネルギー信号の結合ないし追加は有利には結合素子内で行われ、これによって有利には複数の補償負荷も設けられ、相応に複数の補償エネルギーが生成される。ここで結合素子内では有利はそれぞれ２つの高周波エネルギー信号が結合される。複数の結合素子はカスケード接続され、カスケードの終端部にて高周波エネルギー信号が生成される。これはプラズマ負荷に供給されるべきプラズマエネルギーである。

有利には少なくとも１つの高周波エネルギーをあらわす大きさが測定される。ここでは、高周波エネルギー信号またはこれをあらわす大きさが、少なくとも１つの高周波ジェネレータの出力側で測定されることが可能である。択一的または付加的に、プラズマエネルギーおよび／または補償エネルギーをあらわす大きさが検出される。高周波エネルギーをあらわす大きさとして、エネルギー自体または電圧および／または電流が検出される。

ある方法の形態では、高周波エネルギーをあらわす大きさは、測定された高周波エネルギーまたは他の高周波エネルギーを閉ループ制御するために使用される。従って例えば、高周波ジェネレータ内で測定された大きさは、ジェネレータから出力された高周波エネルギーを閉ループ制御するために使用される。さらに、１つまたは複数の高周波ジェネレータの高周波エネルギーを閉ループ制御するために、検出されたプラズマエネルギーを使用することが可能である。測定された高周波エネルギーをあらわす大きさは、ここでは有利には開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置に供給される。

本発明の構成では、インピーダンス整合が行われる。インピーダンス整合は有利にはプラズマ負荷とプラズマ供給装置との間で実行される。

本発明の枠内には、さらに、プラズマ負荷にプラズマエネルギーを供給する高周波プラズマ供給装置が入る。これは、第１および第２の高周波エネルギー信号を生成する少なくとも２つの高周波ジェネレータと、少なくとも１つの結合素子と、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置を有する。結合素子内では、２つの高周波エネルギー信号から結合された高周波エネルギーが形成され、ここでは少なくとも１つの結合素子にプラズマ負荷と補償負荷が接続可能である、または接続されている。開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は高周波ジェネレータを開ループ制御および／または閉ループ制御する。ここで開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は、上述した方法および／またはこの方法の別形態を実行するように構成されている。このような装置によって、上述した利点が得られる。

ここで特に有利には、この方法をハードウェア、ファームウェアおよび／またはソフトウェア内に実装できる。ハードウェア内への実装の利点は、迅速な、無段階的なエネルギー閉ループ制御を行うことができるということである。ファームウェアまたはソフトウェア内への実装時には、開ループ制御ないし閉ループ制御は容易に構成可能であり、メンテナンスコストが低い場合に、確実かつ低コストで調整可能である。

有利な実施形態では、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は、第１の開ループ制御部と第２の開ループ制御部を有している。ここでこの第１の開ループ制御部は、下方エネルギー境界の上方での結合された高周波エネルギーに対するエネルギー分割を開ループ制御する。第２の開ループ制御部は、下方エネルギー境界の下方での結合された高周波エネルギーに対するエネルギー分割の開ループ制御をする。ここで第１の開ループ制御部は殊に高周波ジェネレータの直流供給の開ループ制御に対して、および／または位相シフト開ループ制御に対して効果的である。第２の開ループ制御部は、高周波ジェネレータの位相位置の制御に対して効果的である。

ここで第２の開ループ制御部は、結合された高周波エネルギーの主な部分を補償負荷に分る。これは殊に結合された高周波エネルギーの１０％を上回り、有利には２０％を上回る。

結合素子が９０°ハイブリッドとして、殊に３ｄｂ結合器として構成されるのは特に有利である。このような結合素子によって、冒頭に記載した、抵抗の追加接続および分断を省くことができる。さらに、９０°ハイブリッドによって、高周波ジェネレータにネガティブに作用する多重反射が回避される。

２つより多くの高周波ジェネレータおよび少なくとも２つの、殊にカスケード接続された結合素子が設けられている場合には、より大きなエネルギースペクトルをカバーすることができ、より高い定格出力が得られる。これに加えて、９０°ハイブリッドの各カスケード接続を有するプラズマ負荷へのエラー整合時にノイズ抑圧が何倍かに高められる。

高周波エネルギーをあらわす大きさを測定する少なくとも１つの測定装置が設けられている場合には、設定されたエネルギー値に基づくエネルギーの開ループ制御だけでなく、閉ループ制御も行われる。なぜならフィードバック結合が可能だからである。従って測定装置は有利には開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置と関連している。

本発明の別の有利な構成では、少なくとも１つのＤＣ電流供給が高周波ジェネレータ用に設けられている。これは開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置によって開ループ制御および／または閉ループ制御される。これによって高周波エネルギー信号のレベルは特に容易に調整される。ここで、複数の高周波ジェネレータに対して１つのＤＣ電流供給部を設ける、または各高周波ジェネレータに対して幾つかのＤＣ電流供給部を設けることが可能である。

本発明のさらなる特徴および利点は、発明の主要な詳細を示した図面に基づいた本発明の実施例の以下の説明および請求項に記載されている。個々の特徴は個別にそれ自体で、または本発明の別の形態の場合には任意の組み合わせで複数で実現可能である。

本発明の有利な実施例を図面に概略的に示し、以降で図面に関連してより詳細に説明する。

図１には、高周波プラズマ供給装置１が示されている。この高周波プラズマ供給装置内では、プラズマ負荷２に供給するためのプラズマエネルギーが生成される。図示された高周波プラズマ供給装置１は、回路網接続端子３を介して電圧供給網に接続されている。この電圧供給網は単相または複相である。回路網接続端子３を、コンセントコンタクトとして構成することができる。回路網接続端子３は、直流電流供給部４、５と接続されている。この直流電流供給部はそれぞれ高周波ジェネレータ６、７に割り当てられており、各高周波ジェネレータに直流電流または直流電圧を供給する。択一的に、１つの共通の直流電流供給部を、２つの高周波ジェネレータ６、７に対して設けることができる。高周波ジェネレータ６、７によって、それぞれ１つの高周波エネルギー信号が生成される。これは、９０°ハイブリッドとして構成された結合素子８に供給される。高周波エネルギー信号は結合素子８内で結合されて、１つの結合された高周波エネルギーにされる。結合素子８は、この結合された高周波エネルギーを出力側９および１１に分ける。プラズマ負荷２に供給されるプラズマエネルギーは出力側９に出力され、補償負荷１０に供給される補償エネルギーは出力側１１に出力される。高周波エネルギー信号の位相位置に応じて、結合された高周波エネルギーは異なって、出力側９、１１に分けられる。高周波ジェネレータ６、７の高周波エネルギー信号が９０°だけ位相ずれされている場合、結合された高周波エネルギーがほぼ完全に出力側９に引き渡される。

高周波プラズマ供給装置１の中心部分は、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２である。この開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置は、直流電流供給部４、５も高周波ジェネレータ６、７も開ループ制御および／または閉ループ制御する。ここでこの開ループ制御および／または閉ループ制御は次のように行われる。すなわち、高周波プラズマ供給装置の動作時に、下方エネルギー境界と設定された定格出力との間の領域にあるプラズマエネルギーに対して、結合された高周波エネルギーの大部分が出力側９に、従ってプラズマ負荷２に与えられ、結合された高周波エネルギーの僅かな部分のみが補償負荷１０に与えられるように行われる。このような作動領域では、高周波ジェネレータ６、７も、自身の下方エネルギー境界と、その定格出力との間で作動される。この目的のために、高周波ジェネレータ６、７の出力側の信号レベルは、直流電流供給部４、５の開ループ制御ないし閉ループ制御によって調整される。択一的または付加的に、高周波ジェネレータ６、７は、スイッチング動作で作動する高周波ジェネレータとして構成され、位相シフト方法で駆動制御される。これによって高周波エネルギー信号のレベルに影響が与えられる。

下方エネルギー境界を下回るエネルギー領域において高周波プラズマ供給装置１が作動する時には、高周波ジェネレータ６、７は、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２によって、高周波エネルギー信号が位相位置を有するように駆動制御される。ここでは結合された高周波エネルギーの大部分が補償負荷１０に出力され、結合された高周波エネルギーの僅かな部分のみがプラズマ負荷２に出力される。

図示された実施例では、測定装置１３、１４、１５は、高周波エネルギーをあらわす量を検出するために設けられている。ここでこれはこの量を、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２に引き渡す。従って、１つまたは複数の高周波エネルギーの閉ループ制御が可能になる。開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２は、実施例において第１の開ループ制御部１６と第２の開ループ制御部１７を有する。ここでこの第１の開ループ制御部は、下方エネルギー境界と定格出力との間のエネルギー領域においてプラズマエネルギーと補償エネルギーを開ループ制御するために用いられる。また第２の開ループ制御部は、その下方に位置するエネルギー領域におけるエネルギー閉ループ制御のために用いられる。出力側９とプラズマ負荷２の間には、インピーダンス整合部１８が配置されている。

図２の高周波プラズマ供給装置２１の場合には、直流電流供給部２２が回路網接続端子２３に接続されている。この直流電流供給部２２は３つの高周波ジェネレータ２４、２５、２６に直流電流および／または直流電圧を給電する。高周波ジェネレータ２４、２５内で生成された高周波エネルギー信号は、第１の結合素子２７内で結合され、第１の結合高周波エネルギーにされる。この結合高周波エネルギーの第１の部分は、第２の結合素子２８に渡される。また、結合高周波エネルギーの残りの部分は、第１の補償負荷２９に与えられる。結合高周波エネルギーの分割は、高周波ジェンレータ２４、２５によって生成された高周波エネルギー信号の位相位置に応じて行われる。第２の結合素子２８内では、補償エネルギーないし、第１の結合素子２７の出力側に出力された高周波エネルギー信号が、高周波ジェネレータ２６内で形成された高周波エネルギーないしは高周波ジェネレータ２６によって出力された高周波エネルギー信号に結合される。従って第２の結合高周波エネルギーが生じる。第１の結合素子２７から出力された高周波エネルギー信号および高周波ジェネレータ２６から出力された高周波エネルギー信号の位相位置に応じて第２の結合された高周波エネルギーはプラズマエネルギーと補償エネルギーに分けられる。ここでプラズマエネルギーは第２の結合素子２８の出力側３０を介して与えられ、補償エネルギーは出力側３１を介して第２の出力負荷３２に与えられる。

開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２は、この場合に、直流電流供給部２２および高周波ジェネレータ２４−２６を開ループ制御ないし閉ループ制御する。測定装置は、分かりやすくするために、図２には示されていない。図示された実施例では、結合素子２８は、結合素子２７に後置接続されている。従って結合素子２７、２８はカスケード接続されている。

図３では、高周波ジェネレータ６が詳細に示されている。高周波ジェネレータ６は、２つの部分４０、４１を有している。この２つの部分は、フルブリッジ回路に従って配置されている。図３に示された回路は次のことを可能にする。すなわち、２つの半部４０、４１に供給されるスイッチング信号の間の位相を変えることによって出力側４２でのエネルギーを調整することを可能にする。第１の半部は一対の素子４３、４４を含む。この一対の素子は信号源４５によって出力される一対のスイッチング信号を得る。スイッチング素子４３、４４は、直流電圧供給部の負の端子と正の端子２２の間で直列接続されている。スイッチング素子４３、４４の出力側は、インダクタンス４６と接続されている。これは出力側振動回路の一部である。出力側振動回路は、インダクタンス４６と容量４７によって構成されている。第１の半部４０の出力側は、変圧器４８の第１のタップと接続されている。

第２の半部４１は、スイッチング素子４９、５０を含む。信号源５１は一対のスイッチング信号を出力する。この一対のスイッチング信号は、スイッチング素子４９、５０に供給される。信号源４５、５１を１つのユニットに統合することができる。

第２の半部４１も、インダクタンス５２および容量５３を有する出力振動回路を含む。第２の半部４１は、変圧器４８の第２のタップと接続されている。変圧器４８によって、半部４０、４１と出力部４２の間の直流的な分断が行われる。半部４０、４１は変圧器４８の一次側巻き線５４によって直列接続されている。

半部４０、４１は直列接続されているので、各半部４０，４１を駆動制御するスイッチング信号の間の位相の変化が出力側４２でのエネルギーを変化させる。スイッチング素子４３、４９が同じ時点で活性化および不活性化される場合、これは同位相で作動する。これとは異なり、スイッチング素子４９がスイッチオンされているときにスイッチング素子４３が常にスイッチオフされ、スイッチング素子４９がスイッチオフされているときにスイッチング素子４３が常にスイッチオンされる場合には、スイッチング素子は同位相で位相ずれされない、ないし１８０°で位相ずれされる。

半部４０、４１の間の位相位置は、位相開ループ制御部６０によって定められる。ここで位相開ループ制御部６０は、開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置１２、殊に開ループ制御部１６の一部である。位相開ループ制御部６０は信号源４５、５１を駆動制御する。これによって２つの半部４０、４１の間の位相ずれないし位相位置が調整される。半部４０、４１が１８０°の位相ずれで作動される場合には、最大エネルギーないし高周波エネルギー信号の最大レベルが出力側４２で得られる。半部４０、４１が同位相で作動される場合には、最も僅かな出力エネルギーが得られる。この場合には、各半部４０、４１は、負荷インピーダンスに依存しないでアイドリングを認識する。図３に基づいてあらわされた、出力側４２でのエネルギー調整は位相シフト方法でのエネルギー調整である。

本発明の高周波プラズマ供給装置の第１の実施形態 高周波プラズマ供給装置の第２の実施形態 位相シフト制御を具体化するための高周波ジェネレータの図

１、２１ 高周波プラズマ供給装置、 ２ プラズマ負荷、 ３ 回路網接続端子、 ４、５ 直流電流供給部、 ６、７、２４、２５、２６ 高周波ジェネレータ、 ８ 結合素子、 ９、１１ 出力側、 １０、２９ 補償負荷、 １２ 開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置、 １３、１４、１５ 測定装置、 １６ 第１の開ループ制御部、 １７ 第２の開ループ制御部、 ２２ 直流電流供給部、 ２７ 第１の結合素子、 ２８ 第２の結合素子、 ３０、３１ 出力側、 ３２ 第２の補償負荷、 ４０、４１ 半部、 ４３、４４、４９ スイッチング素子、 ４５、５１ 信号源、 ４６ インダクタンス、 ４７ 容量、 ４８ 変圧コイル、 ５４ 一次側巻き線、 ６０ 位相制御部

Claims (14)

1. ａ．第１の高周波エネルギー信号を第１の高周波ジェネレータ（６）によって形成し、第２の高周波エネルギー信号を第２の高周波ジェネレータ（７）によって形成し、
   ｂ．前記第１の高周波エネルギー信号と前記第２の高周波エネルギー信号とを、前記第１の高周波エネルギー信号および第２の高周波エネルギー信号の位相位置および／またはレベルに依存して、第１の結合素子（８）によって１つの高周波エネルギー信号に結合し、
   ｃ．当該結合された高周波エネルギー信号を、プラズマ負荷（２）に供給されるプラズマエネルギー信号と、補償負荷（１０）に供給される補償エネルギー信号とに分ける、
   ステップを有する、高周波プラズマ供給装置（１）の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法において、
   ｄ．前記プラズマエネルギー信号のエネルギーが、設定された下方のエネルギー境界と設定された定格出力の間の領域にある場合、前記プラズマエネルギー信号のエネルギーは前記補償エネルギー信号のエネルギーよりも大きく、
   前記プラズマエネルギー信号のエネルギーが、前記設定された下方のエネルギー境界を下回る場合、前記補償エネルギー信号のエネルギーは、前記プラズマエネルギー信号のエネルギーよりも大きくなるように、
   前記第１の高周波エネルギー信号および前記第２の高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置を開ループ制御および／または閉ループ制御する、
   ステップを有し、
   前記高周波エネルギー信号の周波数は１〜３０ＭＨｚの領域にある、
   ことを特徴とする、高周波プラズマ供給装置の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法。
2. ａ．第１の高周波エネルギー信号を第１の高周波ジェネレータ（２４）によって形成し、第２の高周波エネルギー信号を第２の高周波ジェネレータ（２５）によって形成し、
   ｂ．前記第１の高周波エネルギー信号と前記第２の高周波エネルギー信号とを、前記第１の高周波エネルギー信号および第２の高周波エネルギー信号の位相位置および／またはレベルに依存して、第１の結合素子（２７）によって１つの高周波エネルギー信号に結合し、
   ｃ．当該結合された高周波エネルギー信号を、エネルギー信号と、第１の補償負荷（２９）に供給される第１の補償エネルギー信号とに分け、
   ｄ．さらなる高周波エネルギー信号をさらなる高周波ジェネレータ（２６）によって形成し、
   ｅ．当該さらなる高周波エネルギー信号と、前記第１の結合素子（２７）によって出力された前記エネルギー信号とを、さらなる結合素子（２８）によって結合して、さらなる結合された高周波エネルギー信号を生成し、
   ｆ．当該さらなる結合された高周波エネルギー信号を、プラズマ負荷（２）に供給されるプラズマエネルギー信号と、さらなる補償負荷（３２）に供給されるさらなる補償エネルギー信号とに分ける、
   ステップを有する、高周波プラズマ供給装置（２１）の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法において
   ｇ．前記プラズマエネルギー信号のエネルギーが、設定された下方のエネルギー境界と設定された定格出力の間の領域にある場合、前記プラズマエネルギー信号のエネルギーは前記さらなる補償エネルギー信号のエネルギーよりも大きく、
   前記プラズマエネルギー信号のエネルギーが、前記設定された下方のエネルギー境界を下回る場合、前記さらなる補償エネルギー信号のエネルギーは、前記プラズマエネルギー信号のエネルギーよりも大きくなるように、
   前記第１の高周波エネルギー信号および前記第２の高周波エネルギー信号および前記さらなる高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置を開ループ制御および／または閉ループ制御する、
   ステップを有し、
   前記高周波エネルギー信号の周波数は１〜３０ＭＨｚの領域にある、
   ことを特徴とする、高周波プラズマ供給装置の出力エネルギーを開ループ制御するおよび／または閉ループ制御する方法。
3. 各高周波ジェネレータによって生成された各高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置を調整し、
   当該調整を前記各高周波ジェネレータの直流電流供給および／または直流電圧供給を開ループ制御するおよび／または閉ループ制御することによって行う、請求項１または２記載の方法。
4. スイッチング素子（４３、４４、４９、５０）を各高周波ジェネレータ内で駆動制御することによって、各高周波エネルギー信号を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記スイッチング素子（４３、４４、４９、５０）を位相シフト方法で駆動制御することによって、各高周波ジェネレータによって生成された各高周波エネルギー信号のレベルおよび／または位相位置を調整する、請求項４記載の方法。
6. 前記各高周波ジェネレータの直流電流供給および／または直流電圧供給を開ループ制御および／または閉ループ制御することによって、前記結合された各高周波エネルギー信号の大まかな調整を行い、
   前記各高周波ジェネレータの位相シフト制御を行うことによって、前記結合された各高周波エネルギー信号の微調整を行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 各結合素子によって前記各高周波エネルギー信号の間の９０°ハイブリッド結合を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 各高周波ジェネレータの出力側で、当該各高周波ジェネレータによって生成された高周波エネルギー信号のエネルギーを、当該エネルギーの閉ループ制御のために測定し、
   前記プラズマ負荷（２）と結合されている各結合素子の出力側で、出力されたプラズマエネルギー信号のエネルギーを、当該エネルギーの閉ループ制御のために測定する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. ・第１の高周波エネルギー信号を形成する第１の高周波ジェネレータ（６）と第２の高周波エネルギー信号を形成する第２の高周波ジェネレータ（７）を有しており、
   ・結合素子（８）を有しており、当該結合素子（８）によって、前記第１の高周波エネルギー信号と前記第２の高周波エネルギー信号から、１つの結合された高周波エネルギー信号が生成され、ここで
   前記結合素子は、前記結合された高周波エネルギー信号から分けられたプラズマエネルギー信号を出力するための第１の出力側（９）と、前記結合された高周波エネルギー信号から分けられた補償エネルギー信号を出力するための第２の出力側（１１）とを有しており、前記第１の出力側（９）は前記プラズマ負荷（２）と接続されており、前記第２の出力側（１１）は補償負荷（１０）と接続されており、
   ・開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）を有しており、当該開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）は前記第１および第２の高周波ジェネレータ（６、７）を開ループ制御および／または閉ループ制御する、プラズマエネルギーをプラズマ負荷（２）に供給するための高周波プラズマ供給装置（１）において、
   当該開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）は、請求項１記載の方法を実行するように調整されている、
   ことを特徴とする、プラズマエネルギーをプラズマ負荷に供給するための高周波プラズマ供給装置。
10. ・第１の高周波エネルギー信号を形成する第１の高周波ジェネレータ（２４）と第２の高周波エネルギー信号を形成する第２の高周波ジェネレータ（２５）を有しており、
    ・第１の結合素子（２７）を有しており、当該第１の結合素子（２７）内で、前記第１の高周波エネルギー信号と前記第２の高周波エネルギー信号から、１つの結合された高周波エネルギー信号が生成され、ここで
    当該第１の結合素子（２７）は、前記結合された高周波エネルギー信号から分けられたエネルギー信号を出力するための第１の出力側と、前記結合された高周波エネルギー信号から分けられた補償エネルギー信号を出力するための第２の出力側とを有しており、当該第２の出力側は第１の補償負荷（２９）と接続されており、
    ・さらなる高周波エネルギー信号を形成する、さらなる高周波ジェネレータ（２６）を有しており、
    ・さらなる結合素子（２８）を有しており、当該さらなる結合素子（２８）は前記第１の結合素子（２７）の前記第１の出力側と接続されており、当該第１の結合素子（２７）の第１の出力側から出力された前記高周波エネルギー信号を、前記さらなる高周波ジェネレータ（２６）によって形成されたさらなるエネルギー信号と結合して、さらなる結合された高周波エネルギー信号を生成し、
    前記さらなる結合素子（２８）は、前記さらなる結合された高周波エネルギー信号から分けられたプラズマエネルギー信号を出力するための第１の出力側（３０）と、前記さらなる結合された高周波エネルギー信号から分けられた補償エネルギー信号を出力するための第２の出力側（３１）とを有しており、
    ・前記さらなる結合素子（２８）の前記第１の出力側（３０）は前記プラズマ負荷（２）と接続されており、前記さらなる結合素子（２８）の前記第２の出力側（３１）はさらなる補償負荷（３２）と接続されており、
    ・開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）を有しており、当該開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）は前記第１の高周波ジェネレータおよび前記第２の高周波ジェネレータおよび前記さらなる高周波ジェネレータ（２４、２５、２６）を開ループ制御および／または閉ループ制御する、プラズマエネルギーをプラズマ負荷（２）に供給するための高周波プラズマ供給装置（２１）において、
    当該開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）は、請求項２記載の方法を実行するように調整されている、
    ことを特徴とする、プラズマエネルギーをプラズマ負荷に供給するための高周波プラズマ供給装置。
11. 前記方法はハードウェア、ファームウェアおよび／またはソフトウェア内に実装されている、請求項９または１０記載の高周波プラズマ供給装置。
12. 各結合素子は９０°ハイブリッドとして構成されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の高周波プラズマ供給装置。
13. 前記各高周波ジェネレータの出力側に、高周波エネルギーを測定するための少なくとも１つの測定装置が設けられており、かつ各結合素子の出力側に、高周波エネルギーを測定するための少なくとも１つの測定装置（１５）が設けられている、請求項９から１２までのいずれか１項記載の高周波プラズマ供給装置。
14. 少なくとも１つの直流電流供給部が各高周波ジェネレータに対して設けられており、当該高周波ジェネレータは、前記開ループ制御装置および／または閉ループ制御装置（１２）によって開ループ制御されるおよび／または閉ループ制御される、請求項９から１２までのいずれか１項記載の高周波プラズマ供給装置。

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