JP6780009B2 - インピーダンス整合システム、インピーダンス整合方法および半導体処理装置 - Google Patents
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Description
第1に、RF電源10がパルス電力を出力する際にオーバーシュート現象が起こって、RFシステムのインピーダンスが急変する場合がある。RF電源10がパルス波モードである間はインピーダンス調整ユニット2は保持モードであるため、インピーダンスの急変に対して時間内に応答することができず、インピーダンス整合を連続的に達成することができなくなる。これはひいては処理の結果に影響を及ぼす。
本発明の目的は、先行技術に存在する技術的問題の少なくとも1つに対処することであり、連続波無線周波数(RF)電源がパルス波モードをシミュレートできるようにすることによって、パルス化されたRF電力信号を反応室内にロードする際のオーバーシュート現象を回避することに加えて、システムのコストを削減して経済的利益を向上させることができる、インピーダンス整合システム、インピーダンス整合方法および半導体処理装置を提供する。
任意に、セレクタスイッチは1つの移動コンタクトおよび2つの静止コンタクトを少なくとも有する切換スイッチを含み、移動コンタクトはRF電源に接続され、2つの静止コンタクトの一方は反応室に接続され、2つの静止コンタクトの他方は負荷回路に接続される。
本発明が提供するインピーダンス整合システムおよびインピーダンス整合方法によると、RF電源は常に連続波モードで動作し、RF電源と反応室との接続とRF電源と負荷回路との接続との切換は、反応室が受信する実際の電力信号がパルス変調されたRF電力信号(すなわちパルス化されたRF電力信号)であるように、予め設定されたタイミングシーケンスに従って制御される。すなわち、本発明が提供するインピーダンス整合システムおよび方法は、連続波RF電源を用いることによってパルス化されたRF電源の動作モードをシミュレートすることができ、先行技術と比較して、パルス化されたRF電源が無いのでシステムのコストを削減して経済的利益を高めることができる一方で、パルス化されたRF電力信号が反応室にロードされる際にオーバーシュート現象を回避することができる。さらに、RF電源が反応室に接続されるように切換えられるとインピーダンス整合器はインピーダンス整合を自動的に実行可能であるため、整合速度、整合精度および整合安定性を向上させることができる。
当業者が本発明の技術的解決策をよりよく理解できるようにするために、本発明に係るインピーダンス整合システム、インピーダンス整合方法および半導体処理装置を添付の図面と関連して以下に詳細に説明する。
Claims (14)
- インピーダンス整合システムであって、
インピーダンス整合器を備え、前記インピーダンス整合器は、無線周波数(RF)電源と反応室との間に配置され、前記RF電源および前記反応室にそれぞれ接続可能であり、前記RF電源の出力インピーダンスおよび前記インピーダンス整合器の入力インピーダンスに対してインピーダンス整合を自動的に実行するように構成され、前記インピーダンス整合システムはさらに、
セレクタスイッチおよび負荷回路を備え、前記セレクタスイッチは、前記RF電源を前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に、または前記負荷回路に選択的に接続できるように構成され、前記インピーダンス整合システムはさらに、
制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、予め設定されたタイミングシーケンスに従って前記セレクタスイッチを制御して前記RF電源を前記反応室に接続するように、または前記RF電源を前記負荷回路に接続するように構成され、これによって、前記インピーダンス整合器は前記RF電源の連続波出力をパルス出力に変換し、前記パルス出力を前記反応室に与え、
前記予め設定されたタイミングシーケンスは、処理に必要とされるパルス化されたRF信号の周波数およびデューティサイクルに基づいて取得され、
前記負荷回路内に調整可能負荷が設けられ、
前記制御ユニットは、
スイッチ制御モジュールを備え、前記スイッチ制御モジュールは、予め設定されたタイムシーケンスに従って前記セレクタスイッチを制御して、前記RF電源を前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続できるように、または前記RF電源を前記負荷回路に接続できるように構成され、前記制御ユニットはさらに、
負荷制御モジュールを備え、前記負荷制御モジュールは、前記セレクタスイッチが前記RF電源を前記負荷回路に接続すると、前記調整可能負荷のインピーダンスを予め設定されたインピーダンスに調整するように構成され、前記予め設定されたインピーダンスは、前記RF電源と前記反応室との以前の接続における前記反応室の入力インピーダンスであることを特徴とする、インピーダンス整合システム。 - 前記調整可能負荷は前記反応室とともに前記セレクタスイッチに並列接続され、次に前記セレクタスイッチを介して前記インピーダンス整合器の後端に接続されることを特徴とする、請求項1に記載のインピーダンス整合システム。
- 前記負荷回路内には固定負荷のみが設けられ、
前記制御ユニットはスイッチ制御モジュールを備え、前記スイッチ制御モジュールは、予め設定されたタイムシーケンスに従って前記セレクタスイッチを制御して、前記RF電源を前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続できるように、または前記RF電源を前記負荷回路に接続できるように構成されることを特徴とする、請求項1に記載のインピーダンス整合システム。 - 前記インピーダンス整合器は前記反応室と直列接続され、直列接続された前記インピーダンス整合器および前記反応室は次に前記固定負荷とともに前記セレクタスイッチに並列接続され、さらに前記セレクタスイッチを介して前記RF電源の後端に接続されることを特徴とする、請求項3に記載のインピーダンス整合システム。
- 前記制御ユニットはさらに、前記セレクタスイッチが前記RF電源を前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続すると、前記インピーダンス整合器の初期の整合位置を、前記RF電源と前記反応室との以前の接続における整合位置として設定するように構成されることを特徴とする、請求項3に記載のインピーダンス整合システム。
- 前記インピーダンス整合システムは検出ユニットを備え、前記制御ユニットは整合制御モジュールをさらに備え、前記インピーダンス整合器はインピーダンス調整ユニットおよびアクチュエータユニットを備え、
前記インピーダンス調整ユニットは、前記RF電源と前記反応室との間の送信線内に設けられ、
前記検出ユニットは、前記インピーダンス調整ユニットの前端の前記送信線内の信号を検出し、前記信号を前記整合制御モジュールに送信するように構成され、
前記整合制御モジュールは、前記検出ユニットから送信された前記信号に基づいて制御信号を取得し、前記制御信号を前記アクチュエータユニットに送信するように構成され、
前記アクチュエータユニットは、前記制御信号に基づいて前記インピーダンス調整ユニットのインピーダンスを調整して前記インピーダンス整合を実行するように構成されることを特徴とする、請求項1または3に記載のインピーダンス整合システム。 - 前記セレクタスイッチは、前記RF電源が前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続される予め設定された初期状態を有し、
前記整合制御モジュールはさらに、リアルタイムで、前記セレクタスイッチの前記初期状態の下で、前記検出ユニットから送信された前記信号に基づいて現在の整合が成功したか否かを判断し、前記現在の整合が成功した場合は起動命令を前記スイッチ制御モジュールに送信し、前記現在の整合が成功しなかった場合は前記インピーダンス整合を継続するように構成されることを特徴とする、請求項6に記載のインピーダンス整合システム。 - 前記インピーダンス調整ユニットは調整可能コンデンサを備え、
前記アクチュエータユニットは、回路内の前記調整可能コンデンサの静電容量の値を調整するように構成された駆動モータを備えることを特徴とする、請求項6に記載のインピーダンス整合システム。 - 前記セレクタスイッチは、
2つの別個のスイッチを備え、前記2つの別個のスイッチは、前記反応室と前記RF電源との間に、かつ前記負荷回路と前記RF電源との間にそれぞれ接続されるように構成され、
前記スイッチ制御モジュールは、前記予め設定されたタイミングシーケンスに従って、前記2つの別個のスイッチを選択的に制御してオンまたはオフにするように構成されることを特徴とする、請求項1または3に記載のインピーダンス整合システム。 - 前記別個のスイッチは、リレー、ダイオードまたはRFスイッチであることを特徴とする、請求項9に記載のインピーダンス整合システム。
- 前記セレクタスイッチは1つの移動コンタクトおよび2つの静止コンタクトを少なくとも有する切換スイッチを備え、前記移動コンタクトは前記RF電源に接続され、前記2つの静止コンタクトの一方は前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続され、前記2つの静止コンタクトの他方は前記負荷回路に接続されることを特徴とする、請求項1または3に記載のインピーダンス整合システム。
- 無線周波数(RF)電源の出力インピーダンスおよびインピーダンス整合器の入力インピーダンスに対してインピーダンス整合を実行するためのインピーダンス整合方法であって、前記インピーダンス整合方法は、
反応室から独立している負荷回路を設けるステップと、
予め設定されたタイミングシーケンスに従って前記RF電源を前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に、または前記負荷回路に選択的に接続できるようにすることによって、前記RF電源の連続波出力をパルス出力に変換し、前記パルス出力を前記反応室に与えるステップと、
前記RF電源が前記反応室に接続されると、前記RF電源の前記出力インピーダンスおよび前記インピーダンス整合器の前記入力インピーダンスに対して前記インピーダンス整合を自動的に実行するステップとを備え、
前記予め設定されたタイミングシーケンスは、処理に必要とされるパルス化されたRF信号の周波数およびデューティサイクルに基づいて取得され、
前記負荷回路内に調整可能負荷が設けられる場合、前記RF電源が前記インピーダンス整合器を介して前記負荷回路に接続されると、前記調整可能負荷のインピーダンスは予め設定されたインピーダンスに調整され、前記予め設定されたインピーダンスは、前記RF電源と前記反応室との以前の接続における前記反応室の入力インピーダンスであることを特徴とする、インピーダンス整合方法。 - 前記負荷回路内に固定負荷のみが設けられる場合、前記RF電源が前記インピーダンス整合器を介して前記反応室に接続されると、前記インピーダンス整合器の初期の整合位置は、前記RF電源と前記反応室との以前の接続における整合位置として設定されることを特徴とする、請求項12に記載のインピーダンス整合方法。
- インピーダンス整合システムと、無線周波数(RF)電源と、反応室とを備える半導体処理装置であって、前記インピーダンス整合システムは前記RF電源と前記反応室との間に配置され、前記インピーダンス整合システムは請求項1から11のいずれか1項に記載のインピーダンス整合システムであることを特徴とする、半導体処理装置。
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