JP6909346B2 - アナログおよびデジタル検出器による無線周波数(rf)電力発生器、プラズマ処理システムおよび発生器操作方法 - Google Patents
アナログおよびデジタル検出器による無線周波数(rf)電力発生器、プラズマ処理システムおよび発生器操作方法 Download PDFInfo
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Description
発生器のRF出力信号の電力を設定するように構成された第1アナログ出力回路であって、第1アナログ出力回路は、デジタル制御部によって供給される電力出力閾値を基準として、少なくとも1つのサンプラーからの信号のアナログ信号表現によって制御される。
発生器のRF出力信号の増幅器バイアスを設定するように構成された第2アナログ出力回路であって、第2アナログ出力回路は、デジタル制御部によって供給される増幅器バイアス閾値を基準として、少なくとも1つのサンプラーからの信号のアナログ信号表現によって制御される。
RF電力段を使用して、信号発生器によって生成されたRF入力信号に基づいてRF出力信号を生成し、
少なくとも1つのサンプラーを使用して、RF電力段の出力または少なくとも2つのRF電力段の電力を結合する電力結合回路の出力によって、無線周波数、RF、電力信号をサンプリングし、
少なくとも1つのサンプラーから信号のデジタル信号表現を生成し、少なくとも1つのサンプラーとコントローラとの間のデジタルフィードバック経路を介してコントローラにデジタル信号表現を供給し、
少なくとも1つのサンプラーから信号のアナログ信号表現を生成し、少なくとも1つのサンプラーと前記コントローラとの間のアナログフィードバック経路を介して、前記信号を前記コントローラに供給し、前記デジタル制御部および前記アナログ制御部の一方または両方は、少なくとも電力増幅器、スイッチングモード電力RF源、信号発生器および/またはDC電源を制御するように構成され、
コントローラを使用して、アナログ信号表現および/またはデジタル信号表現に基づいて、第1の状態から第2の状態にRF出力におけるRF信号を調整する。
RF電力段を用いて、信号発生器によって生成されたRF入力信号に基づいてRF出力信号を生成し(90)、
少なくとも1つのサンプラーを使用して、RF電力段の出力における無線周波数、RF、信号をサンプリングし(92)、
少なくとも1つのサンプラーから信号のデジタル信号表現を生成し、少なくとも1つのサンプラーとコントローラとの間のデジタルフィードバック経路を介して、デジタル信号表現をコントローラに供給し(94)、
少なくとも1つのサンプラーからの信号のアナログ信号表現を生成し、少なくとも1つのサンプラーとコントローラとの間のアナログフィードバック経路を介して信号をコントローラに供給し、デジタル制御部およびアナログ制御部の一方または両方は少なくともRF電力段および/または信号発生器を制御するように構成され(96)、
コントローラを用いて、アナログ信号表現および/またはデジタル信号表現に基づいて、第1の状態から第2の状態にRF出力におけるRF信号を調整する(98)方法である。
Claims (25)
- RF電力信号を出力するように構成されたRF出力と、
RF入力信号を生成する信号発生器と、
RF入力信号を受信し、その出力で増幅されたRF電力信号を生成するRF電力段と、
前記RF電力段の出力でRF信号をサンプリングするように構成された少なくとも1つのサンプラーと、
デジタル制御部およびアナログ制御部を備えるコントローラと、
少なくとも1つのサンプラーからの信号のアナログ信号表現が前記コントローラに供給されることを可能にする少なくとも1つのサンプラーと前記コントローラとの間のアナログフィードバック経路と、
少なくとも1つのサンプラーからの信号のデジタル信号表現が前記コントローラに供給されることを可能にする少なくとも1つのサンプラーと前記コントローラとの間のデジタルフィードバック経路と、を備え、
前記コントローラは、前記アナログ信号表現および/または前記デジタル信号表現に基づいて、第1の状態から第2の状態に前記RF出力における前記RF電力信号を調整するように構成され、
前記コントローラの前記アナログ制御部は、前記デジタル制御部をバイパスまたはオーバーライドするように構成されている、無線周波数電力発生器。 - 前記少なくとも1つのサンプラーは、前記RF電力段の前記出力にカスケード接続された第1サンプラーおよび第2サンプラーを備え、前記第1サンプラーは、前記デジタルフィードバック経路のためにプレデジタル化された信号を供給し、前記第2サンプラーは、前記少なくとも1つのサンプラーから前記アナログフィードバック経路への前記アナログ信号表現を供給する、請求項1に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記少なくとも1つのサンプラーは、前記RF電力段の前記出力に接続された第1サンプラーを備え、前記第1サンプラーの出力はスプリッタに接続され、前記スプリッタは、前記サンプラーからの前記信号を分割し、前記デジタルフィードバック経路のためのプレデジタル信号および前記アナログフィードバック経路のための前記アナログ信号表現を供
給するように構成される、請求項1に記載の無線周波数電力発生器。 - 前記少なくとも1つのサンプラーは、前記アナログフィードバック経路および/または前記デジタルフィードバック経路に順方向RF信号および反射RF信号を供給するように構成される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記少なくとも1つのサンプラーは、少なくとも1つの方向性結合器または少なくとも1つのVIプローブを含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記デジタルフィードバック経路は、前記少なくとも1つのサンプラーから前記信号の前記デジタル信号表現を生成するように構成された少なくとも1つのアナログデジタル変換器を備える、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記デジタル制御部は、前記デジタル信号表現を取得し、前記デジタル信号表現に基づいて、前記RF電力段の前記RF入力信号及び/又はDC電源電圧レベルを調整するように構成される、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記少なくとも1つのアナログデジタル変換器は、前記信号発生器によって生成された前記RF入力信号の周波数サイクルごとに、少なくとも2つのサンプラーによって、前記少なくとも1つのサンプラーからの前記信号をオーバーサンプリングするように構成される、請求項6又は7に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記RF入力信号を制御するように構成されたデジタルアナログ変換器をさらに備える、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記RF電力段および/または前記DC電源電圧レベルを制御するように構成されたデジタルアナログ変換器をさらに備える、請求項7に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記デジタル制御部は、前記デジタル信号表現を取得し、前記RF電力段の前記出力における前記RF電力信号が正常な動作状態または故障状態を表すかどうかを検出するように構成される、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記アナログ制御部は、前記アナログ信号表現を取得し、前記RF電力段の前記出力における前記RF電力信号が正常な動作状態または故障状態を表すかどうかを検出するように構成される、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記第1の状態および/または前記第2の状態は、予期される状態を定義し、前記故障状態は、前記RF出力に接続されたプラズマチャンバ内のアーク放電状態を定義する、請求項11又は12に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記デジタル制御部は、複数の故障状態を定義する格納されたデジタル信号と前記デジタル信号表現とを比較することによって、前記デジタル信号表現のデジタル比較を行うように構成され、前記コントローラの前記デジタル制御部は、前記デジタル比較の結果に基づいて、第1の状態から第2の状態に前記RF出力におけるRF信号を調整するように構成されている、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記アナログ制御部は、複数の故障状態を定義する閾値と前記アナログ信号表現とを比較することによって、前記アナログ信号表現のアナログ比較を行うように構成され、前記コントローラの前記アナログ制御部は、前記アナログ比較の結果に基づいて、第1の状態から第2の状態に前記RF出力におけるRF信号を調整するように構成される、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記アナログ制御部は、前記デジタル制御部をバイパスまたはオーバーライドする場合に、前記デジタル制御部に割り込み信号を供給するように構成される、請求項15に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記デジタル制御部は、前記割り込み信号を受信すると、所定の期間または一時停止信号条件が満たされるまで、デジタル制御の範囲を一時停止または低減するように構成される、請求項16に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記デジタル制御部は、前記割り込み信号の停止時または復元信号条件が満たされるまで、前記コントローラのデジタル制御を復元するように構成される、
請求項16又は17に記載の無線周波数電力発生器。 - 前記デジタル制御部は、前記デジタルフィードバック経路から前記デジタル信号表現を受信するように構成された、マイクロプロセッサ、組み込みプロセッサまたは組み込みコンピュータ、プログラマブルロジック、および/または前記デジタルフィードバック経路から前記デジタル信号表現を受信するように構成されたデジタル信号プロセッサのうちの1つまたは複数を備える、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記デジタル制御部は、第1デジタル制御要素及び第2デジタル制御要素を備え、
少なくとも第2デジタル制御要素は、第1デジタル制御要素によって第2デジタル制御要素に通信される第2デジタル制御要素の構成設定に基づいて、第1デジタル制御要素よりも高速に前記デジタルフィードバック経路からの前記デジタル信号表現を受信及び処理するように構成され、
第2デジタル制御要素は、構成設定を超えた状態で第1デジタル制御要素をオーバーライドにするように構成され、前記第2デジタル制御要素は、前記第1の状態から前記第2の状態に前記RF出力におけるRF信号を調整するように構成される、請求項1乃至19のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。 - 前記第1デジタル制御要素は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、または組み込みコンピュータであり、前記第2デジタル制御要素は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、再構成可能フィールドプログラマブルゲートアレイ、アプリケーション固有集積回路、またはハードワイヤードロジックである、請求項20に記載の無線周波数電力発生器。
- 前記コントローラの前記アナログ制御部は、
前記アナログ信号表現を受信し、ピーク検出信号またはそれぞれエンベロープ検出信号を生成するように構成されたピーク検出器またはエンベロープ検出器と、
閾値電圧を生成するように構成されたコントローラのデジタル制御部によって制御される閾値電圧生成器と、
ピーク検出信号またはそれぞれエンベロープ検出信号および閾値電圧を比較し、ピーク検出信号またはそれぞれエンベロープ検出信号が閾値電圧を超える場合、またはその逆の
場合、高比較器出力信号を生成するように構成された第1比較器と、をさらに含み、前記高比較器出力信号は、割り込み信号として使用される、請求項1乃至21のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。 - 前記アナログフィードバック経路は、前記デジタルフィードバック経路よりも応答性が高いクリティカルパスを含み、前記少なくとも1つのサンプラーからの前記信号の前記アナログ信号表現は、さらなるアナログデジタル変換器を使用してデジタル化され、混合信号アーク検出を提供するために前記デジタル制御部によって使用される、請求項1乃至22のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器。
- 請求項1乃至23のいずれか一項に記載の無線周波数電力発生器と、
前記無線周波数電力発生器からRF信号を受信するように構成された半導体処理モジュールと、を含むプラズマ処理システム。 - RF電力段を使用して、信号発生器によって生成されたRF入力信号に基づいてRF出力信号を生成し、
少なくとも1つのサンプラーを使用して、前記RF電力段の出力における無線周波数、RF、信号をサンプリングし、
前記少なくとも1つのサンプラーから前記信号のデジタル信号表現を生成し、前記少なくとも1つのサンプラーとコントローラとの間のデジタルフィードバック経路を介して前記コントローラに前記デジタル信号表現を供給し、
前記少なくとも1つのサンプラーから信号のアナログ信号表現を生成し、前記少なくとも1つのサンプラーと前記コントローラとの間のアナログフィードバック経路を介して、信号をコントローラに供給し、デジタル制御部およびアナログ制御部の一方または両方は、少なくともRF電力段および/または信号発生器を制御するように構成され、
前記コントローラを用いて、前記アナログ信号表現および/または前記デジタル信号表現に基づいて、第1の状態から第2の状態にRF出力におけるRF信号を調整し、
前記コントローラの前記アナログ制御部は、前記デジタル制御部をバイパスまたはオーバーライドするように構成されている、発生器を操作するための方法。
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