特許 6019088 電源供給を局所化する分散型電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019088

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】電源供給を局所化する分散型電源装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20161020BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 R

   H05H1/46 B

   H05H1/46 L

   H05H1/46 M

   H01L21/302 101B

   H01L21/302 101C

【請求項の数】12

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-227826(P2014-227826)

(22)【出願日】2014年11月10日

(62)【分割の表示】特願2010-515066(P2010-515066)の分割

【原出願日】2008年6月25日

(65)【公開番号】特開2015-92483(P2015-92483A)

(43)【公開日】2015年5月14日

【審査請求日】2014年11月12日

(31)【優先権主張番号】60/947,378

(32)【優先日】2007年6月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベンジャミン，ネイル

【審査官】 林 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１５８９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０７６７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２４１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６９７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７４９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６８２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００８８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７２４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６７６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６４１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１５９８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材の処理中に、プラズマ処理システムに局所電源を供給するための分散型電源装置であって、
一組の直流（ＤＣ）電源ユニットと、
前記一組のＤＣ電源ユニットから電源を受け取るように構成された複数の電源発生器であって、前記複数の電源発生器の各々は一組の電気素子に結合されていることにより、前記局所電源の供給を制御できるようにする、複数の電源発生器と、
自身の内部に前記一組の電気素子が配置された処理チャンバと、
を備え、
前記一組のＤＣ電源ユニットは単一ＤＣ電源ユニットであり、前記一組のＤＣ電源ユニットが供給するＤＣ電源はレール装置を介して前記複数の電源発生器に分散され、
前記複数の電源発生器の各々は整合部品を備え、
プローブが前記複数の電源発生器の各々に結合され、
前記プローブは、前記一組の電気素子への前記局所電源の供給を少なくとも測定するように構成され、
前記プローブからのデータは、前記処理チャンバと前記複数の電源発生器の各々との間のインピーダンス差を管理するために前記整合部品に用いられ、
主コントローラをさらに含み、前記主コントローラは前記プラズマ処理システムと情報をやり取りするように構成され、
局所コントローラが前記複数の電源発生器の各々の内部に設置され、前記局所コントローラは前記主コントローラと情報をやり取りするように構成されており、情報のやり取りは前記主コントローラからの命令の受け取ることを含み、
さらに、前記局所コントローラは、前記複数の電源発生器の各々に関する状態データを前記主コントローラに伝送可能であり、前記主コントローラは、複数の前記局所コントローラに同期信号を伝送可能であり、
前記主コントローラは、前記局所コントローラから伝送された前記状態データに基づき前記複数の電源発生器の各々の内部の整合条件を監視し、前記整合条件が所定の許容範囲外の場合には、オペレータに警告を発する、
分散型電源装置。

【請求項2】

前記複数の電源発生器は複数の無線周波数（ＲＦ）電源発生器である、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項3】

前記複数の電源発生器は複数のマイクロ波発生器である、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項4】

パワーアンプが前記複数の電源発生器の各々の内部に設置される、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項5】

前記整合部品は、前記複数の電源発生器の各々の内部のインピーダンスを前記処理チャンバのインピーダンスに整合させるように構成されている、請求項４に記載の分散型電源装置。

【請求項6】

前記整合部品は、可変周波数および電子スイッチングなど、所定な様々な整合方法を実施するように構成されている、請求項５に記載の分散型電源装置。

【請求項7】

前記一組の電気素子は一組の電極である、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項8】

前記一組の電気素子は一組のアンテナである、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項9】

前記複数の電源発生器の各々はモジュール化ユニットであり、パワー・アンプ・モジュール、前記整合部品、前記プローブ、および前記局所コントローラの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項10】

前記複数の電源発生器は、回路網内のノードの分散アレイに対する局所電源制御を可能ならしめるように構成されている、請求項１に記載の分散型電源装置。

【請求項11】

前記複数の電源発生器はセグメント化された同心円として構成され、前記複数の電源発生器の各々が前記ノードの分散アレイの各ノードに配置される、請求項１０に記載の分散型電源装置。

【請求項12】

前記複数の電源発生器は直線状装置として構成され、前記複数の電源発生器の各々が前記ノードの分散アレイの各ノードに配置される、請求項１０に記載の分散型電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理システムに供給する電源に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体産業は競争の激しい市場である。したがって、無駄を最小限に抑えて基材の表面積の使用率を最大化するＩＣ製造者の手腕はＩＣ製造者に競争の優位性を与える可能性がある。基材の処理は、通常、多くのパラメータを伴う複雑なプロセスである。高品質のデバイスを生み出す手腕は、様々な処理パラメータのきわめて微細な制御を有するＩＣ製造者の手腕に依存している可能性がある。欠陥デバイスの一般的原因は、基材処理中の均一性の欠如である。均一性に影響を与える可能性のある要因は、処理環境に対する電源の分散である。

【0003】

議論を進めるために、ＲＦ電力を静電チャックに供給するＲＦ（無線周波数）電源など、単一電源が単一電極に接続される簡単な電源装置１００の簡単なブロック図を図１Ａに示す。伝統的に、電源は、プラズマ処理システムからある距離を隔てて設置される。ＲＦ（無線周波数）発生器１０４から整合回路網１１８に電源を送るために、電源は伝送線１１６を介して送られてもよい。通常、伝送線１１６は５０オームの伝送線である。

【0004】

図１を参照すると、ＡＣ線１０２からの入力ＡＣ電源は、ＲＦ発生器１０４に送られてもよい。ＲＦ発生器１０４内では、ＡＣ−ＤＣ変換機１０６が入力ＡＣ電源を直流（ＤＣ）電源に変換する。ＡＣ電源がいったん変換されると、ＤＣ電源はパワーアンプ１１０によって変圧されてもよい。変換されたＤＣ電源を変調するために、パワーアンプ（ＰＡ）１１０には高調波などのスプリアスノイズ成分を除去するためにフィルタ処理（１１４）が採用されてもよい。また、ＲＦ発生器１０４の内部にはコントローラ１０８があってもよく、コントローラ１０８はＲＦ発生器１０４で起こる可能性のある様々なプロセスを制御し外部制御とのインターフェースをとるために採用されてもよい。

【0005】

計測プローブ１１２が伝送線の入力端または出力端用に構築されてもよく、伝送線は、出力されている電力、出力される可能性のある電圧および／または電流の量を特定するために、５０オーム（ＩＣ製造において典型的である）または７５オーム（通信において典型的である）であってもよい。

【0006】

ＲＦ発生器の出力インピーダンスを処理チャンバ１２０内の処理環境のインピーダンスと整合させるために、整合回路網１１８が採用されてもよい。整合回路網１１８は、整合を実現するために、電力、電圧、および／または電流を監視するための計測プローブを用いて構成されてもよい。電力は、通常、容量性および誘導性の両環境に対して監視される。ただし、電圧は、典型的に、容量性環境（capacitive environment）において監視され、電流は誘導性環境において監視される。

【0007】

ＲＦ電力は、整合回路網１１８から処理チャンバ１２０に移される。図１の例では、処理チャンバ１２０は非対称なチャンバであり、すなわち、接地電極は電源電極とは異なる実効面積を有している。ただし、チャンバ１２０は、必要に応じて対称なチャンバであってもよい。電源は、容量性電極１２２など、上電極を介して処理チャンバ１２０の中に分散されてもよい。処理チャンバ１２０および容量性電極（capacitive electrode）１２２は、平行板装置を形成していてもよい。あるいは、電源は、図１Ｂで示されるように、単一の誘導性アンテナ１２４を介して処理チャンバ１２０の中に分散されてもよい。

【0008】

あるいは、図１Ｃは、単一電源が平衡の取られた（たとえば、プッシュプル構成）、簡単な容量結合された電源装置の簡単なブロック図を示す。図１Ｄは、電源装置が誘導性の装置であることを除いて同様の平衡の取られた装置を示す。平衡の取られた環境において、等しい面積の一組の電極１３０（図１Ｃ）または一組のアンテナ１３２（図１Ｄ）は、同時に負および正に印加された電位を有している。したがって、接地に対する正味電流はゼロである。この装置は、地帰路に関わる問題を抑制する可能性があり、さらに処理チャンバ１２０内で発生する恐れのあるスパッタリングを抑制する可能性がある。

【0009】

図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄに記載されたような電源装置において、ユーザは、大域的にはともかく、処理チャンバへの電源の分散方法に関して、殆ど、もしくは全く制御することができない。換言すれば、ユーザは、プラズマの均一性を制御するために様々な電源を処理チャンバの様々な領域に導くことができない。結果的に、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄに記載されたような電源装置の構成は、基材処理の均一性に対して不十分な制御をユーザに提供するものである。また、電源装置は電力伝送を最適化するために大型の整合回路網を必要とする場合が多いので、チャンバ規模として、前述の各図に記載されたような電源装置は不十分かつ／または高価となりうる。

【0010】

さらなる制御を行うために、前述のような複数の電源装置が採用されてもよい。ただし、このような装置の実施は非常に高価でかつ複雑になる可能性がある。

【0011】

図２Ａは、単一電源を有する複数電極装置を説明する簡単な略図を示す。図１Ａと同様に、電源装置２００はＲＦ発生器２０４に接続されたＡＣ線２０２を含んでいてもよく、ＲＦ発生器２０４はＡＣ−ＤＣ変換機２０６、コントローラ２０８、パワーアンプ２１０、および計測プローブ２１２を含んでいてもよい。電源は、変換され、変調されて、伝送線２１６を介して整合回路網２１８に送られてもよい。

【0012】

複数電極装置において、整合回路網２１８は、複数の出力を発生するために複雑な整合回路網となる傾向がある。整合回路網を管理するためには、コントローラ２０８と整合回路網２１８の間に整合制御経路２３０で示されるように、コントローラ２０８がさらに採用されてもよい。この例では、二つの出力（Ｖ１およびＶ２）が生成されてもよい。整合回路網２１８と処理チャンバ２２０の間には不平衡回路２６６が設置されてもよく、整合回路網２１８と処理チャンバ２２０は接地されてもよい。容量性板２２４への電圧出力（Ｖ１）は容量性板２２２への電圧出力（Ｖ２）よりも低い（たとえば、振幅が小さい）可能性があるので、回路は不平衡であるかもしれない。二つの電圧出力を整合させるために、容量性板２２４または容量性板２２２への電圧出力を変えるように整合回路網２１８が操作されてもよい。

【0013】

あるいは、ＲＦ電力は、図２Ｂに示されるように、一対の不平衡誘導性アンテナ（２７２および２７４）を流れていてもよい。図１Ｃと同様に、電源装置２００は平衡プッシュプル装置として実施されてもよく、その場合、一対の容量性板（図２Ｃの２８２および２８４）または一対の誘導性アンテナ（図２Ｄの２９２および２９４）が回路を形成するために採用されてもよい。

【0014】

複数の電極への単一発生器の電源分散装置では、典型的に電流ステアリング（すなわち、各電極に流れる電流を増やすべきか減らすべきかを選択）を必要とする。ある例では、平衡誘導性装置（図２Ｄの装置のような）において、電流ステアリングは基材全域を流れる電流が操作できるようにして一対のアンテナの間で行われてもよい。ただし、均一な処理環境を作り出すための電流ステアリングでは、複雑で大型の整合回路網が実装される必要があるかもしれない。

【0015】

ある例では、平衡誘導性環境（図２Ｄに示されるような）において、たとえば、一組のアンテナまでの伝送線ストラップ（ｆ１、ｆ２、ｆ３、およびｆ４）などの複数の電気部品を収容するために、複雑で大型の整合回路網が必要であるかもしれない。対称性を維持して地帰路を確保するために、電気部品は筐体によって遮蔽されてもよい。

【0016】

図２Ａ〜２Ｄに示されるような前述の電源装置は、電流ステアリングを実施するために必要な電気部品の数が増えるにつれて構築して維持するのが非常に複雑で、非常に理解し難く、かつ非常に高価になる可能性がある。各組の電極／アンテナに実際に出力されている電力の量を決定するために、計測プローブなどの新たな部品が整合回路網に含まれなければならない可能性があり、これによって、整合回路網はさらに複雑／大型になり、かつより高価になる。このため、素子の数は、多くの場合、唯一または二つなど、非常に少数に制限され、その結果、きわめて微細な制御が可能でない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明は、ある実施形態において、基材の処理中にプラズマ処理システムに局所電源を供給するための分散型電源装置に関する。

【課題を解決するための手段】

【0018】

分散型電源装置は、一組の直流（ＤＣ）電源ユニットを含む。また、分散型電源装置は複数の電源発生器を含み、複数の電源発生器は一組のＤＣ電源ユニットから電力を受け取るように構成される。複数の電源発生器の各電源発生器は一組の電気素子に結合されており、これによって、複数の電源発生器の各電源発生器が局所電源供給を制御できるようにする。
また、本発明は、以下の形態としても実現可能である。
［形態１］
基材の処理中に、プラズマ処理システムに局所電源を供給するための分散型電源装置であって、
一組の直流（ＤＣ）電源ユニットと、
前記一組のＤＣ電源ユニットから電源を受け取るように構成された複数の電源発生器であって、前記複数の電源発生器の各々は一組の電気素子に結合されていることにより、前記局所電源の供給を制御できるようにする、複数の電源発生器と、
自身の内部に前記一組の電気素子が配置された処理チャンバと、
を備え、
前記一組のＤＣ電源ユニットは単一ＤＣ電源ユニットであり、前記一組のＤＣ電源ユニットが供給するＤＣ電源はレール装置を介して前記複数の電源発生器に分散され、
前記複数の電源発生器の各々は整合部品を備え、
プローブが前記複数の電源発生器の各々に結合され、
前記プローブは、前記一組の電気素子への前記局所電源の供給を少なくとも測定するように構成され、
前記プローブからのデータは、前記処理チャンバと前記複数の電源発生器の各々との間のインピーダンス差を管理するために前記整合部品に用いられ、
主コントローラをさらに含み、前記主コントローラは前記プラズマ処理システムと情報をやり取りするように構成され、
局所コントローラが前記複数の電源発生器の各々の内部に設置され、前記局所コントローラは前記主コントローラと情報をやり取りするように構成されており、情報のやり取りは前記主コントローラからの命令の受け取ることを含み、
さらに、前記局所コントローラは、前記複数の電源発生器の各々に関する状態データを前記主コントローラに伝送可能であり、前記主コントローラは、複数の前記局所コントローラに同期信号を伝送可能であり、
前記主コントローラは、前記局所コントローラから伝送された前記状態データに基づき前記複数の電源発生器の各々の内部の整合条件を監視し、前記整合条件が所定の許容範囲外の場合には、オペレータに警告を発する、
分散型電源装置。

【0019】

上記の要旨は、本明細書に開示された本発明の多くの実施形態の一つのみに関し、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は本明細書の特許請求の範囲に記述される。本発明の上記特徴およびその他の特徴を、本発明の詳細な説明において以下の図と関連付けて以下でさらに詳しく説明する。

【0020】

本発明は、添付図面の図において制限としてではなく例として示されており、図では、同様の参照数字は類似した要素を表す。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】単一電源がシングルエンド電極に接続される簡単な電源装置の簡単なブロ ック図を示す。

【図1B】単一電源がシングルエンドアンテナに接続される簡単な電源装置の簡単な ブロック図を示す。

【図1C】単一電源が平衡対の電極に接続される簡単な電源装置の簡単なブロック図 を示す。

【図1D】単一電源が平衡対のアンテナに接続される簡単な電源装置の簡単なブロッ ク図を示す。

【図2A】単一電源を有する複数電極装置を説明する簡単な略図を示す。

【図2B】単一電源を有する複数アンテナ装置を説明する簡単な略図を示す。

【図2C】単一電源を有する平衡複数電極装置を説明する簡単な略図を示す。

【図2D】単一電源を有する平衡複数アンテナ装置を説明する簡単な略図を示す。

【図3A】本発明の実施形態における、パワーアンプ（たとえば、ＲＦ供給）が分散 されている分散型ＲＦ装置を示す。

【図3B】本発明の実施形態における、パワーアンプ（たとえば、ＲＦ供給）が分散 されている分散型ＲＦ装置を示す。

【図4】本発明の実施形態における、分散型統合ＲＦ装置回路網を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明を、ここで添付図面に示されるような本発明のいくつかの実施形態を参照して詳しく説明する。以下の説明では、本発明の十分な理解を与えるために数多くの詳細情報を記述する。ただし、本発明はこれらの詳細情報の一部または全部がなしに実施されてもよいことは当業者にとって明らかであろう。他の例では、本発明が不必要に分かりにくくならないように周知の工程段階および／または構造を詳しく説明していない。

【0023】

方法および技術を含む様々な実施形態を後述する。本発明は本発明による技術の実施形態を実施するコンピュータ可読命令が記憶されるコンピュータ可読媒体を含む製品を包含してもよいことに留意すべきである。コンピュータ可読媒体は、たとえば、半導体、磁気、光磁気、光、またはコンピュータ可読コードを記憶するその他の形態のコンピュータ可読媒体を含んでもよい。さらに、本発明は、本発明の実施形態を実施する装置を包含してもよい。このような装置は、本発明の実施形態に関するタスクを実行するための専用および／またはプログラマブル回路を含んでもよい。このような装置の例として、適切にプログラムされるときの汎用コンピュータおよび／または専用コンピュータデバイスが挙げられ、本発明の実施形態に関する様々なタスクに適合されたコンピュータ／コンピュータデバイスおよび専用／プログラマブル回路の組合せを含んでもよい。

【0024】

本発明の一態様において、より均一な処理を実現するために電源供給の局所制御が必要であることを本発明者は本明細書において理解している。基材を処理するために発生されているプラズマの均一性に影響を与える可能性のある重要な要素は処理チャンバの特定領域に供給されている電力の量であるかもしれないことを本発明者はて理解している。先行技術では、処理チャンバの特定領域への電源供給を制御することは、単一電源を仮定すると困難であるかもしれない。局所電源供給がたとえ可能であっても、特に、電源が単一ＲＦ発生器から大きいアレイの容量性／誘導性素子に供給されねばならないときは、局所電源供給を制御する機構はエンジニアにとって困難かつ高価になる傾向がある。本発明の実施形態に従って、局所電源供給およびその制御を実施する分散型電源装置が提供される。本発明の実施形態は、局所電源供給を可能にするために各組の電極／アンテナに局所的に、あるいはごく近接して取り付けられている複数の局所電源（たとえば、ＲＦ）発生器を含む。局所ＲＦ発生器は遠隔であってもよく、電源は必要に応じて伝送線を介してチャンバから伝送されてもよい。

【0025】

本明細書では、様々な実施が例としてＲＦ用いて議論されるかもしれない。ただし、本発明は、ＲＦに限定されず、いかなる種類の電源（たとえば、マイクロ波電源）を含んでいてもよい。それどころか、本議論は例にすぎず、本発明は提示される例によって制限されるものではない。

【0026】

先行技術では、処理システムの容量性／誘導性素子に電源を分散するために単一電源発生器が採用されてもよい。先行技術とは違って、ある実施形態において、一組の容量性／誘導性素子に電源を分散するために複数の電源発生器（三台、四台など、二台よりも多い）が採用されてもよい。本明細書で採用される「複数の電源発生器」という用語は、二台よりも多い（三台、四台など）電源発生器の数を示す。さらに別の実施形態において、電源が電源発生器から各容量性／誘導性要素に伝送されるときの電力損失と各整合の配慮を最小限に抑えるために、複数の電源発生器が処理チャンバに近接して分散されてもよい。換言すれば、伝送線および整合回路網（先行技術において前述されたような）を介して電源発生器に伝送させる代わりに、複数の電源発生器が、処理チャンバ内に配置された一組の容量性／誘導性素子に直結されてもよい（任意の整合ネットワーク（好適には簡素な固定整合ネットワーク）を介して）。

【0027】

ある実施形態において、各局所電源（たとえば、ＲＦ）発生器への電源は、直流（ＤＣ）電源ユニットによって提供されてもよい。ある実施形態において、ＤＣ電源ユニットは、コモンレールに沿って電源を各局所電源（たとえば、ＲＦ）発生器に分散してもよい。別の実施形態において、ＤＣ電源ユニットは、各パワーアンプに局所的に分散されて、電源制御が局所パワーアンプにおいて局所的に実施されてもよい。ある例では、各ロールＲＦ発生器が独立したＤＣ電源ユニットとの対が形成されてもよい。ＤＣ電源ユニットを分散することによって、各局所ＲＦ発生器に分散されている電力の量を操作するための制御方法が提供される。

【0028】

ある実施形態において、入力ＤＣ電源を受け入れて変換するための各局所電源（たとえば、ＲＦ）発生器内にパワーアンプ（ＰＡ）モジュール（ＲＦパワー・アンプ・モジュールなど）が採用されてもよい。電源は局所的に分散されているので、各局所電源（たとえば、ＲＦ）発生器に分散される電力の量は、先行技術のＲＦ発生器に分散される電源よりもかなり小さいかもしれない。

【0029】

処理チャンバの入力インピーダンスを局所電力（ＲＦ）発生器の出力インピーダンスに整合させるために、整合部品が採用されてもよい。ある実施形態において、整合部品は、可変周波数、電子スイッチング、および反射吸収を含むがこれらに限定されない様々な整合方法を実施できる可能性のある固定整合部品であってもよい。整合部品は全電力のごく一部をサポートするのに必要とされるだけなので、複雑さとコストを最小限に抑えるために、各々が数個の簡単な固定素子を有する簡単な整合装置が好ましい。整合部品は最小限の設計上の要求を満たす極めてコンパクトなものであってもよい。

【0030】

電源負荷は多くの局所電源発生器の中に分散されているので、局所電源発生器は、設計がかなり簡素になり、より安価に作り出されるかもしれない。さらに、各局所電源発生器は、各局所電源発生器が同じ構成を有するようにモジュール化ユニットとして構築されうる。換言すれば、局所電源発生器を交換しなければならない場合、技術者は古い局所電源発生器を素早く取り外してそれを新しいモジュール化ユニットと交換することができる。

【0031】

本発明の実施形態において、局所コントローラは、各局所電源発生器内に設置されており、主コントローラと情報をやり取りしてもよい。情報のやり取りによって、主コントローラは、局所電源発生器を監視して必要に応じて命令を局所電源発生器に送ることができる。ある例では、各局所電源発生器に関する状態データが入力データの異常を監視できる主コントローラに伝送されてもよい。さらに、分散型局所電源発生器を必要に応じて同期させて、チャンバに対する所望の電源分散パターンの実行を容易にするように主コントローラが採用されてもよい。

【0032】

本発明の特徴および長所は、以下の図および議論を参照するとよりよく理解されるかもしれない。

【0033】

図３Ａは、本発明の実施形態における、パワーアンプが分散されている分散型電源装置を示す。分散型電源装置３００において、ＡＣ線３０２は主モジュール３０４に接続される。主モジュール３０４は、主コントローラ３０６およびＤＣ電源ユニット３０８を含んでいてもよい。主コントローラ３０６は、処理の進捗、レシピなどに関する情報を取り込むためにプラズマ処理システムと情報をやり取りしてもよい。

【0034】

ＤＣ電源ユニット３０８は、入力ＡＣ電源をＤＣ電源に変換するためにＡＣ−ＤＣ変換機を含んでいてもよい。入力電源はＡＣ電源に限定されず、ＤＣ電源（この場合、ＡＣ変換は不要である）など、他の種類の電源を含んでいてもよいことに留意されたい。電源はレール３１０に沿ってＤＣ電源ユニット３０８から様々な局所ＲＦ発生器（３１２、３１４、および３１６）に分散される。

【0035】

ある実施形態において、ＤＣ電源ユニットは局所的に分散されてもよい。換言すれば、主モジュールに設置される単一ＤＣ電源ユニットの代わりに、複数のＤＣ電源ユニットが電源を必要とする誘導性および／または容量性素子に接近して局所的に分散されてもよい。比較的小型でかつさほど複雑でなく、したがって分散が可能である。ある実施形態において、ＤＣ電源ユニットは各局所ＲＦ発生器内に設置されてもよい。別の実施形態において、ＤＣ電源ユニットは、各局所ＲＦ発生器に近接して設置されてもよい。ＤＣ電源ユニットを分散することによって、各局所ＲＦ電源供給が独立に制御されてもよいので、局所ＲＦ電源供給に対するより優れた制御が実現されるかもしれない。換言すれば、ＤＣ電源ユニットを分散することによって、パワーアンプの各々に分散されているＤＣ電圧の量が少なくなる可能性があり、電源を制御し管理することが比較的簡単になる。ＤＣ調整が局所ＲＦ電源において代替的または追加的に実施されてもよい。

【0036】

前述のように、複数組の電極に電源を分散するために複数の局所ＲＦ発生器が採用されてもよい。ある実施形態において、各局所ＲＦ発生器は、容量性環境において一組の電極（たとえば、電極の組３４２、電極の組３４４、電極の組３４６）に電源を提供していてもよい。あるいは、図３に示されるように、誘導性環境において、各局所ＲＦ発生器は、一組のアンテナ（例えば、３５２、３５４、および／または３５６）に電源を提供してもよい。

【0037】

ＲＦ供給が分散されるので、各局所ＲＦ発生器は、先行技術のＲＦ発生器よりも寸法がかなり小さくおよび／または単純でおよび／または安価に作り出されるかもしれない。また、実装される可能性のある局所ＲＦ発生器の数は、ユーザの要求に左右されるかもしれない。さらに、ＲＦ発生器の数が増加すると、コストの視点から規模の経済性の恩恵を受け、各々が低コストであることからＲＦ発生器を容易に交換できるようになり、それによって、システム全体の信頼性が向上する。

【0038】

各局所ＲＦ発生器は、ＲＦパワーアンプ（ＰＡ）モジュール（たとえば、ＲＦＰＡモジュール３２４、ＲＦＰＡモジュール３２６、ＲＦＰＡモジュール３２８）を含んでいてもよい。先行技術と違って、電力が多くの局所ＲＦ発生器によって分散されているので、局所的に分散されている電力の量は先行技術よりもかなり少なくなる可能性がある。ある例では、典型的な先行技術のＲＦ発生器は、３キロワットの電力を発生する可能性があるが、局所ＲＦ発生器は約２００〜３００ワットの電力を発生するだけで済む。各局所ＲＦ発生器における電力の量はかなり低減されているので、局所ＲＦ発生器の設計は簡素化される可能性がある。ある例では、供給されている電力が先行技術のＲＦ発生器によって供給されている電力よりも実質的に少ないので、電源を遮蔽するための筐体が実質的に撤廃されたり、簡素化および／または小型化および／または低廉化されたりする可能性がある。

【0039】

前述のように、ある実施形態において、処理チャンバ３６０の入力インピーダンスを局所ＲＦ発生器の出力インピーダンスと少なくとも部分的に整合させるために、各局所ＲＦ発生器は整合部品（たとえば、整合３１８、整合３２０、整合３２２など）を含んでいてもよい。先行技術では、複雑な形状の可変容量性／誘導性素子を収容して様々な電極に電力を提供するために、整合回路網は大型かつ複雑になる可能性がある。

【0040】

ある実施形態において、整合部品は固定整合（fixed match）であってもよい。固定整合では、プラズマシステムが複数の可変部品を有する可能性があるときユーザが種々の範囲を前もって調節できるようにしてもよい。ある実施形態において、整合部品は、可変周波数、電子スイッチング、電力吸収、反射吸収などを含むがこれらに限定されない様々な整合方法で使用される可能性のある固定整合部品であってもよい。採用される可能性のある様々な整合方法が当技術分野で周知であるため、これ以上議論しない。

【0041】

また、一つ以上の局所ＲＦ発生器はプローブ（たとえば、プローブ３３０、プローブ３３２、プローブ３３４）を含んでいてもよい。ある実施形態において、電圧、電流、位相などを測定して一組の電極に伝送されている電力の量を導出するために、プローブが採用されてもよい。これらの測定値および／または導出値（電力、インピーダンス、など）は、必要に応じて、制御方式がチャンバ内の電源分散を制御できるようにするための制御パラメータとして使用されてもよい。プローブからのデータは、処理チャンバとＲＦ発生器の間のインピーダンス差を管理するために整合部品によって採用されてもよい。プローブの実装は、反射が電力損失をもたらすとき較正を実施する際に特に有用である。

【0042】

また、各局所ＲＦ発生器は、局所コントローラ（たとえば、局所コントローラ３３６、局所コントローラ３３８、および局所コントローラ３４０）を含んでいてもよい。各局所コントローラは、たとえば、経路３４８を通じて主コントローラと情報をやり取りしてもよい。ある例では、主コントローラ３０６は、各局所コントローラに命令を送ってもよい。命令は、局所ＲＦ発生器をオンにする条件、局所ＲＦ発生器をオフにする条件、発生される電力、電圧、または電流のレベルをパルス化する条件などを含んでもよいがこれらに限定されない。ある実施形態において、主コントローラ３０６は、局所ＲＦ発生器の中に均一な処理環境を生み出すために、局所コントローラに同期信号を送出してもよい。

【0043】

前述の内容から分かるように、分散型ＲＦ装置は、ＲＦの供給を局所的に実施する方法およびシステムを提供する。各局所ＲＦ発生器は局所的に取り付けられてもよいので、ある実施形態において、伝送線に対する要件は実質的に撤廃されてもよい。

【0044】

局所ＲＦ発生器の場合、電極またはアンテナの各組に分散されている電力、電圧、または電流の量は、厳しく制御されて基材処理のより局所的な制御を提供する可能性がある。たとえば、基材が処理されている状況を考えてみよう。典型的に、先行技術のＲＦ発生器を用いて処理している間、プラズマは基材の全域で不均一である可能性がある。それゆえ、処理の結果は、不均一であるかもしれない。局所ＲＦ発生器の場合、電極またはアンテナの各組に分散されている電力の量は、個別に制御されてもよい。したがって、より均一なプラズマを生成することが望まれる場合はそれを実現するために、より多くの電源が電極の組３４２（これは電力を基材のエッジに供給する）に分散され、より少ない電源が他の電極の組に分散される可能性がある。

【0045】

したがって、局所制御の場合、使用される不均一な基材（特に、リソグラフィなどの方法によって事前に識別された基材）に対処するために電力の量が局所的に調整されてもよい。ある例において、局所的補償を採用することにより基材の不均一なトポグラフィを明らかにして、より均一な、基材を得るために、エッチングプロセスが変更されてもよい。

【0046】

ある実施形態において、主コントローラ３０６は、局所コントローラを介して分散型ＲＦ発生器を診断するように構成される。たとえば、局所コントローラが局所ＲＦ発生器に関する状態データを主コントローラ３０６に送っている状況を考えてみよう。ある実施形態において、潜在的な問題を特定するために基準を前もって調節してもよい。ある例では、主コントローラ３０６は、各局所ＲＦ発生器内の整合条件を監視するように構成される。整合条件が許容範囲外にある場合、主コントローラ３０６はオペレータに警告を発してもよい。局所ＲＦ発生器はモジュール化ユニットとして構築されうるので、機能していないＲＦ発生器の交換には最小限の時間と資源があれば済むことになる。問題が発生する前に複数の局所ＲＦ電源のどれを保守／交換する必要があるかを突き止めるために、自己診断が提供されてもよい。

【0047】

前述の実施形態は、個別の容量性／誘導性素子を有する分散型ＲＦ装置に基づいて局所ＲＦ供給を説明している。しかし、局所ＲＦ供給は、回路網装置で実現されてもよい。図４は、本発明の実施形態における、分散型統合電源（たとえば、ＲＦ）装置回路網４００を示す。分散型統合ＲＦ装置回路網４００は、各ノードで電源が供給される可能性のあるストラップの回路網を含んでいてもよい。

【0048】

分散型統合電源（たとえば、ＲＦ）装置回路網の構成は、六方最密、同心円（concentric circle）、直線状装置などを含んでいてもよいが、これらに限定されない。たとえば、分散型統合ＲＦ装置回路網４００がセグメント化された同心円として構成される状況を考えてみよう。局所ＲＦ発生器は、各ノード（４０２、４０４、４０６、および４０８）に設置される。分散型統合ＲＦ装置回路網４００は、回路網内のノードの分散アレイに局所電源制御を提供してもよい。

【0049】

本発明をいくつかの好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲に含まれる変更、置換、および等効物がある。本明細書では様々な例が提供されているが、これらの例は本発明に関する例示を目的とするもので、限定を目的とするものではない。
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］
基材の処理中に、プラズマ処理システムに局所電源を供給するための分散型電源装置であって、
一組の直流（ＤＣ）電源ユニットと、
前記一組のＤＣ電源ユニットから電源を受け取るように構成された複数の電源発生器であって、前記複数の電源発生器の各電源発生器は一組の電気素子に結合されていることにより、前記複数の電源発生器の前記各電源発生器は前記局所電源供給を制御できるようにする、複数の電源発生器と、
を備える分散型電源装置。
［適用例２］
前記一組のＤＣ電源ユニットは単一ＤＣ電源ユニットであり、ＤＣ電源はレール装置を介して前記複数の電源発生器に分散される、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例３］
前記一組のＤＣ電源ユニットは、複数のＤＣ電源ユニットを含み、前記一組のＤＣ電源ユニットの各ＤＣ電源ユニットは、前記複数の電源発生器の電源発生器に結合されている、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例４］
前記一組のＤＣ電源ユニットのＤＣ電源ユニットは、前記複数の電源発生器の前記各電源発生器内に設置される、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例５］
前記複数の電源発生器は複数の無線（ＲＦ）発生器である、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例６］
前記複数の電源発生器は複数のマイクロ波発生器である、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例７］
パワーアンプが前記複数の電源発生器の前記各電源発生器内に設置される、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例８］
整合部品が前記複数の電源発生器の前記各電源発生器内に設置され、前記整合部品は、前記各電源発生器内のインピーダンスを前記プラズマ処理システムの処理チャンバのインピーダンスに整合させるように構成されている、適用例７に記載の分散型電源装置。
［適用例９］
前記整合部品は、可変周波数および電子スイッチングなど、様々な整合方法を実施するように構成されている、適用例８に記載の分散型電源装置。
［適用例１０］
プローブが前記複数の電源発生器の前記各電源発生器に結合される、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例１１］
前記プローブは、前記一組の電気素子への前記局所電源供給を少なくとも測定するように構成されている、適用例１０に記載の分散型電源装置。
［適用例１２］
前記一組の電気素子は一組の電極である、適用例１１に記載の分散型電源装置。
［適用例１３］
前記一組の電気素子は一組のアンテナである、適用例１１に記載の分散型電源装置。
［適用例１４］
主コントローラをさらに含み、前記主コントローラは前記プラズマ処理システムと情報をやり取りするように構成されている、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例１５］
局所コントローラが前記複数の電源発生器の前記各電源発生器内に設置され、前記局所コントローラは前記主コントローラと情報をやり取りするように構成されており、情報のやり取りは前記主コントローラからの命令の受け取ることを含む、適用例１４に記載の分
散型電源装置。
［適用例１６］
前記主コントローラは、前記各電源発生器に関わる前記局所コントローラから状態データを受け取ることによって前記各電源発生器の状態を監視するように構成されている、請求項１５に記載の分散型電源装置。
［適用例１７］
前記複数の電源発生器の前記各電源発生器はモジュール化ユニットであり、前記各電源発生器は、パワー・アンプ・モジュール、整合部品、プローブ、および局所コントローラの少なくとも１つを含む、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例１８］
前記複数の電源発生器は、回路網内のノードの分散アレイに対する局所電源制御を可能ならしめるように構成されている、適用例１に記載の分散型電源装置。
［適用例１９］
前記複数の電源発生器はセグメント化された同心円として構成され、電源発生器は前記ノードの分散アレイの各ノードに配置される、適用例１８に記載の分散型電源装置。
［適用例２０］
前記複数の電源発生器は直線状装置として構成され、電源発生器が前記ノードの分散アレイの各ノードに配置される、適用例１８に記載の分散型電源装置。

【0050】

また、発明の名称および要約書は、本明細書において便宜のために提供されるもので、本明細書における特許請求の範囲を理解するために使用されるべきではない。さらに、要約書は、極めて短縮された形で書かれており、本明細書において便宜のために提供されており、したがって、特許請求の範囲で表現される本発明全体を理解または限定するために採用されるべきではない。本明細書において「組」という用語が採用される場合、この用語はゼロ、一、または複数の部材を包含するために一般に理解されている数学的意味を有することが意図されている。また、本発明の方法および装置には多くの代替的実施方法があることにも留意されたい。それゆえ、以下に添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるようなすべての変更、置換、および等効物を含むものと解釈されることが意図されている。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4】