特表2024-542072周波数変調されたマルチレベルアウトフェージング電力増幅器の自動化調節のための方法および装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-13
(54)【発明の名称】周波数変調されたマルチレベルアウトフェージング電力増幅器の自動化調節のための方法および装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20241106BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024526496
(86)(22)【出願日】2022-10-31
(85)【翻訳文提出日】2024-06-27
(86)【国際出願番号】 US2022048486
(87)【国際公開番号】W WO2023081110
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】63/275,397
(32)【優先日】2021-11-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パク・サンヒョン
【テーマコード（参考）】
2G084
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA05
2G084AA08
2G084CC13
2G084DD03
2G084DD13
2G084DD55
2G084EE12
2G084HH21
2G084HH22
2G084HH27
2G084HH28
2G084HH43
2G084HH52
(57)【要約】
【解決手段】高周波（ＲＦ）電力供給システムは、複数のＲＦインバータを含む。ＲＦインバータの各々は、１つまたは複数のトランジスタデバイスの１つまたは複数のゲートに印加される入力信号から正弦波ＲＦ信号を生成するように構成される。コントローラが、所与の時間にＲＦ電力供給システムの動作モードを制御するようにプログラムされる。動作モードは、どのＲＦインバータが所与の時間にオンであるか、どのＲＦインバータが所与の時間にオフであるか、およびどのＲＦインバータが所与の時間に位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義される。コントローラは、所与の時間に位相シフトされた入力信号に適用される位相シフト量を制御し、複数のＲＦインバータの結合出力電力を目標電力設定に実質的に一致させるようにプログラムされる。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波（ＲＦ）電力供給システムであって、複数のＲＦインバータであって、前記複数のＲＦインバータの各々は、１つまたは複数のトランジスタデバイスの１つまたは複数のゲートに印加される入力信号から正弦波ＲＦ信号を生成するように構成される複数のＲＦインバータと、
所与の時間に前記ＲＦ電力供給システムの動作モードを制御するようにプログラムされたコントローラであって、前記動作モードは、前記複数のＲＦインバータのうちのどれが前記所与の時間にオンであるか、前記複数のＲＦインバータのうちのどれが前記所与の時間にオフであるか、および前記複数のＲＦインバータのうちのどれが前記所与の時間に位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義され、前記コントローラは、前記所与の時間に前記位相シフトされた入力信号に適用される位相シフト量を制御し、前記複数のＲＦインバータの結合出力電力を目標電力設定に実質的に一致させるようにプログラムされるコントローラと
を備える、ＲＦ電力供給システム。
【請求項2】
請求項１に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記コントローラは、前記目標電力設定を含む前記ＲＦ電力供給システムに対するＲＦ電力出力範囲を提供する前記ＲＦ電力供給システムの複数の実行可能な動作モードのうちの１つを決定するようにプログラムされる、ＲＦ電力供給システム。
【請求項3】
請求項２に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記複数の実行可能な動作モードのうちの前記決定された動作モードは、他の前記複数の実行可能な動作モードと比較して、前記目標電力設定からの前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力におけるより大きな調整能力範囲を提供する、ＲＦ電力供給システム。
【請求項4】
請求項２に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記複数の実行可能な動作モードのうちの前記決定された動作モードは、前記ＲＦ電力供給システムがＲＦ電力を送給している負荷のインピーダンスに依存する、ＲＦ電力供給システム。
【請求項5】
請求項２に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記複数の実行可能な動作モードのうちの前記決定された動作モードは、前記所与の時間に位相シフトされていない入力信号に従って動作する前記複数のＲＦインバータのうちの複数のＲＦインバータと、前記所与の時間に前記位相シフトされた入力信号に従って動作する前記複数のＲＦインバータのうちの複数のＲＦインバータとを含む、ＲＦ電力供給システム。
【請求項6】
請求項２に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記コントローラは、前記ＲＦ電力供給システムの前記決定された動作モードに対するＲＦ電力対位相シフト角データの記憶されたセットを使用して前記位相シフトされた入力信号に適用される位相シフトの初期量を決定し、前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力を最初に前記目標電力設定にほぼ一致させるようにプログラムされる、ＲＦ電力供給システム。
【請求項7】
請求項６に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力を測定するために接続されたセンサであって、前記センサは、前記複数のＲＦインバータの測定された結合出力電力を示す信号を前記コントローラに送信するように接続されるセンサ
をさらに備える、ＲＦ電力供給システム。
【請求項8】
請求項７に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記コントローラは、負のフィードバック制御ループ内のフィードバック信号として前記センサから受信した前記信号を使用して前記所与の時間に前記位相シフトされた入力信号に適用される前記位相シフト量を制御し、前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力を前記目標電力設定に実質的に一致させるようにプログラムされる、ＲＦ電力供給システム。
【請求項9】
請求項８に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記コントローラは、前記複数のＲＦインバータの前記測定された結合出力電力と前記目標電力設定との間の差の非ゼロ絶対値をさらに低減するためのさらなる位相シフト調整が不可能であることを決定し、これに応じて、前記ＲＦ電力供給システムの前記動作モードを、前記目標電力設定を含む前記ＲＦ電力供給システムに対する別のＲＦ電力出力範囲を提供する前記複数の実行可能な動作モードのうちの別の動作モードに変更するようにプログラムされる、ＲＦ電力供給システム。
【請求項10】
請求項１に記載のＲＦ電力供給システムであって、前記ＲＦ電力供給システムは、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバのアンテナに送給し、前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマを生成するように接続される、ＲＦ電力供給システム。
【請求項11】
高周波（ＲＦ）電力供給システムを動作させるための方法であって、目標電力設定を受信することと、
前記目標電力設定を含む前記ＲＦ電力供給システムに対するＲＦ電力出力範囲を提供する前記ＲＦ電力供給システムの動作モードを決定することであって、前記ＲＦ電力供給システムは、複数のＲＦインバータを含み、前記複数のＲＦインバータの各々は、１つまたは複数のそれぞれのトランジスタデバイスの１つまたは複数のゲートに印加されるそれぞれの入力信号からそれぞれの正弦波ＲＦ信号を生成するように構成され、前記動作モードは、前記複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間にオンであるか、前記複数のＲＦインバータのうちのどれが前記所与の時間にオフであるか、および前記複数のＲＦインバータのうちのどれが前記所与の時間に位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義されることと、
前記位相シフトされた入力信号についての位相シフト量を決定し、前記複数のＲＦインバータの結合出力電力を前記目標電力設定に実質的に一致させることと、
前記決定された動作モードおよび前記位相シフトされた入力信号についての前記決定された位相シフト量に従って動作するように前記ＲＦ電力供給システムに指示することと
を含む、方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、前記決定された動作モードは、前記ＲＦ電力供給システムの複数の実行可能な動作モードのうちの１つであり、前記複数の実行可能な動作モードの各々は、前記目標電力設定を含む前記ＲＦ電力供給システムに対するそれぞれのＲＦ電力出力範囲を提供し、前記決定された動作モードは、他の前記複数の実行可能な動作モードと比較して、前記目標電力設定からの前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力におけるより大きな調整能力範囲を提供する、方法。
【請求項13】
請求項１１に記載の方法であって、（ａ）前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力を測定することと、
（ｂ）前記複数のＲＦインバータの前記測定された結合出力電力と前記目標電力設定との間の差を低減する位相シフト調整を決定することと、
（ｃ）前記位相シフト調整を前記位相シフトされた入力信号についての前記位相シフト量に適用することと
をさらに含む、方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法であって、（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）を繰り返し、前記複数のＲＦインバータの前記結合出力電力と前記目標電力設定との間の実質的な一致を達成して維持すること
をさらに含む、方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法であって、前記複数のＲＦインバータの前記測定された結合出力電力と前記目標電力設定との間の前記差の非ゼロ絶対値をさらに低減するためのさらなる位相シフト調整が不可能であることを決定することと、
前記ＲＦ電力供給システムの前記動作モードを、前記目標電力設定を含む前記ＲＦ電力供給システムに対する別のＲＦ電力出力範囲を提供する別の実行可能な動作モードに変更することであって、前記動作モードの前記変更は、さらなる位相シフト調整が不可能であるとの決定に応答して行われることと
をさらに含む、方法。
【請求項16】
請求項１５に記載の方法であって、前記位相シフトされた入力信号に対する前記位相シフト量は、変更される前記動作モードと比較して、さらなる位相シフト調整が不可能であり、前記他の実行可能な動作モードにおいてオンである前記複数のＲＦインバータの数が少ない場合、約１８０度である、方法。
【請求項17】
請求項１５に記載の方法であって、前記位相シフトされた入力信号に対する前記位相シフト量は、変更される前記動作モードと比較して、さらなる位相シフト調整が不可能であり、前記他の実行可能な動作モードにおいてオンである前記複数のＲＦインバータの数が多い場合、約０度である、方法。
【請求項18】
請求項１１に記載の方法であって、前記ＲＦ電力供給システムの前記決定された動作モードは、前記ＲＦ電力供給システムがＲＦ電力を送給している負荷のインピーダンスに依存する、方法。
【請求項19】
請求項１１に記載の方法であって、前記ＲＦ電力供給システムは、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバのアンテナに送給し、前記プラズマ処理チャンバ内にプラズマを生成するように接続される、方法。
【請求項20】
請求項１１に記載の方法であって、前記ＲＦ電力供給システムの前記決定された動作モードは、前記所与の時間に位相シフトされていない入力信号に従って動作する前記複数のＲＦインバータのうちの複数のＲＦインバータと、前記所与の時間に前記位相シフトされた入力信号に従って動作する前記複数のＲＦインバータのうちの複数のＲＦインバータとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
プラズマ処理システムは、半導体ウエハ上に半導体デバイス、例えば、チップ／ダイを製造するために使用される。プラズマ処理システムでは、半導体ウエハは、材料堆積および／または材料除去および／または材料注入および／または材料修正などを通じて、所定の変化を半導体ウエハの条件に引き起こすために様々なタイプのプラズマに曝露される。半導体ウエハのプラズマ処理中、高周波（ＲＦ）電力がチャンバ内のプロセスガスを通して伝達され、半導体ウエハに曝露される際にプロセスガスをプラズマに変換する。ラジカルおよびイオンなどのプラズマの反応性成分は、半導体ウエハ上の材料と相互作用して半導体ウエハ上で所定の効果を達成する。一部のプラズマ処理システムでは、生成されたＲＦ電力が、プラズマ処理チャンバの外側に位置決めされたアンテナを介してプロセスガスに伝達される。本開示で説明される実施形態は、このような状況で生じるものである。
【発明の概要】
【0002】
例示的な実施形態では、ＲＦ電力供給システムが開示される。ＲＦ電力供給システムは、複数のＲＦインバータを含む。複数のＲＦインバータの各々は、１つまたは複数のトランジスタデバイスの１つまたは複数のゲートに印加される入力信号から正弦波ＲＦ信号を生成するように構成される。ＲＦ電力供給システムはまた、所与の時間にＲＦ電力供給システムの動作モードを制御するようにプログラムされたコントローラを含む。動作モードは、複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間にオンであるか、複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間にオフであるか、および複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間に位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義される。コントローラは、所与の時間に位相シフトされた入力信号に適用される位相シフト量を制御し、複数のＲＦインバータの結合出力電力を目標電力設定に実質的に一致させるようにプログラムされる。
【0003】
別の例示的な実施形態では、ＲＦ電力供給システムを動作させるための方法が開示される。方法は、目標電力設定を受信することを含む。方法はまた、目標電力設定を含むＲＦ電力供給システムに対するＲＦ電力出力範囲を提供するＲＦ電力供給システムの動作モードを決定することを含む。ＲＦ電力供給システムは、複数のＲＦインバータを含む。複数のＲＦインバータの各々は、１つまたは複数のそれぞれのトランジスタデバイスの１つまたは複数のゲートに印加されるそれぞれの入力信号からそれぞれの正弦波ＲＦ信号を生成するように構成される。動作モードは、複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間にオンであるか、複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間にオフであるか、および複数のＲＦインバータのうちのどれが所与の時間に位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義される。方法はまた、複数のＲＦインバータの結合出力電力を目標電力設定に実質的に一致させる位相シフトされた入力信号についての位相シフト量を決定することを含む。方法はまた、決定された動作モードおよび位相シフトされた入力信号についての決定された位相シフト量に従って動作するようにＲＦ電力供給システムに指示することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、負のフィードバック制御ループに従ってＲＦ電力供給システムを動作させることを含み、負のフィードバック制御ループでは、複数のＲＦインベンタの結合出力電力の測定値は、位相シフトされた入力信号についての位相シフト量を制御するフィードバック信号として使用され、それにより複数のＲＦインバータの測定された結合出力電力と目標電力設定との間の差が最小化される。
【0004】
実施形態の他の態様および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本開示の実施形態がこれらの具体的な詳細の一部または全部がなくても実践することができることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細に説明されていない。
【0027】
図１Ａは、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力をアンテナ／電極１１３に供給し、プラズマ処理チャンバ１１６内のプラズマ負荷１１５を駆動するように接続されたＲＦ電力供給システム１００を示す。ＲＦ電力供給システム１００は、多数（Ｎ）のＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎを含み、Ｎは、１よりも大きい。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々は、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎ内の１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５（図１Ｂ参照）の１つまたは複数のゲート１２７に印加されるそれぞれの入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮからそれぞれの正弦波ＲＦ信号Ｖｓ１～ＶｓＮを生成するように構成される。ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々は、電気接続１０５を通して直流（ＤＣ）電力供給部１０３の正端子（＋）に接続されたそれぞれの電力入力端子１０４－１～１０４－Ｎを有する。ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々はまた、電気接続１０７を通して基準接地電位１１７に接続されたそれぞれの接地端子１０８－１～１０８－Ｎを有する。ＤＣ電力供給部１０３の負端子（－）もまた、電気接続１０７を通して基準接地電位１１７に接続される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１が、接続１２２によってＤＣ電力供給部１０３を直接制御するように接続される。
【0028】
ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々はまた、それぞれの電気接続１０６－１～１０６－Ｎを通してコントローラ１２１からそれぞれの制御信号を受信するように接続されたそれぞれの制御信号入力端子１０２－１～１０２－Ｎを有する。電気接続１０６－１～１０６－Ｎを通してコントローラ１２１から受信される制御信号は、所与の時間における周波数、大きさ、および位相に関して入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮがどのように生成されるべきかを指定する。ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々はまた、それぞれの正弦波ＲＦ信号Ｖｓ１～ＶｓＮが通して送信されるそれぞれの出力端子１１２－１～１１２－Ｎを有する。出力端子１１２－１～１１２－Ｎの各々は、電気接続１０９を通してコンデンサ１１１の入力端子に電気的に接続される。コンデンサ１１１の出力端子は、電気接続１１４を通してアンテナ／電極１１３に電気的に接続される。コンデンサ１１１は、プラズマ負荷１１５とのインピーダンス整合を容易にする直列整合コンデンサとして機能する。コンデンサ１１１は、ＲＦ電力供給システム１００の出力における電圧と電流との間の位相角の差を低減する役割を果たす。いくつかの実施形態では、コンデンサ１１１は、手動または遠隔でその静電容量設定の調整を行う可変コンデンサであり、例えばステッピングモータを直接制御するように動作するコントローラ１２１によって、コンデンサ１１１の静電容量設定を調整する。
【0029】
また、いくつかの実施形態では、電圧／電流（Ｖ／Ｉ）センサ１１０が、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎからアンテナ／電極１１３に向かうＲＦ信号伝播方向に関して、コンデンサ１１１の入力端子の前の場所において電気接続１０９に存在する電圧および電流を測定するために接続される。いくつかの実施形態では、Ｖ／Ｉセンサ１１０は、所与の時間における二乗平均平方根（ＲＭＳ）電圧（Ｖrms）、ＲＭＳ電流（ｉrms）、および測定されたＲＭＳ電圧（Ｖrms）と測定されたＲＭＳ電流（ｉrms）との間の位相角（φ）を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、Ｖ／Ｉセンサ１１０はまた、以下のように、所与の時間における測定されたＲＭＳ電圧（Ｖrms）、測定されたＲＭＳ電流（ｉrms）、および測定されたＲＭＳ電圧（Ｖrms）と測定されたＲＭＳ電流（ｉrms）との間の位相角（φ）を使用することによって、所与の時間に電気接続１０９を通して送信されるＲＦ電力（Ｐ）を決定するように構成される：Ｐ＝（Ｖrms）（ｉrms）ｃｏｓ（φ）。様々な実施形態において、Ｖ／Ｉセンサ１１０は、本質的に任意の利用可能な電気測定または測定算出技法を使用して、任意の所与の時間に電気接続１０９を通して送信されるリアルタイムＲＦ電力を決定するように構成することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、任意の所与の時間にＶ／Ｉセンサ１１０によって決定されたＲＦ電力（Ｐ）を示す信号が、電気接続１２４を通してコントローラ１２１に搬送される。また、いくつかの実施形態では、任意の所与の時間における測定されたＲＭＳ電圧（Ｖrms）、測定されたＲＭＳ電流（ｉrms）、および測定されたＲＭＳ電圧（Ｖrms）と測定されたＲＭＳ電流（ｉrms）との間の位相角（φ）を示す信号が、電気接続１２４を通してコントローラ１２１に搬送される。
【0030】
図１Ｂは、いくつかの実施形態による、ＲＦインバータ１０１－ｘの概略図を示す。ＲＦインバータ１０１－ｘは、図１Ａに示すＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎの各々の一例を表す。ＲＦインバータ１０１－ｘは、電力入力端子１０４－ｘにおける電気接続１０５を通してＤＣ電力供給部１０３の正端子（＋）から電力を受け取るように電気的に接続される。ＲＦインバータ１０１－ｘの接地端子１０８－ｘは、電気接続１０７を通して基準接地電位１１７に電気的に接続される。ＲＦインバータ１０１－ｘの出力端子１１２－ｘは、電気接続１０９に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ１０１－ｘは、電気接続１０６－ｘを通してコントローラ１２１から入力信号Ｖｇｘを受信するように接続される。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ１０１－ｘは、電気接続１０６－ｘを通してＲＦインバータ１０１－ｘ上の入力信号Ｖｇｘの生成を指示する制御信号を受信するように接続される。いくつかの実施形態では、入力信号Ｖｇｘは、指定されたサイクル周波数に従って正のピーク振幅と負のピーク振幅との間でパルスする方形波形（デジタル波形）であり、１サイクルは、正のピーク振幅への入力信号Ｖｇｘの隣接する遷移間の持続時間に対応し、指定されたサイクル周波数は、単位時間当たりのサイクル数である。
【0031】
入力信号Ｖｇｘは、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５の１つまたは複数のゲート１２７に送信される。入力信号Ｖｇｘが正のピーク振幅にあるとき、第１の論理レベル（ハイ／１など）が、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５の１つまたは複数のゲート１２７に送信される。逆に、入力信号Ｖｇｘが負のピーク振幅にあるとき、第２の論理レベル（ロー／０など）が、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５の１つまたは複数のゲート１２７に送信される。このようにして、入力信号Ｖｇｘにより、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５が入力信号Ｖｇｘの周波数に従ってオンおよびオフになる。様々な実施形態において、入力信号Ｖｇｘの周波数は、本質的に任意の周波数に設定することができる。入力信号Ｖｇｘのいくつかの例示的な周波数には、他の周波数の中でも、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、２メガヘルツ（ＭＨｚ）、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚが挙げられる。いくつかの実施形態では、ダイオード１２９が１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のドレイン端子１３０とソース端子１３２との間に接続され、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５にわたる電圧を制限する。１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５がオンになると、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５にわたる電圧は、電圧がダイオード１２９によって制限されるまで増加する。ダイオード１２９は、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５を過剰な電流の流れから保護するように機能する。
【0032】
ＲＦインバータ１０１－ｘは、ＲＦインバータ１０１－ｘの入力端子１０４－ｘに電気的に接続された第１の端子１２３Ａを有するインダクタ１２３を含む。インダクタ１２３の第２の端子１２３Ｂは、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のドレイン端子１３０に電気的に接続される。ＲＦインバータ１０１－ｘは、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のドレイン端子１３０に電気的に接続された第１の端子１３１Ａを有するコンデンサ１３１を含む。コンデンサ１３１の第２の端子１３１Ｂは、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のソース端子１３２に電気的に接続される。ＲＦインバータ１０１－ｘはまた、インダクタ１２３と直列に電気的に接続されたコンデンサ１３３およびインダクタ１３５を含む。コンデンサ１３３は、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のドレイン端子１３０に電気的に接続された第１の端子１３３Ａを有する。インダクタ１３５は、コンデンサ１３３の第２の端子１３３Ｂに電気的に接続された第１の端子１３５Ａを有する。インダクタ１３５は、ＲＦインバータ１０１－ｘの出力端子１１２－ｘに電気的に接続された第２の端子１３５Ｂを有する。ＲＦインバータ１０１－ｘは、ＲＦインバータ１０１－ｘの出力端子１１２－ｘに電気的に接続された第１の端子１３７Ａを有するコンデンサ１３７を含む。コンデンサ１３７は、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のソース端子１３２に電気的に接続された第２の端子１３７Ｂを有する。１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５のゲート１２７に送信される入力信号Ｖｇｘに応じた１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５の動作は、インダクタ１２３および１３５ならびにコンデンサ１３１、１３３、１３５、および１３７と組み合わせて、ＲＦインバータ１０１－ｘの出力端子１１２－ｘにおける正弦波出力信号Ｖｓｘの生成を可能にする。出力端子１１２－ｘにおける正弦波出力信号Ｖｓｘの振幅は、ＲＦインバータ１０１－ｘの入力端子１０４－ｘにおける電圧レベルを制御することによって制御される。出力端子１１２－ｘにおける正弦波出力信号Ｖｓｘの周波数および位相は、入力信号Ｖｇｘの周波数および位相を制御することによって制御される。
【0033】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。図１Ｂに関して上述したようないくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、少なくとも閾値電圧がゲート１２７に印加されるとオンになるｎ型ＦＥＴである。しかし、他の実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、少なくとも閾値電圧がゲート１２７に印加されるとオフになるｐ型ＦＥＴである。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として実装される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、とりわけ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、または金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、または接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）として実装される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、炭化ケイ素、またはケイ素、または窒化ガリウムから作製される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、ハーフブリッジ構成で接続される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５は、フルブリッジ構成で接続される。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ１０１－ｘは、複数のトランジスタデバイス１２５が並列に接続され、かつ同時に駆動されるシングルスイッチインバータトポロジを有するように構成される。いくつかの実施形態では、入力信号Ｖｇｘは、複数のトランジスタデバイス１２５を駆動する複数のゲート駆動信号に複製および／または分割される。
【0034】
図１Ｃは、いくつかの実施形態による、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎを入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮによって所与の時間に制御することができる様々な方法を示す。ＲＦインバータ１ １０１－１は、指定された周波数（ｆ）を有する周期方形波形信号として入力信号Ｖｇ１を受信する。ＲＦインバータ２ １０１－２は、指定された周波数（ｆ）および入力信号Ｖｇ１に対する指定された位相シフト２０１を有する周期方形波形信号として入力信号Ｖｇ２を受信する。ＲＦインバータＮ １０１－Ｎによって受信される入力信号ＶｇＮは、ＲＦインバータＮ １０１－Ｎがオフになるように、すなわち、出力信号ＶｓＮが生成されないように定義される。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ１０１－ｘの１つまたは複数のトランジスタデバイス１２５がｎ型ＦＥＴとして構成される場合、入力信号Ｖｇｘは、ＲＦインバータ１０１－ｘがオフになるときに本質的に０電圧信号として提供される。いくつかの実施形態では、所与の時間にオンである様々な入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮの指定された周波数（ｆ）は、実質的に同じ周波数（ｆ）である。しかし、いくつかの実施形態では、所与の時間にオンである様々な入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮのうちのいずれか１つまたは複数は、所与の時間にオンである他の入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮとは異なる周波数（ｆ）を有するように定義することができる。様々な入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮを制御することによって、各ＲＦインバータ１０１－ｘは、所与の時間にオンまたはオフになるように別々に／独立して制御されてもよい。また、様々な入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮを制御することによって、所与の時間にオンである任意のＲＦインバータ１０１－ｘは、所与の時間に同様にオンである１つまたは複数の他のＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎに対して位相シフトされた出力信号Ｖｓｘを生成するように制御することができる。いくつかの実施形態では、所与の時間に位相シフトされた出力信号Ｖｓｘを生成する各ＲＦインバータ１０１－ｘは、実質的に同じ量だけ位相シフトされたその入力信号Ｖｇｘを有する。しかし、いくつかの実施形態では、入力信号Ｖｓ１～ＶｓＮのうちの異なる入力信号は、所与の時間に異なる量だけ位相シフトされ得る。
【0035】
図１Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による、プラズマ処理システム１６１の例示的な垂直断面図を示す。プラズマ処理システム１６１は、ＲＦ電力がアンテナ１１３からチャンバ１１６に伝達される誘導結合システムである。チャンバ１１６は、基準接地電位１１９に電気的に接続される。プラズマ処理領域１６３がチャンバ１１６内に設けられ、基板支持構造１７３がチャンバ１１６内に配置され、プラズマ処理動作中にプラズマ処理領域１６３に曝露された基板１６５を保持する。プラズマ１１５Ａ（破線の楕円領域によって表される）がプラズマ処理領域１６３内で生成され、制御された方式で基板１６５に対して変化を与える。様々な製作プロセスにおいて、基板１６５に対する変化は、基板１６５上の材料または表面状態における変化であり得る。例えば、様々な製作プロセスにおいて、基板１６５に対する変化には、基板１６５からの材料のエッチング、基板１６５上への材料の堆積、または基板１６５上に存在する材料の修正のうちの１つまたは複数が挙げられ得る。プラズマ処理システム１６１は、ＲＦ電力がチャンバ１１６の外側に配置されたアンテナ１１３からチャンバ１１６内のプロセスガスに伝達され、プラズマ処理領域１６３内でプラズマ１１５Ａを生成する任意のタイプのプラズマ処理システムであってもよいことを理解されたい。上部窓構造１６７が設けられ、ＲＦ電力がアンテナ１１３から上部窓構造１６７を通ってチャンバ１１６のプラズマ処理領域１６３に伝達されることを可能にする。
【0036】
いくつかの実施形態では、基板１６５は、製作手順を受ける半導体ウエハである。しかし、様々な実施形態において、基板１６５は、プラズマベースの製作プロセスを受ける本質的に任意のタイプの基板であってもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書で言及される基板１６５は、ケイ素、サファイア、ＧａＮ、ＧａＡｓもしくはＳｉＣ、または他の基板材料で形成された基板であってもよく、ガラスパネル／基板、金属箔、金属シート、ポリマー材料などを含んでもよい。また、様々な実施形態において、言及される基板１６５は、形態、形状、および／またはサイズが変化してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、言及される基板１６５は、他の半導体ウエハサイズの中でも、直径２００ｍｍ（ミリメートル）の半導体ウエハ、直径３００ｍｍの半導体ウエハ、または直径４５０ｍｍの半導体ウエハに対応し得る。また、いくつかの実施形態では、本明細書で言及される基板１６５は、他の形状の中でも、フラットパネルディスプレイ用の長方形基板などの非円形基板に対応し得る。
【0037】
チャンバ１１６内のプラズマ処理領域１６３は、矢印１７１によって表されるように、１つまたは複数のプロセスガスを制御された方式でプラズマ処理領域１６３に供給することができるように、プロセスガス供給システム１６９に接続される。プロセスガス供給システム１６９は、１つまたは複数のプロセスガス源と、制御された流量および制御されたフロー時間で１つまたは複数のプロセスガスをプラズマ処理領域１６３に供給することを可能にする弁およびマスフローコントローラの配置とを含む。また、様々な実施形態において、１つまたは複数のプロセスガスは、基板１６５に対して時間的に制御された方式と空間的に制御された方式の両方でプラズマ処理領域１６３に送給される。ＩＣＰ処理システム１６１は、基板１６５上の材料または表面状態における変化を引き起こすために、プロセスガス供給システム１６９に１つまたは複数のプロセスガスをプラズマ処理領域１６３に流させ、ＲＦ電力をアンテナ１１３から１つまたは複数のプロセスガスに印加して基板１６５に曝露される１つまたは複数のプロセスガスをプラズマ１１５Ａに変換することによって動作する。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、プロセスガス供給システム１６９の動作を制御するように接続される。
【0038】
アンテナ１１３は、上部窓構造１６７の上に配置される。図１Ｄの例では、アンテナ１１３はラジアルコイルアセンブリとして形成され、アンテナ１１３の陰影部分が図面のページ内にターンし、アンテナ１１３の陰影のない部分が図面のページ外にターンする。図１Ｅは、いくつかの実施形態による、アンテナ１１３の上面図を示す。様々な実施形態において、アンテナ１１３は、上部窓構造１６７を通してＲＦ電力をプラズマ処理領域１６３に伝達するのに適した本質的に任意の構成を有することが可能である。様々な実施形態において、アンテナ１１３は、上部窓構造１６７を通してＲＦ電力をプラズマ処理領域１６３に伝達するために、必要に応じて任意のターン数、任意の断面サイズ、および形状（円形、楕円形、長方形、台形など）を有してもよい。アンテナ１１３は、電気接続１１４を通してＲＦ電力供給システム１００に電気的に接続される。
【0039】
図１Ｆは、いくつかの例示的な実施形態による、コントローラ１２１の図を示す。コントローラ１２１は、プロセッサ１４９、ストレージハードウェアユニット（ＨＵ）１５１（例えば、メモリ）、入力ＨＵ１４１、出力ＨＵ１４５、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１４３、Ｉ／ Ｏインターフェース１４７、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）１５５、およびデータ通信バス１５３を含む。プロセッサ１４９、ストレージＨＵ１５１、入力ＨＵ１４１、出力ＨＵ１４５、Ｉ／Ｏインターフェース１４３、Ｉ／Ｏインターフェース１４７、およびＮＩＣ１５５は、データ通信バス１５３によって互いにデータ通信する。入力ＨＵ１４１の例には、マウス、キーボード、スタイラス、データ取得システム、データ取得カードなどが挙げられる。出力ＨＵ１４５の例には、ディスプレイ、スピーカ、デバイスコントローラなどが挙げられる。ＮＩＣ１５５の例には、ネットワークインターフェースカード、ネットワークアダプタなどが挙げられる。様々な実施形態において、ＮＩＣ１５５は、１つまたは複数の通信プロトコルおよび関連する物理層、例えば、とりわけイーサネットおよび／またはイーサキャットに従って動作するように構成される。Ｉ／Ｏインターフェース１４３および１４７の各々は、Ｉ／Ｏインターフェースに結合された異なるハードウェアユニット間の互換性を提供するように定義される。例えば、Ｉ／Ｏインターフェース１４３は、入力ＨＵ１４１から受信した信号をデータ通信バス１５３と互換性のある形態、振幅、および／または速度に変換するように定義されてもよい。また、Ｉ／Ｏインターフェース１４７は、データ通信バス１５３から受信した信号を出力ＨＵ１４５と互換性のある形態、振幅、および／または速度に変換するように定義されてもよい。本明細書に記載の様々な動作はコントローラ１２１のプロセッサ１４９によって実施されるが、いくつかの実施形態では、様々な動作は、コントローラ１２１の複数のプロセッサによって、および／またはコントローラ１２１に接続された複数のコンピューティングシステムの複数のプロセッサによって実施され得ることを理解されたい。
【0040】
様々な実施形態において、プラズマ処理システム１６１は、基板１６５の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と一体化され、電子機器は、プラズマ処理システム１６１の様々な構成要素および／または副部品を制御するように構成および接続されたコントローラ１２１内に実装される。基板１６５の処理要件および／またはプラズマ処理システム１６１の特定の構成に応じて、コントローラ１２１は、本明細書に開示されるプロセスおよび／または構成要素を制御するようにプログラムされる。そのようなプロセスとしては、とりわけ、プロセスガス供給システム１６９によるプロセスガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、ＲＦ電力供給システム１００の設定、電気信号周波数設定、ガス流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、プラズマ処理システム１６１に接続または連動するチャンバ１１６に対する基板１６５の搬入と搬出、および／またはロードロックに対する基板１６５の搬入と搬出が含まれる。
【0041】
広義には、様々な実施形態において、コントローラ１２１は、他のタスク／動作の中でも、命令を受信し、命令を発行し、デバイス動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にし、計測測定（光学的、熱的、電気的など）を可能にするなどの様々なタスク／動作を指示および制御する様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１内の集積回路は、他のコンピューティングデバイスの中でも、プログラム命令を記憶するファームウェア、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、および／またはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つまたは複数のマイクロコントローラのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラ１２１に通信され、プラズマ処理システム１６１内の基板１６５上でプロセスを実行するための動作パラメータを定義する。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／または基板１６５上のダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピに含まれる。
【0042】
いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、プラズマ処理システム１６１と統合または接続されるか、他の方法でプラズマ処理システム１６１にネットワーク接続されるコンピュータの一部であり、またはそのようなコンピュータに接続され、またはそれらの組み合わせである。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、「クラウド」またはファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部に実装され、これによりプラズマ処理システム１６１による基板１６５の処理を制御するためのリモートアクセスが可能となる。コントローラ１２１は、プラズマ処理システム１６１へのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況の監視を行い、過去の製作動作の履歴の検討を行い、複数の製作動作から傾向または性能基準の検討を行い、処理パラメータの変更を行い、後続の処理ステップの設定を行い、ＲＦ電力供給システム１００の動作パラメータの仕様を定義し、かつ／または新しい基板１６５の製作プロセスの開始を行う。
【0043】
いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えばサーバコンピュータシステム）は、ローカルネットワークおよび／またはインターネットを含むコンピュータネットワークを通じてプロセスレシピをコントローラ１２１に提供する。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含み、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからコントローラ１２１に通信される。いくつかの例では、コントローラ１２１は、プラズマ処理システム１６１内で基板１６５を処理するための設定の形式で命令を受信する。設定は、基板１６５上で実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラ１２１が連動または制御するツール／デバイス／構成要素のタイプに特有のものであることを理解されたい。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、例えば互いにネットワーク接続され、プラズマ処理システム１６１を動作させて基板１６５上に所定のプロセスを実施するなどの共通の目的に向けて動作するように同期される１つまたは複数の個別のコントローラ１２１を含むことによって分散される。このような目的のための分散型コントローラ１２１の一例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えばプラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバ内のプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられる。また、プラズマ処理システム１６１によって実施されるプロセス動作に応じて、コントローラ１２１は、半導体製造工場を通じて様々なエンティティと、例えば、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、分散型ツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対して基板１６５の容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信する。
【0044】
図２Ａは、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力供給システム１００が複数の動作モードに従ってどのように動作することができるかの一例を示す。図２Ａの例では、ＲＦ電力供給システム１００は、ＲＦ電力（Ｖｓ＿ｔｏｔによって表される）をプラズマ負荷１１５に供給するために接続された４つのＲＦインバータ１０１－１～１０１－４を含む。動作時（オン）、各ＲＦインバータ１０１－１～１０１－４は、それぞれの正弦波ＲＦ信号Ｖｓ１～Ｖｓ４をそれぞれ生成するように構成される。動作中（オン）のＲＦインバータ１０１－１～１０１－４によって生成されたＲＦ信号Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３、および／またはＶｓ４は組み合わされ、プラズマ負荷１１５に送信される出力ＲＦ信号Ｖｓ＿ｔｏｔを形成する。ＲＦ電力供給システム１００の所与の動作モードでは、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの１つまたは複数は、基準位相（φ＝０）で互いに同相で動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの１つまたは複数は、基準位相（φ＝０）に対して位相が異なって（φ≠０）動作しており（位相がずれている）、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの０個以上は、動作していない（オフ）。それぞれＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎに印加される入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮは、基準位相（φ＝０）および位相ずれ量（ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｏｕｔｐｈａｓｉｎｇ）（φ≠０）を定義するために使用される。図２Ａの例における第１の動作モード２０１では、ＲＦインバータ１０１－１、１０１－２、１０１－３、および１０１－４の各々は動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１、１０１－２、および１０１－３は、基準位相（φ＝０）で互いに同相で動作しており、ＲＦインバータ１０１－４は、基準位相（φ＝０）に対して位相がずれて（φ≠０）動作している。図２Ａの例における第２の動作モード２０２では、ＲＦインバータ１０１－１、１０１－２、および１０１－３の各々は動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１および１０１－２は、基準位相（φ＝０）で互いに同相で動作しており、ＲＦインバータ１０１－３は、基準位相（φ＝０）に対して位相がずれて（φ≠０）動作している。第２の動作モード２０２では、ＲＦインバータ１０１－４は動作していない（オフ）。図２Ａの例における第３の動作モード２０３では、ＲＦインバータ１０１－１および１０１－２の各々は動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１は、基準位相（φ＝０）で動作しており、ＲＦインバータ１０１－２は、基準位相（φ＝０）に対して位相がずれて（φ≠０）動作している。第３の動作モード２０３では、ＲＦインバータ１０１－３および１０１－４の各々は動作していない（オフ）。
【0045】
図２Ｂは、いくつかの実施形態による、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータに適用される位相シフト角（φ≠０）の関数として、３つの動作モード２０１、２０２、および２０３について出力ＲＦ信号Ｖｓ＿ｔｏｔによって提供される出力ＲＦ電力のプロットを示す。位相シフト角（φ≠０）は、０度～１８０度の範囲に及び、０度は、位相ずれが適用されないことに対応し、１８０度は、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相のずれたＲＦインバータに適用される最大位相ずれに対応する。第１の動作モード２０１は、最も高い出力ＲＦ電力の平均大きさを有し、かつ位相シフト角（φ）の関数として最も大きい出力ＲＦ電力の勾配を有する。第３の動作モード２０３は、最も低い出力ＲＦ電力の大きさを有し、かつ位相シフト角（φ）の関数として最も小さい出力ＲＦ電力の勾配を有する。第２の動作モード２０２の出力ＲＦ電力の大きさの中央値は、第１の動作モード２０１の出力ＲＦ電力の大きさの中央値よりも小さい。また、第２の動作モード２０２の出力ＲＦ電力の大きさの中央値は、第３の動作モード２０３の出力ＲＦ電力の大きさの中央値よりも大きい。同様に、第２の動作モード２０２の位相シフト角（φ）の関数としての出力ＲＦ電力の勾配は、第１の動作モード２０１および第３の動作モード２０３の勾配の間にある。図２Ｂは、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの動作中（オン）のＲＦインバータの数が減少すると、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの動作中（オン）かつ位相がずれたＲＦインバータの数は同じに維持し、利用可能な出力ＲＦ電力範囲の大きさの中央値と、位相シフト角（φ）の関数としての出力ＲＦ電力の勾配の両方が減少することを示す。逆に、図２Ｂは、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの動作中（オン）のＲＦインバータの数が増加すると、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの動作中（オン）かつ位相がずれたＲＦインバータの数は同じに維持し、利用可能な出力ＲＦ電力範囲の大きさの中央値と、位相シフト角（φ）の関数としての出力ＲＦ電力の勾配の両方が増加することを示す。
【0046】
図２Ｃは、いくつかの実施形態による、３つの動作モード２０１、２０２、および２０３について出力ＲＦ信号Ｖｓ＿ｔｏｔによって提供される出力ＲＦ電力のプロットを示す。図２Ｃは、いくつかの実施形態では、隣接する動作モードに対して利用可能な出力ＲＦ電力範囲に重複が存在することを示す。例えば、図２Ｃは、第２の動作モード２０２におけるＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータについて位相シフト角（φ）が０に近い場合、第２の動作モード２０２についての出力ＲＦ電力は、第１の動作モード２０１についての出力ＲＦ電力と重複することを示し、この出力ＲＦ電力の重複は、第２の動作モード２０２におけるＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータについて利用可能な位相シフト角（φ）範囲の一部（すべてではない）にわたって存在する。同様に、第３の動作モード２０３におけるＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータについて位相シフト角（φ）が０に近い場合、第３の動作モード２０３についての出力ＲＦ電力は、第２の動作モード２０２についての出力ＲＦ電力と重複し、この出力ＲＦ電力の重複は、第３の動作モード２０３におけるＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータについて利用可能な位相シフト角（φ）範囲の一部（すべてではない）にわたって存在する。したがって、いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム１００の複数の異なる動作モードで同じ出力ＲＦ電力を有することが可能である。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム１００は、ＲＦ電力供給システム１００についての全出力ＲＦ電力範囲がＲＦ電力供給システム１００の個々の動作モードについての出力ＲＦ電力範囲よりも大きくなるように、ある動作モードから別の動作モードなどに移行するように動作する。
【0047】
図３は、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力供給システム１００の特定の実施態様に対応する例示的なＲＦ電力供給システム１００Ａを示す。例示的なＲＦ電力供給システム１００Ａには、２４個（Ｎ＝２４）のＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４が存在する。ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４は、動作モード制御の目的で３つのグループに編成される。具体的には、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－３は、第１の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－４～１０１－６は、第２の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－７～１０１－９は、第３の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－１０～１０１－１２は、第４の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－１３～１０１－１５は、第５の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－１６～１０１－１８は、第６の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－１９～１０１－２１は、第７の制御グループに含まれる。ＲＦインバータ１０１－２２～１０１－２４は、第８の制御グループに含まれる。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、および第８の制御グループの各々は、動作（オン／オフ）に関して、および位相ずれに対して適用された位相シフト角（φ）に関して独立して制御可能である。様々な実施形態において、コントローラ１２１は、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、および第８の制御グループのうちのどれが所与に動作しており（オン）、所与の時間に動作しておらず（オフ）、かつ所与の時間に適用された位相シフト角（φ）だけ位相がずれているかを制御するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、位相シフト角（φ）は、入力信号Ｖｇ１～Ｖｇ２４のうち所与の時間に位相シフトされた（位相がずれた）入力信号に適用され、位相シフト角（φ）は、入力信号Ｖｇ１～Ｖｇ２４のうち所与の時間に位相シフトされていない（位相がずれていない）入力信号の位相に対して定義される。
【0048】
図４Ａは、いくつかの実施形態による、図３の例示的なＲＦ電力供給システム１００Ａについての例示的な動作モードの表を示す。図４Ａに示す例示的な動作モードは、動作モードが例示的なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａに対してどのように定義されるかについての説明を容易にするために提供されており、例示的なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの動作に対して定義され得る可能な動作モードの網羅的なセットを表すことを決して意図していないことを理解されたい。図４Ａに示す例示的な動作モードは、４０オームのリアクタンスおよび６オームの抵抗によって定義される例示的なプラズマ負荷１１５に対応する。図４Ａは例示的な動作モード１を示しており、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの２４個が所与の時間に動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの０個が所与の時間に動作しておらず（オフ）、所与の時間に動作している（オン）ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの６つはまた、所与の時間に動作している（オン）他のＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４と比較して、所与の時間に位相シフト角（φ）だけ位相がずれている。図４Ａは例示的な動作モード２も示しており、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの１８個が所与の時間に動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの６つが所与の時間に動作しておらず（オフ）、所与の時間に動作している（オン）ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの６つはまた、所与の時間に動作している（オン）他のＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４と比較して、所与の時間に位相シフト角（φ）だけ位相がずれている。図４Ａは例示的な動作モード３も示しており、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの９つが所与の時間に動作しており（オン）、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの１５個が所与の時間に動作しておらず（オフ）、所与の時間に動作している（オン）ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちの３つはまた、所与の時間に動作している（オン）他のＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４と比較して、所与の時間に位相シフト角（φ）だけ位相がずれている。他の動作モードでは、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のいずれか１つまたは複数が所与の時間に動作することができ（オン）、残りのＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４が所与の時間に動作しておらず（オフ）、所与の時間に動作している（オン）ＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４のうちのいくつかはまた、所与の時間に動作している（オン）他のＲＦインバータ１０１－１～１０１－２４と比較して、所与の時間に位相シフト角（φ）だけ位相がずれていることを理解されたい。
【0049】
図４Ｂは、いくつかの実施形態による、例示的なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａに対する図４Ａの動作モード１、２、および３について出力ＲＦ信号Ｖｓ＿ｔｏｔによって提供される出力ＲＦ電力のプロットを示す。動作モード１についての出力ＲＦ電力範囲は、約８ｋＷ～約２ｋＷに及ぶ。動作モード２についての出力ＲＦ電力範囲は、約４ｋＷ～約４５０Ｗに及ぶ。動作モード３についての出力ＲＦ電力範囲は、約８６０Ｗ～約９５Ｗに及ぶ。図４Ｂは、位相シフト角（φ）のある範囲にわたって、例示的なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの動作モード１および２についての出力ＲＦ電力に重複が存在することを示す。同様に、位相シフト角（φ）のある範囲にわたって、例示的なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの動作モード２および３についての出力ＲＦ電力に重複が存在する。したがって、いくつかの実施形態では、異なる動作モードの各々に適用される位相シフト角（φ）の制御を通じて、異なる動作モードで同じ出力ＲＦ電力を生成するようにＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを制御することが可能である。
【0050】
いくつかの実施形態では、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）がプラズマ処理システム１６１によって実施されるプラズマ処理動作に対して指定される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を含む出力ＲＦ電力範囲を提供するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａについての動作モードを決定するように動作する。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、特定のインピーダンス（Ｘ、Ｒ、ここでＸはリアクタンスであり、Ｒは抵抗である）を有するものとして特徴付けられるプラズマ負荷１１５に対してＲＦ電力を供給する際のＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの様々な動作モードについての出力ＲＦ電力範囲データを含むデータベースまたはルックアップテーブルにアクセスする。
【0051】
図５Ａは、いくつかの実施形態による、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）がＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの複数の動作モードのうちの１つに該当する例示的な状況を示す。目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を提供することが可能なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの動作モードが１つだけである場合、コントローラ１２１は、その１つの動作モードに従って動作するようにＲＦ電力供給システム１００／１００Ａに指示する。例えば、図５Ａでは、４．５ｋＷの目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）は動作モード１では提供することができるが、動作モード２および３では提供することができないため、コントローラ１２１は、動作モード設定５１０によって示されるように、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）でＲＦ電力を生成するために、動作モード１に従って動作するようにＲＦ電力供給システム１００／１００Ａに指示する。
【0052】
図５Ｂは、いくつかの実施形態による、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）がＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの複数の動作モードによって達成され得る例示的な状況を示す。いくつかの実施形態では、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を提供することが可能なＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの複数の動作モードが存在する場合、コントローラ１２１は、いずれの位相シフト角（φ）調整方向（０度に向かって減少するか、または１８０度に向かって増加するかのいずれか）においても位相シフト角（φ）の関数として最小の出力ＲＦ電力調整能力を有さない動作モードに従って動作するようにＲＦ電力供給システム１００／１００Ａに指示する。例えば、図５Ｂでは、２．５ｋＷの目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）は、約１６５度の位相シフト角（φ）を有する動作モード１と、約８０度の位相シフト角（φ）を有する動作モード２の両方によって提供することができる。動作モード１は、位相シフト角（φ）調整の下降方向（約１６５度から０度）に上向きの出力ＲＦ電力調整能力範囲（ｏｕｔｐｕｔ ＲＦ ｐｏｗｅｒ ａｄｊｕｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｒａｎｇｅ）５０１を有する。動作モード１はまた、位相シフト角（φ）調整の上昇方向（約１６５度から約１８０度）に下向きの出力ＲＦ電力調整能力範囲５０３を有する。動作モード２は、位相シフト角（φ）調整の下降方向（約８０度から０度）に上向きの出力ＲＦ電力調整能力範囲５０５を有する。動作モード２は、位相シフト角（φ）調整の上昇方向（約８０度から約１８０度）に下向きの出力ＲＦ電力調整能力範囲５０７を有する。いくつかの実施形態では、動作モード１の下向きの出力ＲＦ電力調整能力範囲５０３は、動作モード１および２についての目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）からのいずれかの位相シフト角（φ）調整方向における位相シフト角（φ）の関数として最小の出力ＲＦ電力調整能力範囲であるため、コントローラ１２１は、動作モード設定５２０によって示されるように、動作モード２がＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの動作に対して使用され、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）でＲＦ電力を生成することを決定する。
【0053】
プラズマ処理システム１６１の動作中、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力は、温度などの他の動作パラメータが変化するにつれて変化する場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力は、温度が上昇すると上方にドリフトし、温度が減少すると下方にドリフトする。コントローラ１２１は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に出力ＲＦ電力を維持するために、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）を自動的に調整するようにプログラムされる。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの温度が上昇するにつれてＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）を増加させ、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に出力ＲＦ電力を維持する。次いで、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）が現在の動作モードにおいて約１８０度に達したとき（または１８０度の指定範囲内、例えば、１８０度の約５度以内に入ったとき）、コントローラ１２１は、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に出力ＲＦ電力を維持するための別の動作モードにシフトさせるように動作する。
【0054】
図５Ｃは、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力が温度の上昇と共に上方にドリフトする際、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを動作モード１から動作モード２にシフトさせるように動作するコントローラ１２１の一例を示す。ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａが動作モード１で動作すると、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）は、必要に応じてコントローラ１２１によって自動的に増加され、動作モード設定５３０によって示されるように、位相シフト角（φ）が約１８０度になりそれ以上調整することができなくなるまで、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に出力ＲＦ電力を維持する。次に、コントローラ１２１は、矢印５３４および動作モード設定５３２によって示されるように、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを動作モード１から動作モード２に自動的にシフトさせるように動作する。次いでコントローラ１２１は、必要に応じて動作モード２においてＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）を調整し続け、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力を維持する。
【0055】
図５Ｄは、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力が温度の低下と共に下方にドリフトする際、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを動作モード２から動作モード１にシフトさせるように動作するコントローラ１２１の一例を示す。ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａが動作モード２で動作すると、ＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）は、必要に応じてコントローラ１２１によって自動的に減少され、動作モード設定５４０によって示されるように、位相シフト角（φ）が約０度になりそれ以上調整することができなくなるまで、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に出力ＲＦ電力を維持する。次に、コントローラ１２１は、矢印５４４および動作モード設定５４２によって示されるように、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを動作モード２から動作モード１に自動的にシフトさせるように動作する。次いでコントローラ１２１は、必要に応じて動作モード１においてＲＦインバータ１０１－１～１０１－Ｎのうちの位相がずれたＲＦインバータの位相シフト角（φ）を調整し続け、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力を維持する。ここでも、コントローラ１２１は、必要に応じて任意の２つ以上の実行可能な動作モードの間でＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを自動的にシフトさせるように動作し、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にＲＦ電力供給システム１００／１００ＡのＲＦ電力の出力を維持することを理解されたい。
【0056】
ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの所与の動作モードについての出力ＲＦ電力範囲は、プラズマ負荷１１５のインピーダンスの関数として変化する。このため、いくつかの実施形態では、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に対するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの適切な動作モードを決定するためにコントローラ１２１によって使用されるデータベース（ルックアップテーブル）は、プラズマ負荷１１５のインピーダンスの関数として、異なる実行可能な動作モードについての出力ＲＦ電力範囲データを含む。したがって、所与のプラズマ処理動作に対するプラズマ負荷１１５のインピーダンスに関する利用可能な情報を用いて、コントローラ１２１は、プラズマ負荷１１５のインピーダンスを考慮して、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に対するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの適切な動作モードを決定するように動作する。いくつかの実施形態では、プラズマ負荷１１５のインピーダンスはリアルタイムで決定され、入力パラメータとしてコントローラ１２１に提供される。
【0057】
図６Ａは、いくつかの実施形態による、例示的なプラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）動作ウィンドウ６０１を表示するチャートを示す。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａを動作させ、動作ウィンドウ６０１内の任意のインピーダンスでプラズマ負荷１１５を駆動することが望ましい。図６Ａは、ＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの出力ＲＦ電力がプラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）における変化に伴ってどのように移動し得るかを示す例示的な曲線６０３を含む。いくつかの実施形態では、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に対するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの適切な動作モードを決定するためにコントローラ１２１によって使用されるデータベース（ルックアップテーブル）は、例として、プラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）動作ウィンドウ６０１内の複数のインピーダンス点Ｚ１～Ｚ１５の各々における、異なる実行可能な動作モードについての出力ＲＦ電力範囲データを含む。
【0058】
図６Ｂは、いくつかの実施形態による、図６Ａのプラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）動作ウィンドウ６０１内の複数のインピーダンス点Ｚ１～Ｚ１５の各々における、異なる実行可能な動作モード（動作モード１、２、および３）についての出力ＲＦ電力範囲を示している例示的なチャートを示す。図６Ｂに示すチャートは、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）および指定されたプラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）に対するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの適切な動作モードを決定するためにコントローラ１２１によって使用されるデータベース（ルックアップテーブル）に記憶されたデータのグラフィック表現である。いくつかの実施形態では、コントローラ１２１は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）および現在のプラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）に対するＲＦ電力供給システム１００／１００Ａの適切な動作モードを決定するために、複数のインピーダンス点Ｚ１～Ｚ１５の各々における異なる実行可能な動作モードについての出力ＲＦ電力範囲データの間を補間するようにプログラムされる。
【0059】
図７Ａは、いくつかの実施形態による、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）を動作させるための方法のフローチャートを示す。方法は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を受信するための動作７０１を含む。動作７０１から、方法は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対するＲＦ電力出力範囲を提供するＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の動作モードを決定するための動作７０３に進む。ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）を含む。複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の各々は、１つまたは複数のそれぞれのトランジスタデバイス（例えば、１２５）の１つまたは複数のゲート（例えば、１２７）に印加されるそれぞれの入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）からそれぞれの正弦波ＲＦ信号（例えば、Ｖｓ１～ＶｓＮ）を生成するように構成される。動作７０３で決定される動作モードは、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間にオンであるか、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間にオフであるか、および複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間に入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）のうちの位相シフトされた入力信号に従って動作するかによって定義される。
【0060】
動作７０３で決定される動作モードは、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の複数の実行可能な動作モードのうちの１つである。複数の実行可能な動作モードの各々は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対するそれぞれのＲＦ電力出力範囲を提供する。また、図５Ｂに関して説明したように、動作７０３で決定される動作モードはまた、他の複数の実行可能な動作モードと比較して、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）からの複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力におけるより大きな調整能力範囲を提供する。動作７０３で決定される動作モードはまた、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）がＲＦ電力を送給している負荷（例えば、プラズマ負荷１１５）のインピーダンスに依存する。いくつかの状況では、動作７０３で決定される動作モードは、所与の時間に位相シフトされていない入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ＝０）～ＶｇＮ（φ＝０））に従って動作する複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちの複数のＲＦインバータと、所与の時間に入力信号のうちの位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ≠０）～ＶｇＮ（φ≠０））に従って動作する複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちの複数のＲＦインバータとを含む。
【0061】
動作７０３と併せて、方法は、ＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）への入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ≠０）～ＶｇＮ（φ≠０））のうちの位相シフトされた入力信号についての位相シフト量（φ）を決定し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にほぼ一致させるための動作７０５を含む。いくつかの実施形態では、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にほぼ一致させることは、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）の約１０％以内、または目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）の約５％以内、または目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）の約３％以内、または目標電力設定（ＲＦｓｐ）の約１％以内にすることである。いくつかの実施形態では、動作７０３および７０５は、プラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）の関数としてＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の様々な動作モードに対する出力ＲＦ電力範囲データを提供するデータベースまたはルックアップテーブルにアクセスし、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に対応する動作モードを決定するように動作するコントローラ（例えば、１２１）を含む。動作７０５から、方法は、ＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）に供給される入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）のうちの位相シフトされた入力信号に適用される、動作７０３で決定された動作モードおよび動作７０５で決定された位相シフト量（φ）に従って動作するようにＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に指示するための動作７０７に進む。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）は、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバ（例えば、１１６）のアンテナ（例えば、１１３）に送給し、プラズマ処理チャンバ（例えば、１１６）内にプラズマ（例えば、１１５Ａ）を生成するように接続される。
【0062】
図７Ｂは、いくつかの実施形態による、図７Ａの方法の続きを示す。方法は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を測定するための動作７０９を含む。いくつかの実施形態では、センサ（例えば、１１０）が、リアルタイムで複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を測定し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力の測定値をコントローラ（例えば、１２１）に送信するために使用される。このようにして、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力の測定値は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を調節して目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に一致させるためのフィードバック信号として使用される。動作７０９から、方法は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の測定された結合出力電力と目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）との間の差を低減する位相シフト調整（Δφ）を決定するための動作７１１に進む。動作７１１から、方法は、位相シフト調整（Δφ）をＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）への入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）のうちの位相シフトされた入力信号についての位相シフト量（φ）に適用するための動作７１３に進む。動作７１３から、方法は、一連の動作７０９、７１１、および７１３のセットを繰り返し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力と目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）との間の実質的な一致を達成して維持するための動作７１５に進む。図７Ｂの方法は、コントローラ（例えば、１２１）によって実装される閉ループフィードバック制御ループを構成することを理解されたい。また、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）がパルスモードで動作しているとき、コントローラ（例えば、１２１）は、次の動作パルス期間の開始時において前の動作パルス期間の終了時に存在する動作モード設定を使用するようにプログラムされる。
【0063】
図７Ｃは、いくつかの実施形態による、図７Ａおよび図７Ｂの方法のさらなる続きを示す。方法は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の現在の動作モードにおける複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の測定された結合出力電力と目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）との間の差の非ゼロ絶対値（ｎｏｎ－ｚｅｒｏ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）をさらに低減するためのさらなる位相シフト調整（Δφ）が不可能であることを決定するための動作７１７を含む。動作７１７から、方法は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の動作モードを、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対する別のＲＦ電力出力範囲を提供する別の実行可能な動作モードに変更するための動作７１９に進む。動作７１９における動作モードの変更は、動作７１７においてさらなる位相シフト調整（Δφ）がＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の現在の動作モードでは不可能であるとの決定に応答して行われる。いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）への入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）のうちの位相シフトされた入力信号に対する位相シフト量（φ）は、変更される現在の動作モードと比較して、さらなる位相シフト調整（Δφ）が不可能であり、他の実行可能な動作モードにおいて動作している（オン）複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の数が少ない場合、約１８０度である。また、いくつかの実施形態では、ＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）への入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）のうちの位相シフトされた入力信号に対する位相シフト量（φ）は、変更される現在の動作モードと比較して、さらなる位相シフト調整（Δφ）が不可能であり、他の実行可能な動作モードにおいて動作している（オン）複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の数が多い場合、約０度である。いくつかの実施形態では、動作７１９は、プラズマ負荷１１５のインピーダンス（Ｘ、Ｒ）の関数としてＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の様々な動作モードに対する出力ＲＦ電力範囲データを提供するデータベースまたはルックアップテーブルにアクセスし、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に対応する動作モードを決定するように動作するコントローラ（例えば、１２１）を含む。
【0064】
上記に従って、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に関する例示的な実施形態が開示されており、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の各々は、１つまたは複数のトランジスタデバイス（例えば、１２５）の１つまたは複数のゲート（例えば、１２７）に印加される入力信号（例えば、Ｖｇ１～ＶｇＮ）から正弦波ＲＦ信号（例えば、Ｖｓ１～ＶｓＮ）を生成するように構成される。ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）は、所与の時間にＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の動作モードを制御するようにプログラムされたコントローラ（例えば、１２１）を含む。動作モードは、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間に動作している（オン）か、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間に動作していない（オフ）か、および複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちのどれが所与の時間に位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ≠０）～ＶｇＮ（φ≠０））に従って動作するかによって定義される。コントローラ（例えば、１２１）は、所与の時間に位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））に適用される位相シフト量（φ）を制御し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を目標電力設定、すなわち、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に実質的に一致させるようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）は、ＲＦ電力をプラズマ処理チャンバ（例えば、１１６）のアンテナ（例えば、１１３）に送給し、プラズマ処理チャンバ（例えば、１１６）内にプラズマ（例えば、１１５Ａ）を生成するように接続される。
【0065】
コントローラ（例えば、１２１）は、目標電力設定（ＲＦｓｐ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対するＲＦ電力出力範囲を提供することが可能なＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の複数の実行可能な動作モードのうちの１つを決定するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、複数の実行可能な動作モードのうちの決定された動作モードは、他の複数の実行可能な動作モードと比較して、目標電力設定（ＲＦｓｐ）からの複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力におけるより大きな調整能力範囲を提供する。いくつかの実施形態では、複数の実行可能な動作モードのうちの決定された動作モードは、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）がＲＦ電力を送給している負荷（例えば、プラズマ負荷１１５）のインピーダンスに依存する。いくつかの実施形態では、複数の実行可能な動作モードのうちの決定された動作モードは、所与の時間に位相シフトされていない入力信号（φ＝０）に従って動作する複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちの複数のＲＦインバータと、所与の時間に位相シフトされた入力信号（φ≠０）に従って動作する複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）のうちの複数のＲＦインバータとを含む。
【0066】
いくつかの実施形態では、コントローラ（例えば、１２１）は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の決定された動作モードに対するＲＦ電力対位相シフト角データの記憶されたセットを使用してＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）への位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））に適用される位相シフトの初期量（φ）を決定し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を最初に目標電力設定（ＲＦｓｐ）にほぼ一致させるようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、センサ（例えば、１１０）が、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力を測定するために接続され、センサ（例えば、１１０）は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の測定された結合出力電力を示す信号をコントローラ（例えば、１２１）に送信するように接続される。いくつかの実施形態では、コントローラ（例えば、１２１）は、負のフィードバック制御ループ内のフィードバック信号としてセンサ（例えば、１１０）から受信した信号を使用して所与の時間に位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））に適用される位相シフト量（φ）を制御し、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の結合出力電力が目標電力設定（ＲＦｓｐ）に実質的かつ継続的に一致することを保証するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、コントローラ（例えば、１２１）は、複数のＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）の測定された結合出力電力と目標電力設定（ＲＦｓｐ）との間の差の非ゼロ絶対値をさらに低減するためのさらなる位相シフト調整（Δφ）が不可能であることを決定するようにプログラムされる。そして、さらなる位相シフト調整（Δφ）が現在の動作モードでは不可能であるとの決定に応答して、コントローラ（例えば、１２１）は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の動作モードを、目標電力設定（ＲＦｓｐ）を含むＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対する別のＲＦ電力出力範囲を提供する複数の実行可能な動作モードのうちの別の動作モードに変更するようにプログラムされる。
【0067】
本明細書に開示されたＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）およびコントローラ（例えば、１２１）は、指定された目標電力設定（ＲＦｓｐ）に従ってプラズマ負荷を駆動するマルチレベルアウトフェージング（ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｏｕｔｐｈａｓｉｎｇ）ＲＦ電力増幅器の出力電力の自動調節を可能にする。本明細書に開示されたＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）およびコントローラ（例えば、１２１）は、周波数変調、マルチレベルオン／オフ電力変調、およびアウトフェージング電力変調（これらはすべて、コントローラ（例えば、１２１）によって閉ループ方式で自動的に制御される）を実装することによって、プラズマ負荷のインピーダンスが動的かつ広範囲に変化する場合にプラズマ負荷の駆動を行う。いくつかの実施形態では、コントローラ（例えば、１２１）は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の動作周波数（例えば、入力信号Ｖｇ１～ＶｇＮの周波数（ｆ））の調整を指示し、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の出力における電圧と電流との間の位相角の差を最小化することによってプラズマ負荷１１５のインピーダンスにおける変動を低減する。コントローラ（例えば、１２１）は、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の出力ＲＦ電力を目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に実質的に一致させるために、いくつのＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）をオンにするか、いくつのＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）をオフにするか、および所与の時間に入力信号のうちの位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））にどのような位相シフト（φ）を適用するかを決定することによって、ＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）に対する動作モードを自動的に決定するようにプログラムされる。コントローラ（例えば、１２１）は、必要に応じてリアルタイムで入力信号のうちの位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））の位相シフト調整（Δφ）を自動的に指示してＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の出力ＲＦ電力を調節し、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）に実質的かつ継続的に一致させるようにさらにプログラムされる。コントローラ（例えば、１２１）は、目標ＲＦ電力設定値（ＲＦｓｐ）にＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）の出力ＲＦ電力を維持するために、いくつのＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）をオンにするか、いくつのＲＦインバータ（例えば、１０１－１～１０１－Ｎ）をオフにするか、および入力信号のうちの位相シフトされた入力信号（例えば、Ｖｇ１（φ）～ＶｇＮ（φ））にどのような位相シフト（φ）を適用するかをリアルタイムで動的かつ自動的に変更するようにさらにプログラムされる。本明細書に開示されたＲＦ電力供給システム（例えば、１００／１００Ａ）およびコントローラ（例えば、１２１）は、マルチレベルアウトフェージング調節を周波数変調と組み合わせてプラズマ負荷（例えば、１１５）のインピーダンス範囲を圧縮し、そうすることで高い電力変換効率を維持しながら、広い電力範囲（例えば、０Ｗ～数ｋＷ、またはそれ以上）にわたってインピーダンスが大きく変化するプラズマ負荷（例えば、１１５）の駆動が可能になる。
【0068】
本明細書に記載の様々な実施形態は、ハンドヘルドハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電化製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成と併せて実践することができる。本明細書に記載の様々な実施形態はまた、コンピュータネットワークを介してリンクされたリモート処理ハードウェアユニットによってタスクが実施される分散コンピューティング環境と併せて実践することができる。本明細書に開示される様々な実施形態は、コンピュータシステムに記憶されたデータを伴う様々なコンピュータ実装動作の実施を含むことも理解されたい。これらのコンピュータ実装動作は、物理量を操作する動作である。様々な実施形態において、コンピュータ実装動作は、汎用コンピュータまたは専用コンピュータのいずれかによって実施される。いくつかの実施形態では、コンピュータ実装動作は、選択的にアクティブ化されるコンピュータによって実施され、かつ／またはコンピュータメモリに記憶されるかコンピュータネットワークを介して取得される１つまたは複数のコンピュータプログラムによって指示される。コンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータがコンピュータネットワークを介して取得される場合、そのデジタルデータは、コンピュータネットワーク上の他のコンピュータ（例えば、計算資源のクラウド）によって処理されてもよい。コンピュータプログラムおよびデジタルデータは、非一時的コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして記憶される。非一時的コンピュータ可読媒体は、データを記憶する任意のデータストレージハードウェアユニット、例えば、メモリデバイスなどであり、データはその後コンピュータシステムによって読み取られる。非一時的コンピュータ可読媒体の例には、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、ＣＤレコーダブル（ＣＤ－Ｒ）、ＣＤリライタブル（ＣＤ－ＲＷ）、デジタルビデオ／バーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学データストレージハードウェアユニットが挙げられる。いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータは、コンピュータプログラムおよび／またはデジタルデータが分散方式で実行および／または記憶されるように、結合されたコンピュータシステムのネットワーク内の異なるコンピュータシステムに位置する複数のコンピュータ可読媒体の間で分散される。
【0069】
前述の開示は、明確な理解のためにいくつかの詳細を含むが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。例えば、本明細書に開示される任意の実施形態の１つまたは複数の特徴は、本明細書に開示される任意の他の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わせることができることを理解されたい。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、特許請求の範囲は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではなく、記載された実施形態の範囲および均等物内で修正されてもよい。
【0070】
特許請求の範囲は、以下の通りである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【国際調査報告】