(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバプローブを較正するために電気計測を実施する診断ツールであって、
ＲＦ発生器と、
第１のインピーダンス回路であって、前記第１のインピーダンス回路は、前記ＲＦ発生器からのＲＦ電力が前記第１のインピーダンス回路に供給されるとき、前記ＲＦ発生器から電圧測定用のＲＦ電圧出力を供給するように構成された電圧負荷ネットワークであり、前記ＲＦ電圧出力は約２００Ｖ〜約６，０００Ｖの範囲にある、第１のインピーダンス回路と、
第２のインピーダンス回路であって、前記第２のインピーダンス回路は、前記ＲＦ発生器からのＲＦ電力が前記第２のインピーダンス回路に供給されるとき、前記ＲＦ発生器から電流測定用のＲＦ電流出力を供給するように構成された電流負荷ネットワークであり、前記ＲＦ電流出力は約２Ａ〜約５０Ａの範囲にある、第２のインピーダンス回路と、
前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路の一方に、前記ＲＦ発生器から前記ＲＦ電力を供給するために、切替え可能なＲＦ供給経路を提供するように構成された同軸スイッチネットワーク装置を備える診断ツール。
【請求項２】
ＲＦ電圧制御装置であって、前記ＲＦ電圧制御装置は所定のソフトウェア定義の設定点に一致する前記ＲＦ電力を出力するように前記ＲＦ発生器に命令するように構成される、ＲＦ電圧制御装置と、
制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置であって、前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は前記プローブから電流値及び電圧値を測定するために前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路の一方を介して電気信号が送られるように構成されている、制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置と、
システムインターロックであって、前記システムインターロックは所定の条件の少なくとも一つが満たされる場合に前記ＲＦ発生器からの前記ＲＦ電力の供給を前記診断ツールが阻止するように構成された制御ＰＣＢインターロックリレー装置を含むシステムインターロックをさらに備える、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項３】
前記ＲＦ発生器は５０Ωのインピーダンスを有する発生器である、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項４】
前記電圧負荷ネットワークは、前記ＲＦ発生器のインピーダンスに整合するように調整される、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項５】
前記電流負荷ネットワークは、前記ＲＦ発生器のインピーダンスに整合するように調整される、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項６】
前記電流負荷ネットワークは、約１３．５６ＭＨｚで共振するように調整される、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項７】
前記同軸スイッチネットワーク装置は減衰器を含む、請求項１に記載の診断ツール。
【請求項８】
前記ＲＦ電圧制御装置はデータ収集ボードを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項９】
前記ＲＦ電圧制御装置は閉ループＲＦ電圧制御装置である、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１０】
前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は複数の単極双投リレーを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１１】
前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は複数の双極双投リレーを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１２】
前記制御ＰＣＢインターロックリレー装置はインターロックリレーを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１３】
前記制御ＰＣＢインターロックリレー装置は、電圧クランプ回路およびダーリントン回路を含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１４】
前記システムインターロックは、電圧負荷インターロックスイッチおよび電流負荷インターロックスイッチを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１５】
前記システムインターロックは複数の漏洩検出スイッチを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１６】
前記システムインターロックはフロースイッチおよび水バルブを含む、請求項２に記載の診断ツール。
【請求項１７】
プラズマ処理チャンバプローブを較正するために電気計測を実施する方法であって、
ＲＦ電力信号を出力するように構成されたＲＦ発生器を提供することと、
第１のインピーダンス回路を提供することであって、前記第１のインピーダンス回路は、前記ＲＦ発生器からのＲＦ電力が前記第１のインピーダンス回路に供給されるとき、前記ＲＦ発生器から電圧測定用のＲＦ電圧出力を供給するように構成された電圧負荷ネットワークであり、前記ＲＦ電圧出力は約２００Ｖ〜約６，０００Ｖの範囲にあることと、
第２のインピーダンス回路を提供することであって、前記第２のインピーダンス回路は、前記ＲＦ発生器からの前記ＲＦ電力が前記第２のインピーダンス回路に供給されるとき、前記ＲＦ発生器から電流測定用のＲＦ電流出力を供給するように構成された電流負荷ネットワークであり、前記ＲＦ電流出力は約２Ａ〜約５０Aの範囲にあることと、
前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路の一方に、前記ＲＦ発生器からの前記ＲＦ電力を供給するために切替え可能なＲＦ供給経路を実現するように構成された同軸スイッチネットワーク装置を提供することを含む方法。
【請求項１８】
ＲＦ電圧制御装置を構成することであって、前記ＲＦ電圧制御装置は、所定のソフトウェア定義の設定点に一致する前記ＲＦ電力を出力するように前記ＲＦ発生器に命令するように構成されていることと、
制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置を構成することであって、前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は、プローブから電流値及び電圧値を測定するために前記第１のインピーダンス回路および前記第２のインピーダンス回路の一方を介して電気信号が送られるように構成されていることと、
システムインターロックを構成することであって、前記システムインターロックは、所定の条件の少なくとも一つが満たされる場合に、前記ＲＦ発生器からの前記ＲＦ出力の供給を前記方法が阻止するための制御ＰＣＢインターロックリレー装置を含むことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＲＦ発生器は５０Ωのインピーダンスを有する発生器である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記電圧負荷ネットワークは、前記ＲＦ発生器のインピーダンスに一致するように調整される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記電流負荷ネットワークは、前記ＲＦ発生器のインピーダンスに一致するように調整される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記電流負荷ネットワークは、約１３．５６ＭＨｚで共振するように調整される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記同軸スイッチネットワーク装置は減衰器を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＲＦ電圧制御装置はデータ収集ボードを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＲＦ電圧制御装置は閉ループＲＦ電圧制御装置である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は複数の単極双投リレーを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記制御ＰＣＢプローブ信号経路指定装置は複数の双極双投リレーを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記制御ＰＣＢインターロックリレー装置はインターロックリレーを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記制御ＰＣＢインターロックリレー装置は、電圧クランプ回路およびダーリントン回路を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記システムインターロックは、電圧負荷インターロックスイッチおよび電流負荷インターロックスイッチを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
前記システムインターロックは複数の漏洩検出スイッチを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
前記システムインターロックはフロースイッチおよび水バルブを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理チャンバプローブを較正するための電気計測を実施する診断ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理の進歩は半導体産業の成長を促進してきた。プラズマ処理中、処理されているデバイスの高い生産量を確保するために診断ツールが採用される可能性がある。プラズマ処理中にプロセスパラメータの厳格な制御を維持するために、プラズマの電気的特性を監視および／または制御するための診断ツールとして無線周波数（ＲＦ）電気計測が利用される可能性がある。
【０００３】
プラズマ処理中、ＲＦ電気計測、たとえば、電圧（Ｖ）および／または電流（Ｉ）は、プローブ、たとえば、プラズマ診断用として、カリフォルニア州、フレモントのラムリサーチ社製（Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐ．ｏｆ  Ｆｒｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のＴＣＰ  Ｋｉｙｏ  ＶまたはＴＣＰ  Ｋｉｙｏ  ４５  ＶＩプローブによって収集される可能性がある。プローブからのプラズマ診断データは、プラズマ電位、浮遊電位、電子密度、および／または電子エネルギー分布関数を決定することができる可能性がある。しかし、高いＲＦ電圧および／または電流プローブの較正および／または制御に伴う複雑さゆえに、プラズマパラメータに関して正確な値を決定することは困難である恐れがある。
【０００４】
プローブを較正して高いＲＦ電圧および／または電流を測定するためには、高ＲＦ電力発生器を有する高ＲＦ電圧および／または電流試験システムが必要である。典型的な市販の高電力ＲＦ発生器は、最大５００Ｖを約１０％の精度で５０Ωシステムに供給する可能性がある。しかし、プラズマ処理中に測定されているＲＦ電圧は、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）標準に準拠している約１．５％の最小精度要件で６，０００Ｖピークを超える可能性がある。したがって、市販の高電力ＲＦ発生器は、プラズマ診断用プローブによって採用されるデータ収集のための高ＲＦ電力または精度の要件を備えていない恐れがある。
【０００５】
図１を参照すると、電圧試験装置に関する先行技術のＲＦ供給経路１００の簡略図が示されている。ＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚで動作する、５０Ωインピーダンスでの最大出力が３００Ｗの単一空冷発生器１０２によって供給される。発生器１０２からのＲＦ出力は、同軸ケーブルによって同軸スイッチネットワーク１２２に送られる。
【０００６】
図１に示されるように、同軸スイッチネットワーク１２２は、第１のスイッチ（ＳＷ１）１０４および第２のスイッチ（ＳＷ２）１０６で構成されてもよい。ＳＷ１  １０４およびＳＷ２  １０６を制御することによって低電力機能を強化するために、２０デシベル（ｄｂ）の同軸減衰器１１０がＲＦ供給経路に設置される。高ＲＦ電力発生器１０２からの出力を抑制してより低い電圧試験範囲で安定性を持たせるために減衰器１１０が採用される。
【０００７】
たとえば、約２００〜約１，０００Ｖピークの比較的低い電圧範囲において、減衰器１１０を選択するためにＳＷ１  １０４およびＳＷ２  １０６が切り替えられてもよい。約２，０００〜６，０００Ｖピーク超の比較的高い電圧範囲では、ＳＷ１  １０４およびＳＷ２  １０６は、高ＲＦ供給経路１０８に切り替えられてもよい。減衰器のスイッチが投入される場合も遮断される場合も、電力はＶ負荷ネットワーク１１２に送られる。
【０００８】
図１の例では、位置表示器１１８は、ＳＷ１  １０４およびＳＷ２  １０６に結合される。位置表示器１１８は、ホットスイッチングを防止するために減衰器１１０が選択されているかどうかを監視する役割を果たす。本明細書で採用される「ホットスイッチング」という用語は、発生器からの出力があるときのスイッチングを表す。高ＲＦ出力動作中のホットスイッチングは望ましくない。
【０００９】
位置表示器１１８に由来する信号は、制御プリント基板（ＰＣＢ）１１４を介して送られる。信号条件は、データ収集（ＤＡＱ）入力／出力（ＩＯ）１２０を通じてコンピュータ１１６に読み戻される。この後、コンピュータ１１６のソフトウェアアルゴリズムは、信号条件を解釈して、スイッチが正しく選択されているかどうかに応じて試験を続行するかそれとも中止するか判断する。
【００１０】
一般に、市販の高ＲＦ電力発生器１０２は、約５０Ω、３００Ｗの出力で動作する。５０Ωシステムを動作させるとき、所望の高ＲＦ電圧、たとえば、１，０００Ｖピークに対する１０ｋＷから６，０００Ｖピークに対する３６０ｋＷまでを実現するために、非常に大量の電力を必要とする。標準的な市販のＲＦ発生器を動作させるために、ＲＦ発生器は高インピーダンス回路と一体化されてプローブの較正に必要な比較的高い電圧を発生する可能性がある。Ｖ負荷ネットワーク１１２は、所要の電圧範囲を供給するように調整される高インピーダンス回路の例である。
【００１１】
図２は、先行技術の電圧負荷ネットワーク装置２００の簡略図を示す。図２の例では、ＲＦ出力が５０ΩＲＦ発生器２０２によって供給される。ＲＦ出力信号は高インピーダンス整合Ｖ負荷ネットワーク回路２１２を通過してプラズマ用に必要な高電圧を発生する。
【００１２】
Ｖ負荷ネットワーク回路２１２は、第１の可変コンデンサ（Ｃ１）２０４、第２の可変コンデンサ（C２）２０６、第３の可変コンデンサ（Ｃ３）２０８、およびインダクタ２１０で構成される。Ｖ負荷ネットワーク回路２１２は、約１３．５６ＭＨｚで共振するように調整される。この共振システムでは、インピーダンスは発生器２０２と出力２１６の間で整合される必要がある。さもなければ、発生器２０２は、不安定な状態で動作して停止する可能性がある。５０ΩのＲＦ発生器２０２からの入力インピーダンスの場合、Ｖ負荷ネットワーク回路２１２からの出力２１６は、プローブ２１８とＶ基準２１４とのインピーダンスが整合するように調整される。Ｖ基準出力信号２１４は、ＲＦ電圧計（ＲＦＶＭ）２１５に送られる。このため、整合ネットワークでは、高インピーダンスによって、出力ノード２１６において非常に高い電圧を持続させることができる。しかし、プローブ２１８を較正するために、高い電圧出力は、標準的な測定能力よりも高い精度を有する必要がある。たとえば、プラズマ用では、測定されている高いＲＦ電圧範囲にわたって約１．５％以内の測定精度を必要とする。
【００１３】
図３を参照すると、先行技術のＲＦ電圧制御装置３００の簡略図が示される。図３の例では、コンピュータ３１６のソフトウェアアルゴリズムは、高電力ＲＦ発生器３０２に対してソフトウェア定義の設定点３２４を駆動するためのアナログ信号を出力するために命令をデータ収集ボード（ＤＡＱ）３２０に送ってもよい。このため、設定点３２４は、発生器３０２に出力すべき電力の量を指示してもよい。
【００１４】
発生器３０２からの電力信号出力は、切替えネットワーク３２２を介してＶ負荷ネットワーク３１２に送られる。Ｖ負荷ネットワーク３１２からは、信号、Ｖ基準出力３１４が測定される。Ｖ基準出力信号３１４は、ＲＦ電圧計（ＲＦＶＭ）３１５に送られる。ＲＦＶＭ３１５からの信号は、データとして、汎用インターフェースバス（ＧＰＩＢ）３１８に送られてコンピュータ３１６によって読み取られる。
【００１５】
前述の閉ループＲＦ電圧制御装置において、ＧＰＩＢ  ３１８からのデータは、ソフトウェア定義の設定点３２４と比較される。たとえば、２００ＶピークのＶ負荷ネットワーク３１２の電圧が望まれる場合、２００Ｖピークのソフトウェア定義の設定点３２４が設定されてもよい。たとえば、閉ループ制御では、ＧＰＩＢ  ３１８を通じて戻るデータからの電圧値は、ＲＦ発生器３０２に戻る制御信号ＤＡＱ  ３２０を発生するために比較されてもよい。所望の精度、たとえば、ソフトウェア定義の設定点３２４の１．５％以内のＶ基準出力を実現するために、プロセスは制御ループアルゴリズムによって反復されてもよい。
【００１６】
残念ながら、前述の先行技術には、いくつかの欠陥がある。市販のＲＦ発生器の場合、電圧は、最大で約５００Ｖピークの範囲にある。５００Ｖピーク範囲は、プラズマ用として十分と言えるほど高くない。さらに、市販のＲＦ発生器からの約１０％の電圧測定精度は不十分である恐れがある。市販のＲＦ発生器がＶ負荷ネットワークと一体化されている場合、電圧範囲および精度はプラズマ用の許容限界内にある。しかし、高ＲＦ電圧試験システムは、ＲＦ電流測定機能を有していない。したがって、先行技術の高ＲＦ電圧試験システムによって較正される可能性があるのは電圧プローブだけである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、一実施形態において、プラズマ処理チャンバプローブを較正するための電気計測を実施する診断ツールに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
診断ツールはＲＦ発生器を含む。また、診断ツールは、第１のインピーダンス回路を含む。第１のインピーダンス回路は、ＲＦ発生器からのＲＦ電力が第１のインピーダンス回路に供給されるときＲＦ発生器から電圧測定用のＲＦ電圧出力を供給するように構成される電圧負荷ネットワークであり、ＲＦ電圧出力は約２００Ｖピーク〜約６，１００Ｖピークの範囲にある。診断ツールは、さらに、第２のインピーダンス回路を含む。第２のインピーダンス回路は、ＲＦ発生器からのＲＦ電力が第２のインピーダンス回路に供給されるときＲＦ発生器から電流測定用のＲＦ電流出力を供給するように構成される電流負荷ネットワークであり、ＲＦ電流出力は約２Ａ〜約５０Ａの範囲にある。診断ツールは、さらに、ＲＦ発生器からのＲＦ電力を第１のインピーダンス回路および第２のインピーダンス回路の一方に供給するための切替え可能なＲＦ供給経路を提供するように構成される同軸スイッチネットワーク装置を含む。
【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うちの一つのみに関し、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１】電圧試験装置用の先行技術のＲＦ供給経路の簡略図を示す。
【図２】先行技術の電圧負荷ネットワーク装置の簡略図を示す。
【図３】先行技術のＲＦ電圧制御装置の簡略図を示す。
【図４】本発明の一実施形態による、電圧−電流（Ｖ−Ｉ）試験装置のＲＦ供給経路の簡略図を示す。
【図５】本発明の一実施形態による、電流負荷ネットワーク装置の簡略図を示す。
【図６】本発明の一実施形態による、ＲＦ電圧制御信号伝達装置の簡略図を示す。
【図７】本発明の一実施形態による、安定なＲＦ電圧を持続するための制御ループアルゴリズムの流れ図をブロック図形式で示す。
【図８】本発明の一実施形態による、電圧−電流（ＶＩ）試験装置のシステムインターロックの簡略図を示す。
【図９】本発明の一実施形態による、プローブ信号経路指定装置の簡略図を示す。
【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い状態で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】
本発明の実施形態に従って、プラズマ用のプローブを較正するために高電位ＲＦ電圧および電流の電気計測を実施する方法および診断ツールとしての装置が提供される。本発明の実施形態は、高いピーク電圧を生成するために市販のＲＦ発生器を高インピーダンス回路と一体化することを含み、高いピーク電圧は電圧および／または電流プローブを較正するために使用されてもよい。較正済みのプローブで実現されるＲＦ電気計測は、プラズマ処理中にプロセスパラメータの厳格な制御を維持するためにプラズマの電気的特性の監視および／または制御に利用されてもよい。
【００２５】
本発明の一つ以上の実施形態において、診断ツール、たとえば、電圧−電流試験装置は、市販の５０Ω発生器からの高ＲＦ出力をＩ負荷またはＶ負荷ネットワークに送るために同軸スイッチネットワークで構成されてもよい。一実施形態において、同軸スイッチネットワークは、高ＲＦ電力発生器からの出力を抑制して比較的低い電圧で安定した測定値を提供するために同軸減衰器で構成されてもよい。一実施形態において、低ＲＦ電力または高ＲＦ電力の選択は、一組の第１または第２のスイッチによって制御されてもよい。別の実施形態において、ＲＦ電力は、第３のスイッチによってＩ負荷ネットワークまたはＶ負荷ネットワークいずれかに選択的に送られてもよい。本発明の一実施形態によれば、信号条件およびスイッチ位置は、コンピュータ内のソフトウェアアルゴリズムによって検知され制御される。したがって、安全な方法で選択されたネットワークへの高電力ＲＦ信号の適切な供給を保証するために、高電位ＲＦ電圧が監視され制御されてもよい。
【００２６】
本発明の一つ以上の実施形態において、整合ネットワークの中に高インピーダンス回路を提供して市販の発生器が高電位ＲＦ電圧を供給できるようにするために電流負荷ネットワークが採用されてもよい。一実施形態において、電流負荷ネットワークは、ＲＦ発生器のインピーダンスおよび出力信号と整合するように同調共振システムとして構成される。このため、整合ネットワークにおいて、高インピーダンスを有するＩ負荷ネットワークは、市販の５０ΩＲＦ発生器から非常に高い電流を供給されて持続されるようにすることができる可能性がある。
【００２７】
一実施形態において、所定のソフトウェア定義の設定点に一致するＲＦ電力を出力するようＲＦ発生器に命令するために、ＲＦ電圧制御装置が採用されてもよい。一実施形態において、Ｉ負荷ネットワークまたはＶ負荷ネットワークからの出力電圧がソフトウェア定義の設定点と約１．５％の精度で一致するまで反復するように、閉ループソフトウェア制御アルゴリズムが採用されてもよい。プラズマ処理中にプロセス制御を強化するために、正確な電流および／または電圧測定値がＶプローブおよび／またはＩプローブの較正にとって極めて重要である。
【００２８】
一実施形態において、漏水、露出したＶ負荷またはI負荷のＲＦ電圧、またはI負荷に流れる冷却水の供給不足などの所定の条件下で高ＲＦ電力発生器を有効または無効にするために、制御ＰＣＢインターロックリレー（連動リレー）が採用されてもよい。こうすることで、所定条件のいずれかが満たされる場合、ＰＣＢインターロックリレーはユーザーが高ＲＦ電圧に曝露されることを阻止できる可能性がある。
【００２９】
一実施形態において、二種類の異なるプローブから電流値または電圧値を測定するために信号がＩ負荷またはＶ負荷のいずれかを経由するように制御ＰＣＢプローブ信号の経路指定が採用されてもよい。
【００３０】
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。図４は、本発明の一実施形態に従って、電圧−電流（ＶＩ）試験装置４００のＲＦ供給経路の簡略図を示す。
【００３１】
ＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚで動作する５０Ωインピーダンスでの最大出力が６００Ｗの単一空冷発生器４０２によって供給される。発生器４０２からのＲＦ出力は、同軸ケーブルによって同軸スイッチネットワーク４２２に送られてもよい。
【００３２】
図４の実施において、同軸スイッチネットワーク４２２は、第１のスイッチ（ＳＷ１）４０４、第２のスイッチ（ＳＷ２）４０６、および第３のスイッチ（ＳＷ３）４０７で構成されてもよい。ＳＷ１および／またはＳＷ２を制御することによって、低出力機能を強化するためにＲＦ供給経路に２０デシベル（ｄｂ）の同軸減衰器４０１が設置される。高ＲＦ電力発生器４０２からの出力を抑制してより低い電圧試験点で安定性を持たせるために減衰器４１０が採用されてもよい。
【００３３】
たとえば、約２００〜１，０００Ｖピークの比較的低い電圧範囲において、減衰器４１０を選択するためにＳＷ１  ４０４および／またはＳＷ２  ４０６が切り替えられてもよい。約２，０００Ｖ〜６，０００Ｖ超ピークの比較的高い電圧範囲では、ＳＷ１４０４および／またはＳＷ２  ４０６は、高いＲＦ供給経路４０８に切り替えられてもよい。ある実施形態において、減衰器が投入される場合も遮断される場合も、電力はスイッチＳＷ３  ４０７に送られる。本発明の一実施形態に従って、電力をＶ負荷ネットワーク４１２またはＩ負荷ネットワーク４２４のいずれかに送ることができるように、第３のスイッチ（ＳＷ３）４０７が採用されてもよい。
【００３４】
図４の実施において、位置表示器４１８は、ＳＷ１  ４０４、ＳＷ２  ４０６、および／またはＳＷ３  ４０７に結合されもよい。位置表示器４１８は、ホットスイッチングを防止するために減衰器４１０が選択されているかどうか、および／またはＶ負荷ネットワーク４１２あるいはＩ負荷ネットワーク４２４が選択されているかどうかを監視する役割を果たす。高ＲＦ電圧動作中、ホットスイッチングは望ましくない。
【００３５】
位置表示器４１８からの信号は、制御ＰＣＢ  ４１４を介して送られてもよい。信号条件は、データ収集（ＤＡＱ）入力／出力（Ｉ／Ｏ）４２０を通じてコンピュータ４１６に読み戻される。この後、コンピュータ４１６内のソフトウェアアルゴリズムは、信号条件を解釈してスイッチが正しく選択されているかどうかに応じて、試験を続行するか、それとも中止するかを判断する。
【００３６】
前述のＶ負荷ネットワーク４１２は、市販のＲＦ発生器４０２が高ＲＦ電圧出力を供給できるようにするために高インピーダンス回路を有する整合ネットワークで構成される。先行技術とは対照的に、図４の実施において、ＲＦ供給経路は、Ｖ負荷ネットワーク４１２および適切なスイッチＳＷ３  ４０７に加えてＩ負荷ネットワーク４２４で構成される。高ＲＦ電力用の電流（Ｉ）測定を有効にすることによって診断ツールの能力を高めるために、Ｉ負荷ネットワーク４２４が採用されてもよい。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態に従って、電流負荷ネットワーク装置５００の簡略図を示す。図５の例では、ＲＦ電力が５０ΩＲＦ発生器５０２によって供給される。ＲＦ電力信号は、プラズマ用の、たとえば、プローブ較正に必要な高電流、たとえば、約２Ａ〜約５０Ａを発生するために、高インピーダンス整合Ｉ負荷ネットワーク回路５２２を通過されてもよい。
【００３８】
Ｉ負荷ネットワーク回路５２２は、第１の可変コンデンサ（Ｃ１）５０４、第２の可変コンデンサ（Ｃ２）５０６、第３の可変コンデンサ（Ｃ３）５０８、第１のインダクタ（Ｌ１）５１０、および第２のインダクタ（Ｌ２）５１２で構成されてもよい。Ｉ負荷ネットワーク回路５２２は、約１３．５６ＭＨｚで共振するように調整されてもよい。前述の共振システムにおいて、インピーダンスは、発生器５０２と出力５１６の間で整合される必要があるかもしれず、さもなければ、発生器５０２は不安定な状態で動作して停止する可能性がある。５０ΩのＲＦ発生器５０２からの入力インピーダンスの場合、Ｉ負荷ネットワーク回路５２２からの出力５１６は、プローブ５１８、Ｃ３  ５０８、およびＶ基準５１４インピーダンスに整合するように調整されてもよい。Ｖ基準５１４出力信号は、ＲＦ電圧計（ＲＦＶＭ）５１７に送られる。
【００３９】
Ｖ基準５１４、プローブ５１８、およびＣ３  ５０８は既定負荷であるので、既定負荷のインピーダンス（Ｚ）はＣ３  ５０８の電圧を測定することによって決定されてもよい。インピーダンスが分かると、電流は、出力５１６からプローブ５１８を経てＶ基準５１４までの電流経路を通じて所与の電圧設定点に対して計算されてもよい。電流は、Ｖ基準５１４からの電圧をインピーダンス（Ｚ）で割るという簡単な関係から計算されてもよい。
【００４０】
既定負荷のインピーダンスは、Ｉ負荷ネットワーク５２２の可変コンデンサＣ１（５０４）およびＣ２（５０６）を調整することによって整合されてもよい。同調ネットワークは、５０ΩのＲＦ発生器５０２インピーダンスと共振するように整合されてもよい。このため、共振すると、整合ネットワークは、プラズマ用、たとえば、電流（Ｉ）プローブ較正用の非常に高い電流、たとえば、約２Ａ〜約５０Ａを出力ノード５１６で持続させることができる。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に従って、ＲＦ電圧制御信号伝達装置６００の簡略図を示す。図６の実施において、コンピュータ６１６内のソフトウェアアルゴリズムは、アナログ信号を出力して高電力ＲＦ発生器６０２へ設定点６２６を駆動するためにデータ収集ボード（ＤＡＱ）６２０に命令を送ってもよい。設定点６２６は、出力すべき電力の量を発生器６０２に伝える。
【００４２】
一実施形態において、発生器６０２からの電力信号出力は、切替えネットワーク６２２を介して、所望の用途に応じて、Ｖ負荷ネットワーク６１２またはＩ負荷ネットワーク６２４に送られてもよい。たとえば、電力信号がＶ負荷ネットワーク６１２に送られてもよい状況を考えてみよう。Ｖ負荷ネットワーク６１２からは、信号、Ｖ基準出力６１４が測定される。Ｖ基準出力信号６１４は、ＲＦＶＭ１  ６１５に送られてもよい。ＲＦＶＭ１  ６１５からの信号は、データとして汎用インターフェースバス（ＧＰＩＢ）６１８に送られてもよく、コンピュータ６１６によって読み取られてもよい。
【００４３】
別の例では、電力信号は、本発明の一実施形態に従って、Ｉ負荷ネットワーク６２４に送られてもよい。Ｉ負荷ネットワーク６２４からは、信号、Ｖ基準出力６１４が測定される。Ｖ基準出力信号６１４は、ＲＦＶＭ２  ６１７に送られてもよい。ＲＦＶＭ２  ６１７からの信号は、データとしてＧＰＩＢ  ６１８に送られてもよく、コンピュータ６１６によって読み取られてもよい。
【００４４】
閉ループＲＦ電圧制御装置において、ＧＰＩＢ  ６１８からのデータは、ソフトウェア定義の設定点６２６と比較されてもよい。たとえば、Ｖ負荷ネットワーク６１２において２００Ｖピークの電圧が望まれる場合、２００Ｖピークのソフトウェア定義の設定点６２４が設定されてもよい。閉ループ制御によって、ＧＰＩＢ  ６１８を通じて戻るデータからの電圧値は、制御信号ＤＡＱ  ６２０を発生するために比較されてＲＦ発生器６０２に戻ってもよい。プロセスは、ソフトウェア定義の設定点６２４の所望精度、たとえば、１．５％以内のＶ基準出力６１４を実現するために制御ループアルゴリズムによって反復されてもよい。同様に、閉ループ制御は、本発明の一実施形態に従って、ソフトウェア定義の設定点６２４の所望精度、たとえば、１．５％以内のＶ基準出力６１４を実現するためにＩ負荷ネットワーク６２４に対して反復されてもよい。一実施形態において、前述の方法は、正確な一つのパラメータ、すなわち、電圧、閉ループ制御を確立する。
【００４５】
図７は、本発明の一実施形態による、安定なＲＦ電圧を持続するための制御ループアルゴリズム７００の流れ図をブロック図形式で示す。図７の実施において、初期設定点７０２は、ＲＦ発生器７０４および設定点バッファー７０８に送られる。設定点７０８は、コンピュータ（図示せず）内のメモリまたはレジスタ位置であってもよい。
【００４６】
電圧負荷からＶ基準測定値７０６を収集すると、ソフトウェア定義のＲＦ設定点７１０は、本発明の一実施形態に従って、ステップ（７１２）において、Ｖ基準測定値７０６から差し引かれてもよい。次のステップ（７１４）において、ステップ（７１２）からの結果に利得係数７１６が乗じられてもよい。この後、ステップ（７１８）において、ステップ７１４からの結果はバッファー７０８にロードされた設定点から差し引かれてもよい。ステップ（７１８）からの結果は、設定点バッファー７０８およびＲＦ発生器７０４に送られてもよい。
【００４７】
プロセスは、所望の設定点、すなわち、ソフトウェア定義のＲＦ設定点７１０に達するまで閉ループ制御において反復されてもよい。制御ループアルゴリズム７００は、ＮＩＳＴ標準に準拠している１．５％以内の正確な電圧制御を提供することができる。ＲＦ電流値は既知のインピーダンスおよび正確な電圧値から計算される可能性があるので、ＲＦ電流値が、一実施形態に従って、ＮＩＳＴ標準に準拠している約１．５％に制御されてもよい。
【００４８】
図８は、本発明の一実施形態に従って、電圧−電流（ＶＩ）試験装置のシステムインターロック８００の簡略図を示す。図８の実施において、制御ＰＣＢ  ８０２は、一実施形態において、第１の組のコネクタ８０４、第２の組のコネクタ８０６、インターロックリレー８０７、第１のインターロックリレー・スイッチ８０８、第２のインターロックリレー・スイッチ８１０、電圧クランプ回路８１２、ダーリントン回路８１１、２４Ｖ外部電源８１４、およびパーソナルコンピュータ（ＰＣ）データ収集ボード（ＤＡＱ）８１６からの出力で構成されてもよい。制御ＰＣＢ  ８０２は、本発明の実施形態に従って、安全操作のための所定の条件下で高ＲＦ電力発生器８２２を有効および／または無効にする方法を提供するように構成される。
【００４９】
本明細書で採用される「安全操作」という用語は、装置を操作することが装置にとって安全であるという状態、または装置を操作することがオペレータにとって安全であるという状態、あるいはこれらの両方の状態である。図８の実施において、高ＲＦ電力操作および／または水冷はいずれも、一実施形態において、採用されてもよい。オペレータが高ＲＦ電力にさらされないようにするために、Ｖ負荷インターロックスイッチ８１８および／またはＩ負荷インターロックスイッチ８２０が採用されてもよい。Ｖ負荷インターロックスイッチ８１８および／またはＩ負荷インターロックスイッチ８２０はいずれも、ハードウェアカバーの下に設置されてもよい。
【００５０】
ハードウェアインターロックに加えて、水バルブ８２６を開いてフロースイッチ８２８を駆動することによって高ＲＦ電力供給Ｉ負荷システム８３０を冷却するために、冷却水源８２４が採用されてもよい。Ｉ負荷システム８３０は水冷されてもよいので、漏水および水流を検出するシステムが採用されてもよい。ＲＦ発生器８２２からの電力は、安全インターロックシステムに対する所定の条件が満たされない限り無効にされてもよい。図８の実施において、所定の条件は、発生器８２２からの高ＲＦ電力が活性化されるようにするために、ハードウェアインターロックが掛けられていること、漏洩が検出されていないこと、および制御ＰＣＢ８０２に対する水冷が有効にされていることを必要とする可能性がある。
【００５１】
たとえば、水位スイッチ、たとえば、第１の水位スイッチ８３４および第２の水位スイッチ８３６が漏洩検出用のインターロックリレーへの信号イネーブル経路の一部である状況を考えてみよう。ＰＣ  ＤＡＱ  ８１６から得られる可能性のある信号が、制御ＰＣＢ  ８０２から送出されてもよい。イネーブル信号は、リレードライバーであるダーリントン回路８１１、およびコネクタ８０６を介して、第１の水位スイッチ８３４および第２の水位スイッチ８３６に送られて、コネクタ８０６からＰＣＢインターロックリレー８０２に戻されてもよい。２つの水位スイッチ８３４および８３６が閉じている場合、インターロックリレー８０７内のスイッチ８０８および８１０を制御できるように、信号は電圧クランプ回路８１２によってイネーブルされてもよい。
【００５２】
インターロックリレー８０７を有効にすると、２４Ｖ電源は閉じたスイッチ８１０およびコネクタ８０６を介して水バルブ８２６に送られてもよい。この後、水バルブ８２６が開いて冷却水源８２４から水が流れてフロースイッチ８２８が閉じる。水バルブ８２６が開くと、冷却水源８２４から水が流れてＩ負荷システム８３０の水冷を行う。
【００５３】
フロースイッチ回路８２８が閉じると、Ｉ負荷インターロック８２０およびＶ負荷インターロック８１８がともに閉じている場合、ＲＦ発生器８２２は高ＲＦ電力をシステムに送ってもよい。このため、すべての所定の条件、すなわち、漏水がないこと、水バルブが開いていること、フロースイッチが閉じていること、およびハードウェアインターロックが閉じていることが満たされる場合に限り、制御ＰＣＢ  ８０２は高ＲＦ電力を流すことができる。したがって、ユーザーは、高ＲＦ電力装置の操作において危険にさらされることから保護される可能性がある。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態による、プローブ信号経路指定装置９００の簡略図を示す。図９の実施において、制御ＰＣＢ  ９０２は、第１のコネクタ９０４、第２のコネクタ９０６、第３のコネクタ９０８、プローブ接触検出器９１０、第１の単極双投（ＳＰＤＴ）リレー９１２、第２のＳＰＤＴリレー９１６、第１の電圧クランプ回路９１４、第２の電圧クランプ回路９１８、ＵＵＴ＿選択９１９、コンピュータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）９２０、および２４Ｖ電源９２２で構成される。
【００５５】
たとえば、プローブの較正を実施する必要がある状況を考えてみよう。先行技術では、電圧試験装置がＶ負荷ネットワークのみを有する。このため、Ｖプローブは電圧に対してのみ較正される。対照的に、本発明の電圧−電流試験装置は、本発明の一実施形態に従って、Ｖ負荷ネットワーク９２４およびＩ負荷ネットワーク９２８の両方で構成される。電圧−電流試験装置は、電圧および／または電流の両方に対してＶＩプローブを較正するために採用されてもよい。このため、ＶＩプローブ９２６および／またはＶあるいはＩプローブ９３０からの信号は、一実施形態に従って制御ＰＣＢ  ９０２を介して適切なチャンネルに送られる必要がある。
【００５６】
たとえば、ユーザーは、Ｖプローブ９２８またはＶ−Ｉプローブ９３０のいずれかに対してＶ負荷９２８からの電圧信号を測定したい場合がある。両プローブは電圧測定機能を有しているので、いずれか一方のプローブ、すなわち、ＶプローブまたはＶＩプローブが測定される可能性がある。図９の実施に示されるように、第１のＳＰＤＴリレー９１２、第２のＳＰＤＴリレー９１６、および／または同軸スイッチＳＷ３  ９３８は、Ｖ負荷測定９２８に対する初期位置にある。一般に、ＳＰＤＴリレーは複数信号を処理することができる。しかし、他のリレー、たとえば、双極双投（ＤＰＤＴ）が採用されてもよい。
【００５７】
一実施例では、コンピュータＩ／Ｏ  ９２０から得られる可能性のあるＵＵＴ＿選択イネーブル信号９１９は、第１の電圧クランプ回路９１４を有する第１のＳＰＤＴリレー９１２と、第２の電圧クランプ回路９１８を有する第２のＳＰＤＴリレー９１６に送られてもよい。図９の実施において、ＳＰＤＴリレー９１２および９１６は、Ｖ負荷測定に対する初期位置にある。電圧クランプ回路９１４および９１８は、ダーリントンドライバー９２１を高電圧スパイク損傷から保護するように構成される。高電圧スパイクは、スパイク損傷を防止するためにコンピュータＩ／Ｏ  ９２０から得られる＋５Ｖ電源に導かれてもよい。さらに、接触検出器９１０は、ＶプローブまたはＶＩプローブのいずれかの過電圧接触位置を感知するためのＶ負荷信号経路で構成されてもよい。
【００５８】
一般に、Ｖプローブおよび／またはＶＩプローブは、プラズマ用として試験され較正されている２つのプローブである。各プローブでは、唯一個々の信号が試験されることもある。たとえば、Ｖｐｋ＿Ｐｏｓは、Vプローブおよび／またはＶＩプローブの両方で得られるピーク正電圧である。しかし、Ｖｐｋ＿Nｅｇは、Ｖプローブでのみで得られるピーク負電圧である。Ｖプローブは、二つの電圧検出出力を有する。一つの出力は波形の正の形状を検出するために採用され、他の出力は波形の負の形状を検出するために採用される。同様に、Ｉｐｋ＿Ｐｏｓは、ＶＩプローブでのみ得られる正電流ピークである。
【００５９】
図９を参照すると、ＵＵＴ＿選択イネーブル信号９１９は、一実施形態において、＋２４Ｖ電源９２２を制御ＰＣＢ  ９０２から第１のコネクタ９０６を介してＶまたはＶＩプローブ９３０に送ることにも関与している。同様に、＋２４Ｖ電源９２２は、制御ＰＣＢ９０２から第２のコネクタ９０８を介して第３のスイッチ（ＳＷ３）９３８に送られる。初期位置にある同軸スイッチＳＷ３  ９３８は、ＲＦ電力を同軸スイッチＳＷ２  ９４０からＶ負荷ネットワーク９２８に送るよう構成される。ＶまたはＶＩプローブ９３０からのＲＦバッファー出力は、ＲＦＶＭ  ９３６に送られる。
【００６０】
このため、ＶプローブまたはＶＩプローブ９３０のＲＦ電圧を測定および／または較正するために、信号および＋２４Ｖ電力が制御ＰＣＢ  ９０２のリレー９１２および９１６を介して送られる。リレー９１２および９１６ならびに同軸スイッチＳＷ３  ９３８は、信号およびＲＦ電力をプローブ９３０に送るために初期位置にある。過電圧接触作動は、Ｖ負荷で試験され、＋５Ｖプルアップ接触検出器９１０で感知される。コンピュータＩ／Ｏ  ９２０からのディジタル出力信号ＵＵＴ＿選択９１９は、試験すべきプローブを決定する。
【００６１】
別の例では、ディジタル出力信号ＵＵＴ＿選択９１９は、Ｉ負荷ネットワーク９２４に対してＶＩプローブ９２６を試験するためのイネーブル信号も決定する。ＳＰＤＴリレー９１２および９１６は、別の位置に切り替わり、コネクタ９０４を介して＋２４ＶＤＣ電力９２２をＶＩプローブ９２６に送る。同様に、イネーブル信号はコネクタ９０８を介して＋２４Ｖ  ＤＣ電力９２２を同軸スイッチＳＷ３  ９３８に送る。ＳＷ３  ９３８は、別の位置に選択されてＲＦ電力をＳＷ２  ９４０からＩ負荷９２４に送る。ＶＩプローブ９２６からのＲＦバッファー出力は、ＲＦＶＭ  ９３４に送られる。
【００６２】
このため、ＶＩプローブ９２６のＲＦ電流を測定および／または較正するために、信号および＋２４Ｖ電力が制御ＰＣＢ  ９０２のリレー９１２および９１６を介して送られる。リレー９１２および９１６と同軸スイッチＳＷ３  ９３８は、信号およびＲＦ電力をＶＩプローブ９２６に送るために別の位置にある。電流（Ｉ）の読取りは、コネクタ９０４を介してＰＣＢ  ９０２を制御するために戻されてもよく、したがって、信号はコンピュータＩ／Ｏ  ９２０を介して処理されてもよい。
【００６３】
前述の内容から分かるように、本発明の実施形態は、電圧プローブおよび／または電圧−電流プローブを較正するために、電圧値に加えてＲＦ電流を測定する方法および装置を提供する。さらに、プローブは、電圧および電流をＮＩＳＴ標準に準拠して１．５％以内で測定および制御するように較正される可能性がある。このため、プラズマ処理中の高精度ＲＦ測定値によってプロセス制御がより優れたものに変わる可能性があり、エンドユーザーはより洗練された特徴を有するウエハーや電子部品を製造できる可能性がある。
【００６４】
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、本発明の範囲に入る変更、置換、および等効物がある。また、発明の名称、発明の概要、および要約書は、便宜のために記載されているものであり、本明細書の特許請求の範囲を理解するために使用されるべきでない。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。本明細書には様々な例が記載されているが、これらの例は説明のためのものであり、本発明に関して限定するものではない。さらに、本出願において、一組の「ｎ個」の項目は、その組のゼロまたはそれ以上の項目を表す。したがって、以下に添付の特許請求の範囲は、本発明の趣旨および範囲に入るすべての上記変更、置換、および等効物を含むと解釈されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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