(57)【要約】プラズマインピーダンスを測定するためのプラズマプロセスシステム、方法及びコンピュータにより読み込み可能な媒体。このシステムは、プラズマを中に有するように構成され、内部の領域の中にチャックを有しているチャンバと、支持面及び底面を有するチャックと、チャンバの外部でチャンバと電源との間のＲＦ伝送線に位置している第１の位置の第１の電圧―電流プローブとを有している。このシステムは、また、第１の電圧―電流プローブに接続され、この第１の電圧―電流プローブから伝送された測定値に基づいて、第１の位置とチャンバの中に位置している第２の位置との間のＲＦ伝送線のＲＦモデルを解くように構成されている、シミュレーションモジュールを有している。
2007507848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを中に含むように構成され、支持面と底面とを備えたチャックを内部領域の中に有するチャンバと、
このチャンバの外部でこのチャンバと電源との間のＲＦ伝送線に位置されている第１の位置に配置されている第１の電圧―電流プローブと、
この第１の電圧―電流プローブに接続され、この第１の電圧―電流プローブから伝送される測定値に基づいて、前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置されている第２の位置との間のＲＦ伝送線のＲＦモデルを解くように構成されているシミュレーションモジュールとを具備しているプラズマプロセスシステム。
【請求項２】
前記シミュレーションモジュールは、さらに、解かれた前記ＲＦモデルに基づいて、前記第２の位置における負荷ＲＦインピーダンスを計算するように構成されている請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項３】
前記第２の位置は、前記チャンバ中のプラズマと、このチャンバの第１の内面との間の境界に位置されている請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項４】
前記チャックは、前記チャンバの第２の内面に配置されており、この第２の内面は、前記第１の内面の対向する側面である請求項３に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項５】
前記支持面は、前記底面と第１の電圧―電流プローブとの間に位置されている請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項６】
前記第２の位置は、前記支持面に位置されている請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項７】
前記底面は、前記支持面と第１の電圧―電流プローブとの間に位置されている請求項６に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項８】
前記チャンバの外部で、このチャンバを挟んで前記第１の電圧―電流プローブに対して対向する側に位置されている第３の位置に配置されている第２の電圧―電流プローブをさらに具備する請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項９】
前記チャンバの中に配置され、このチャンバの内部領域を種々の周波数で励起するように構成されているアンテナをさらに具備する請求項１に記載のプラズマプロセスシステム。
【請求項１０】
プラズマを中に含むように構成されているチャンバと、
電圧と電流とのうち少なくとも一方を測定するように構成され、前記チャンバの外部で、このチャンバと電源との間のＲＦ伝送線に位置されている第１の位置に配置されているプローブと、
前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置されている第２の位置との間のＲＦ伝送線のＲＦモデルを受信された測定値に基づいて解くための、そして、負荷ＲＦインピーダンスをこの解かれたＲＦモデルに基づいて計算するための、前記プローブから前記測定値を受信するための手段とを具備するプラズマプロセスシステム。
【請求項１１】
電源とチャンバとの間に伝送線を設けることと、
前記チャンバの外部で前記伝送線に位置されている第１の位置で、電圧と電流とのうち少なくとも一方を測定することと、
前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置されている第２の位置との間の伝送線のモデルを、前記測定することの結果に基づいて解くことと、
この解かれたモデルに基づいて前記第２の位置における負荷インピーダンスを計算することとを具備する、前記チャンバの中の負荷インピーダンスを決定するための方法。
【請求項１２】
前記チャンバの中でプラズマを発生させることをさらに具備する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の位置は、前記発生されたプラズマと前記チャンバの内面との間の境界に位置されている請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記チャンバの内部の領域を種々の周波数で励起することをさらに具備する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記伝送線の少なくとも一部を表す等価回路を用いることをさらに具備する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記等価回路を用いることは、前記伝送線の少なくとも一部を表すＴネットワーク、Ｌネットワーク及びΠネットワークのうちの少なくとも１種類を用いることを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記等価回路を用いることは、前記伝送線の少なくとも一部を表すＴネットワークを用いることを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
交流（ＡＣ）電力をＡＣ電源からプロセスチャンバに伝達するための手段と、
前記チャンバの外で前記伝達するための手段に位置されている第１の位置で、電圧と電流とのうち少なくとも一方を測定するための手段と、
前記第１の位置と前記チャンバの中に位置されている第２の位置との間の前記伝達するための手段のモデルを、前記測定するための手段の結果に基づいて解くための手段と、
前記第２の位置における負荷インピーダンスを解かれたモデルに基づいて計算するための手段とを具備するプラズマプロセスシステム。
【請求項１９】
コンピュータシステムにより実行された時に、
半導体プロセスシステムのチャンバの外部で電源とこのチャンバとの間に設けられている伝送線に位置されている第１の位置での電圧と電流とのうち少なくとも一方の測定値を入力する工程と、
前記第１の位置と前記チャンバの中に位置されている第２の位置との間の前記伝送線のモデルをこの伝送線の測定値に基づいて解く工程と、
この解かれたモデルに基づいて前記第２の位置における負荷インピーダンスを計算する工程とを、プロセッサに実行させる、このプロセッサ上での実行のための複数のプログラム命令を中に有しているコンピュータが読み込み可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にプラズマプロセスに関し、特に、モデル化されたＲＦ伝送線を用いるプラズマインピーダンスを決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、プラズマエッチングとプラズマ堆積との応用を含む、様々な集積回路製造プロセスの中で広く用いられている。一般的に、プラズマは、プロセスチャンバの中で、このチャンバの中へと低圧のプロセスガスを導入し、それから、チャンバ内で電場を発生させるためにチャンバの中へと電気エネルギーを向けることにより発生する。この電場は、チャンバの中で電子流を発生させて、これは、個々の電子―ガス分子衝突を通して運動エネルギーをガスの分子に移動させることにより個々のガス分子をイオン化する。電子は、電場の中で加速され、ガス分子の効率的なイオン化を行い、ガスのイオン化された粒子と自由電子とは、プラズマと称されるものを選択的に形成する。
【０００３】
プラズマプロセスの全ての段階において、プロセスの構成要素とプラズマそれ自身とに関する様々な測定とアセスメントとが必要とされる。例えば、どんな所定の時刻でもプラズマの状態の決定は、しばしば必要とされる。チャンバの中でのプラズマ状態の決定は、プラズマの特性の実験的な決定を必要とし、プラズマの特性は、複数の周波数（例えば、完全なプラズマインピーダンススペクトル）で見出すことができる、測定されたプラズマＲＦ（“ＲＦ”）インピーダンスを用いて評価することができる。しかしながら、プラズマは、本質的に扱うのが難しい媒質であり、電圧―電流（“ＶＩ”）プローブをプラズマとチャンバ壁との間の境界に正確に設定するのがとても難しいので、チャンバの中でのプラズマＲＦインピーダンスの直接測定は不可能に近い。特に、容量結合したシステムの場合には、典型的に、絶縁体に囲まれた、プラズマを駆動する電極がある。ＲＦ電気ポテンシャルは、電極とプラズマチャンバ壁との間の絶縁体を横断させて印加される。絶縁体は、典型的に真空気密であることを含む、複数の目的を果たす。電圧及び電流のプローブのための理想的な位置は、正確にプラズマと絶縁体との間の界面上である。その結果、電流は、プラズマ―絶縁体界面で、電極壁に沿って通過させながら測定され、電圧は、同じ位置で絶縁体を横断させて測定される。この仕方でだけ、すなわち、電圧と電流のプローブを直接プラズマに隣接させて、プラズマがＲＦ駆動回路に与えるインピーダンスを直接測定することができる。電圧と電流とのプローブは、有限のディメンジョン（例えば、少なくとも数センチメートルの大きさ）を有し、これは、これらプローブが、プラズマ―絶縁体界面に正確に設置されることを妨げている。
【０００４】
さらに、たとえこれらプローブがとても小さく作ることができたとしても、したがって、十分に界面の近くに設置することができたとしても、真空気密である必要がある絶縁体を通して、ワイヤなどにより、ＲＦ信号を導き出すことの機械的で電気的な問題がまだ残っている。さらに、広帯域のＲＦ信号は、典型的に、劣化なく伝送線により伝達されることができるように、選択の場で行われるある種の信号処理を必要とし、これら信号処理回路も、絶縁体の内側に設置される必要がある。総じて、電圧と電流とのプローブをＲＦ駆動伝送線に沿ってより適当な位置に設置し、この位置でのインピーダンス測定からプラズマインピーダンスを抽出することが有利である。
【０００５】
プラズマに寄与する可能性がある堆積が、プラズマプロセスの間にチャンバの内面に付着するので、チャンバそれ自身の内部の条件は、評価される必要がある他の情報である。このような堆積がある量まで蓄積すると、これは、内面から分離し、プロセスされるウェーハを汚染し得る自由粒子になる。しかしながら、チャンバの内部の条件は、システムの操作者にとって直ちに明らかにはならず、その結果、チャンバがプラズマプロセスのための適当な条件にあることを確実にするために、頻繁な分解とクリーニングとが実行されなければならない。このため、チャンバは、堆積の量がプラズマプロセスにとって有害な量まで蓄積されていなくても、分解され、クリーニングされる可能性があり、結果として、プロセスツールの不必要なダウンタイムを生じることになる。さらに、チャンバが、予防的なメインテナンスのために分解され再び組み立てられる時、チャンバが分解、並びに／もしくはプロセスに汚染される前、と同じＲＦ特性を示すことを確かめる方法は、現在は、存在しない。
【０００６】
上述の関心に取り組むために複数の技術が開発されてきた。しかしながら、このような技術は、プラズマプロセスにとって邪魔になることを示してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の一つの目的は、従来技術の上述の並びに／もしくは他の問題を解決するか減ずることである。
【０００８】
本発明の他の目的は、プラズマとチャンバ壁との間の境界でのプラズマＲＦインピーダンスの正確な測定を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらのそして他の目的を、チャンバの中でプラズマを励起するように構成されている構成要素（例えば、コイル、電極、アンテナ）を供給するＲＦ伝送線の一部をモデリングすることを有する、プラズマプロセスのための方法及び装置により提供することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係われば、プラズマプロセスシステムは、プラズマを中に含むように構成され、支持面と底面とを備えたチャックを中の領域に有するチャンバと、このチャンバの外部で、このチャンバと電源との間のＲＦ伝送線に位置する第１の電圧―電流プローブとを有している。このシステムは、また、前記第１の電圧―電流プローブに接続され、この第１の電圧―電流プローブから伝送される測定値に基づいて、前記第１の位置と前記チャンバの中に位置している第２の位置との間のＲＦ伝送線のＲＦモデルを解くように構成されているシミュレーションモジュールを有している。
【００１１】
本発明の他の態様において、プラズマプロセスシステムは、プラズマを中に含むように構成されているチャンバと、電圧と電流との少なくとも一方を測定するように配置され、前記チャンバの外部に位置する第１の位置で、このチャンバと電源との間のＲＦ伝送線に位置するプローブとを有している。このシステムは、前記プローブからの測定値を受信するための、そして、前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置している第２の位置との間のＲＦ伝送線のＲＦモデルを前記受信した測定値に基づいて解くための、そして、ＲＦ負荷インピーダンスを前記解かれたＲＦモデルに基づいて計算するための手段をさらに有している。
【００１２】
本発明のこの上他の態様において、チャンバの中の負荷インピーダンスを決定するための方法は、電源と前記チャンバとの間に伝送線を設けることと、このチャンバの外部で伝送線に位置している第１の位置で電圧及び電流の少なくとも一方を測定することとを有している。前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置している第２の位置との間の伝送線のモデルは、前記測定する工程の結果に基づいて解かれ、前記第２の位置の負荷インピーダンスは、この解かれたモデルに基づいて計算されている。
【００１３】
本発明のこの上他の態様において、プラズマプロセスシステムは、交流電流（ＡＣ）電力をＡＣ電源からプロセスチャンバに伝送するための手段と、このチャンバの外部で伝送のための前記手段に位置している第１の位置の電圧及び電流の少なくとも一方を測定するための手段とを有している。このシステムは、また、前記第１の位置と、前記チャンバの中に位置している第２の位置との間の伝送のための手段のモデルを、測定のための前記手段の結果に基づいて解くための手段と、この解かれたモデルに基づいて前記第２の位置での負荷インピーダンスを計算するための手段とを有している。
【００１４】
本発明のさらに他の態様において、コンピュータで読み込み可能な媒体は、プロセッサ上での実行のためのプログラム命令を中に有しており、このプログラム命令は、コンピュータシステムにより実行された時、半導体プロセスシステムのチャンバの外部で、電源と前記チャンバとの間に設けられている伝送線に位置する第１の位置での電圧及び電流の少なくとも一方の測定値を入力する工程と、前記第１の位置と前記チャンバの中に位置している第２の位置との間の伝送線のモデルを伝送線の測定値に基づいて解く工程とを前記プロセッサに実行させる。このプロセッサは、また、前記解かれたモデルに基づいて前記第２の位置での負荷インピーダンスを計算させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
中に組み込まれ、本明細書の一部を構成している、添付されている図面は、本発明の好ましい実施の形態を直ちに示し、上で与えられた一般的な説明と、以下で与えられる好ましい実施の形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を行う。
【００１６】
ここで、同じ参照符号による指示が複数の図を通して同じか対応する部分を同定している図面を参照して、本発明の複数の実施の形態が次に説明されている。
【００１７】
図１は、プラズマプロセスシステム１００を示しており、これを、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム又は磁気的に向上された反応性イオンエッチング(magnetically enhanced reactive ion etching)（ＭＥＲＩＥ）システムとして構成することができる。システム１００は、主に、チャンバ１１０の中でウェーハ１１６のエッチングを与えるために用いられ、ウェーハ１１６は、チャック１１８の支持面１３８により支持されている。チャック１１８の底面１４０は、チャンバ１１０の内面１４２と接触している。ウェーハ１１６のエッチング、堆積又は他のプラズマプロセスは、ガス源１０８により与えられているガスから発生されたプラズマ１１４を用いて実行されている。
【００１８】
プラズマ１１４は、主ＲＦ電源１０２により駆動されており、この主ＲＦ電源１０２は、ＲＦ整合回路１０４を介してＲＦ電力を励起要素１１２に伝送している。この励起要素１１２は、ガス源１０８からチャンバの内側１１０に移動されたガスを励起するように構成されており、これにより、プラズマ１１４を発生している。励起要素１１２を、ＩＣＰコイル、ＣＣＰ上方電極又はチャンバ１１０の内側に電場を発生させるためのあらゆる他の手段として配置することができる。
【００１９】
システム１００は、また、ＶＩプローブ１０６を有し、これは、ＲＦ伝送線１３４の電圧及び電流を測定するために用いられる。図１の実施の形態において、ＶＩプローブ１０６は、ＲＦ伝送線１３４の位置Ａに位置しており、この位置は、チャンバ１１０の外部に位置している。ＶＩプローブ１０６の測定値に基づいて（すなわち、電圧と電流）、位置ＡでのＲＦインピーダンスを計算することができる。位置Ｂは、プラズマ１１４とチャンバ１１０の内面１４４との境界を示している。プラズマ１１４のＲＦインピーダンスを測定するためには、ＶＩプローブを位置Ｂに配置しなければならない。しかしながら、前に述べたように、このような位置取りは、難しく、非実際的である。
【００２０】
本発明は、上の問題に、ＲＦ伝送線１３４の位置Ａ及びＢの間の部分（伝送線１３４の点線部分により示されている）をモデル化するためにＲＦシミュレーションを用いて取り組んでいる。モデル化された部分を用いて、測定された位置Ａでのインピーダンスを位置Ｂでのインピーダンスに変換することができ、これにより、所望のプラズマＲＦインピーダンスを与えている。シミュレーションモジュール１２８が、システム１００の中で与えられ、これは、ＲＦモデルを解くことができるソフトウェアツールを用いて、伝送線１３４の電磁的な周波数依存するシミュレーションを実行するように構成されている。このソフトウェアは、例えば、Ｓｏｕｔｈｐｏｉｎｔ，２７５  Ｔｈｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｄｒｉｖｅ，  Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，  ＰＡ  １５３１７のＡＮＳＹＳ  Ｉｎｃ．により記述されたＡＮＳＹＳ若しくは、Ｆｏｕｒ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｓｑｕａｒｅ，Ｓｕｉｔｅ  ２００，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ，１５２１９のＡＮＳＯＦＴ  Ｃｏｒｐ．により記述されたＡｎｓｏｆｔ  ＨＦＳＳ若しくはあらゆる他の商業的な又はカスタム開発された高周波の電磁的有限要素法コードでよい。シミュレーションモジュール１２８は、ＲＦ制御ユニット１２６を通してＶＩプローブ１０６に接続され、電圧及び電流の測定値は、ＶＩプローブ１０６から、ＲＦ制御ユニット１２６とシミュレーションモジュール１２８との両方に伝送される。代わりに、伝送線１３４の一部のためのＲＦモデルを、内容の全体がここで参照により組み込まれている、代理人整理番号２３６５１８ＵＳの下で２００３年９月３０日に出願された、半導体製造プロセスを容易にするための第１原理シミュレーションを用いるためのシステム及び方法（ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＦＩＲＳＴ−ＰＲＩＮＣＩＰＬＥＳ  ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮ  ＴＯ  ＦＡＣＩＬＩＴＡＴＥ  Ａ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ）と題された米国非仮出願の中に開示されているもののような、製造設備を網羅するシステム１００のためのシミュレーション支援の基礎構造（infrastructure）の一部である、オフツールのソルバ（an off-tool solver）上で解くことができる。さらに、分散処理と分散型ネットワークとの技術を用いて、ＲＦモデルを製造設備の外側で完全に解くことができ、又は、オンツール若しくはオフツールのシミュレーション結果のライブラリから得ることができる。
【００２１】
シミュレーションモジュール１２８は、ＲＦ電磁モデルの結果をインピーダンス行列の形式[ＺＡＢ]か散乱行列の形式[ＳＡＢ]のいずれか一方で与える。後者の場合には、インピーダンス行列の形式[ＺＡＢ]への変換が必要とされる。インピーダンス行列の要素は、一般にＲＦ周波数の関数であり、点Ａと点Ｂとの間の伝送線１３４の線分の完全な記述を有しており、この記述は、一端のインピーダンスから他方のインピーダンスへの変換に必要なものである。インピーダンス行列を出力端にかけられた(attached)プラズマ負荷（plasma load）ＺＬを有する、Ｔ、Ｌ又はΠネットワークのような等価回路をモデル化するために用いることができる。
【００２２】
図２は、ＲＦ伝送構造（transmission structure）Ａ−Ｂインピーダンス行列[ＺＡＢ]と、プラズマ負荷ＺＬとにより特徴付けられるＴネットワークとして示されているネットワーク２１０を含んでいる等価回路２００を示している。伝送構造は、３つの集中インピーダンスＺ１、Ｚ２及びＺ３としてモデル化されており、これらは、ここに参照により全体が組み込まれている、例えば、Ｄａｖｉｄ  Ｍ．Ｐｏｚａｒ，Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２ｎｄ  Ｅｄ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ，第４章（１９９８）の中に開示されている方程式によるインピーダンス行列[ＺＡＢ]の要素から計算される。
【００２３】
位置Ａで測定されるインピーダンスは、Ｚｅｑｖとして示され、プラズマ負荷ＺＬと伝送線１３４との寄与を含んでいる。ＡＣ回路方程式を用いて、Ｚ１、Ｚ２及びＺ３を計算し、位置ＡでＶＩプローブ１０６を用いてＺｅｑｖを測定して、次の方程式からプラズマ負荷インピーダンスＺＬを直ちに得ることができる：ＺＬ＝（Ｚ３（Ｚ１−Ｚｅｑｖ））／（Ｚｅｑｖ−Ｚ１−Ｚ３）。プラズマ負荷インピーダンスＺＬの計算をシミュレーションモジュール１２８、制御ユニット１２６又は追加的な処理ユニットにより実行することができる。
【００２４】
前に述べたように、伝送線を、複数の異なる等価回路により表現することができる。ＴネットワークよりもむしろΠネットワークを使用することにより、インピーダンス変換のために上に与えられたものと異なる方程式を使用することが必要となり、これらの方程式の導出は、ＡＣ回路理論から電子技術においてよく知られている。Ｔネットワーク等価回路は、これが伝送線を３つの別個の要素に減少させ、これらのうちの１つは、典型的にインピーダンスＺ３により表現される分流（shunt）コンデンサであり、残りの２つは、直列の誘導源であるという点で、有利でありうる。これらのインピーダンスの集中した回路等価物、例えば、コンデンサの容量及び誘導源のインダクタンス、の検査により、ＲＦシミュレーションモデルの結果の迅速な「正当性チェック（sanity check）」を実行する方法が与えられる。これらの値を既知の伝送線の幾何学を用いておおよそ評価することができるからである。例えば、インピーダンスＺ３に対応している、分流容量Ｃ３を、伝送線１３４の長さ、平均の周囲及び平均の誘電層の厚さを用いて評価することができ、シミュレートされ評価された容量は、おおよその容量の評価の間になされた近似の種類に対して妥当性を持って一致しているはずである。
【００２５】
プラズマインピーダンスＺＬを、プラズマ１１４の特性を決定すること及びチャンバ１１０の中でのプラズマの発生における、例えば、アーク放電のような、欠陥を検出することのような、複数の異なる診断目的のために用いることができる。シミュレーションモジュール１２８により解かれたＲＦモデルから周波数依存するインピーダンス行列の構成要素を生成させることにより、そして、複数の周波数（例えば、プラズマ１１４が点火されている時だけ存在しているプラズマ調和周波数）で測定するためにＶＩプローブ１０６を用いることにより、完全なプラズマインピーダンスのスペクトルを、これらの複数の周波数に対して上の計算を反復することにより得ることができ、このことは、より進歩して信頼性のある診断方法が開発されることを可能にしている。複数の周波数は、プラズマＲＦ周波数の倍音だけに限定されておらず、倍音の側帯バンド（sideband）などのような関心のある他の周波数でよい。現在入手可能なコンピュータの処理能力で、この処理を、リアルタイムに実行することができ、もし、ＲＦモデルが複数の周波数に対して前もって解かれており、その結果が制御ユニット１２６、シミュレーションモジュール１２８又は結果のライブラリに記憶されているならば、リアルタイムの複数周波数プラズマ診断が可能にしている。将来には、入手できるコンピュータの処理能力がますます増加して、ＲＦシミュレーションの全体をウェーハプロセスの間にリアルタイムに行うことができることが期待される。
【００２６】
代わりの実施の形態において、図１を参照すると、第２のＲＦ電源１２４が、電源１２４からのＲＦ電力をチャック１１８にＲＦバイアスしてプラズマイオンをチャック１１８に引き付けるために使うことができるように、チャック１１８の下に位置している。位置Ｄは、チャンバ１１０の中の支持面１３８の位置を示している。電源１２４は、ＲＦ整合回路１２２を介してチャック１１８に接続され、第２のＶＩプローブ１２０が、伝送線１３６に沿って電流と電圧とを測定するように、位置Ｃに設けられている。プラズマ１１４の形成が、チャック１１８だけを用いて実行されると、ＶＩプローブ１２０をＲＦインピーダンスを検知するように用いることができ、シミュレーションモジュール１２８は、位置Ｃと位置Ｄとの間の伝送線１３６の一部のＲＦモデルを解く。この実施の形態は、例えば、励起要素１１２がない時、上方電極又は誘導結合プラズマコイルのような、プラズマをチャックＲＦ駆動（chuck RF drive）を介しても励起するプラズマチャンバに特に適している。
【００２７】
プラズマがチャンバ１１０の中にない時に、チャンバ１１０のＲＦインピーダンスが測定される必要がある状況が存在し、この場合には、ＲＦ電源１０２、１２４は、共に切られているか、極めて低い電力レベルに設定されている。真空又は大気圧状態のチャンバ１１０から測定されるインピーダンスＺＬをこのチャンバ１１０の状態を決定するために用いることができる。例えば、この情報は、チャンバ１１０の内部部分を覆っている化学的な副生成物の量又はこれらの部分のエロージョンの量を決定するために用いられることができる。ここ以下でＺＣとして参照され、これらの条件の下でＺＬに等しい（equal ZL）、空のチャンバのインピーダンスも、プラズマ条件の下での測定された負荷インピーダンスＺＬにおけるチャンバ１１０の寄与を差し引くことにより、プラズマ１１４の正確なインピーダンスＺＰを決定するのに有用である。この差し引きのために、プラズマ及びチャンバのインピーダンスからなる、並列回路のような適当な等価回路を用いることができ、ＡＣ回路方程式をプラズマインピーダンスＺＰを測定された負荷インピーダンスＺＬと空のチャンバのインピーダンスＺＣとを用いて表現する従来技術で既知の技術を用いて導出することができる。この好ましいやり方では、プラズマ特性のずっとより正確な測定値を得ることができ、これは、プラズマインピーダンスがＶＩプローブ１０６を介して測定されている場合とＶＩプローブ１２０を介して測定されている場合との両方にあてはまる。
【００２８】
以下の代わりの実施の形態を、ＲＦ電源１０２、１２４をとても低い電力レベル（例えば、プラズマ点火のレベルよりも低い）で作動させることが実行できない場合に、空のチャンバのインピーダンスを測定するために用いることができる。アンテナ１３２をチャンバ１１０の中で、好ましくは、プラズマ１１４の外側に、しかし、チャンバ１１０の内部とＲＦ接触させて（in RF contact）設置することができる。前に述べたように、ＶＩプローブ１０６並びに／もしくはＶＩプローブ１２０でＲＦ測定がなされることができるようにチャンバ１１０全体を励起するために、アンテナ１３２を周波数掃引発生器１３０（又は超広帯域ＲＦ源）を用いて励起することができる。
【００２９】
チャンバ１１０がアンテナ１３２で励起された後に、ＶＩプローブ１０６で測定される周波数依存するＲＦインピーダンススペクトルを、複数の異なる方法で診断ツールとして用いることができる。例えば、チャンバ１１０の状態を決定するために、及び、組立前の状態を組立後の状態と比較するために、ベースラインのインピーダンススペクトルを得るように組立直後にチャンバインピーダンスの測定値を取ることができる。続いて測定がなされ、続いて測定されたインピーダンススペクトルの中の特色は、チャンバ１１０のプラズマに露出された部分の状態を示し得る（例えば、コーティングの量並びに／もしくはエロージョンのレベルを示している）。測定されたスペクトルから、例えば、前回のメインテナンスからのウェーハの処理された実際の数を考えることなく、チャンバ１１０の予防的なメインテナンスが必要か決定することができる。これは、チャンバの状態が直接評価されているからである。不必要なダウンタイムを減じることにより、そして、スペアと消耗する部分の寿命を延ばすことにより、装置の製造者によりかなりの節約を実現することができる。
【００３０】
ＲＦモデリングとシミュレーションとを、アンテナ１３２により励起されている時に、様々なコーティングとエロージョンの条件下で、チャンバ１１０のインピーダンススペクトルを予測するために使用することができ、モデルの結果を、有用なチャンバ条件診断ツールを得るために（上の励起方法のいずれかを用いて）実際に測定されたスペクトルと比較することができる。このような診断情報を、他の機能のうちで、状態検出と、欠陥検出と、上述のチャンバ状態に関して事前のそして実際のメインテナンス警告を出すこととのために用いることができる。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態を実行することができるコンピュータシステム１２０１を示している。このコンピュータシステム１２０１を、ＲＦ制御ユニット１２６並びに／もしくはシミュレーションモジュール１２８として用いることができ、上述のこれらのユニットのいずれかの又は全ての機能を実行する。コンピュータシステム１２０１は、情報を伝達するためにバス１２０２又は他の伝達機構と、情報を処理するためにこのバス１２０２と結合されているプロセッサ１２０３とを有している。コンピュータシステム１２０１は、また、情報と、プロセッサ１２０３により実行される命令とを記憶するためにバス１２０２に結合されている、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他のダイナミックな記憶装置（例えば、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）及びシンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ））のような主メモリ１２０４を有している。加えて、この主メモリ１２０４をプロセッサ１２０３による命令の実行の間に、一時的数値変数又は他の中間の情報を記憶しているために用いることができる。コンピュータシステム１２０１は、スタティックな情報と、プロセッサ１２０３のための命令とを記憶するために、バス１２０２に結合されている、読出し専用記憶装置（ＲＯＭ）１２０５又は他のスタティックな記憶装置（例えば、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能な（ＥＥＰＲＯＭ））をさらに有している。
【００３２】
コンピュータシステム１２０１は、また、磁気ハードディスク１２０７とリムーバルなメディアドライブ１２０８（例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読出し専用コンパクトディスクドライブ、読み書き（read/write）コンパクトディスクドライブ、コンパクトディスクジュークボックス、テープドライブ及びリムーバル光磁気ドライブ）のような、情報と命令とを記憶するための１つ以上の記憶装置を制御するための、バス１２０２に結合されている、ディスクコントローラ１２０６を有している。記憶装置を、適当なデバイスインターフェース（例えば、スモールコンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）、インテグレイティドデバイスエレクトロニクス（ＩＤＥ）、エンハンストＩＤＥ（Ｅ−ＩＤＥ）、直接メモリアクセス（ＤＭＡ）又はウルトラＤＭＡ）を用いてコンピュータシステム１２０１に加えることができる。
【００３３】
コンピュータシステム１２０１は、また、専用論理素子（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））又は設定可能な論理素子（例えば、シンプルプログラム可能論理素子（simple programmable logic devices）（ＳＰＬＤ）、結合プログラム可能論理回路（ＣＰＬＤ）及びフィールドプログラム可能ゲートアレイ(field programmable gate arrays)（ＦＰＧＡ））を有することができる。
【００３４】
コンピュータシステム１２０１は、また、コンピュータの使用者に情報を表示するために、ブラウン管（ＣＲＴ）のようなディスプレイ１２１０を制御するように、バス１２０２に結合されているディスプレイコントローラ１２０９を有することができる。このコンピュータシステムは、コンピュータの使用者とやりとりし、プロセッサ１２０３に情報を与えるために、キーボード１２１１及び位置支持装置１２１２のような入力装置を有している。位置支持装置１２１２は、方向情報を相互通信し、複数の選択をプロセッサ１２０３に命令するためと、ディスプレイ１２１０上のカーソルの動きを制御するために、例えば、マウス、トラックボール又はポインティングスティックであることができる。加えて、プリンタは、コンピュータシステム１２０１により記憶され、並びに／もしくは生成されたデータの印刷されたリストを与えることができる。
【００３５】
コンピュータシステム１２０１は、主メモリ１２０４のようなメモリの中に保持されている１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行しているプロセッサ１２０３に応じて、本発明のプロセスの工程の一部又は全てを実行している。このような命令は、ハードディスク１２０７又はリムーバルメディアドライブ１２０８のような、コンピュータが読み込み可能な他の媒体から、主メモリ１２０４へと読み込まれることができる。マルチプロセシング装置の１つ以上のプロセッサが、また、主メモリ１２０４に保持されている命令のシークエンスを実行するように、用いられることができる。代わりの実施の形態において、ソフトウェアによる命令の代わりに又はソフトウェアによる命令と協働させて、結線による回路が用いられることができる。したがって、実施の形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとのどんな特定の組合せにも限定されない。
【００３６】
上で記されているように、コンピュータシステム１２０１は、本発明の技術に係るプログラムされた命令を保持するために、そして、データ構造、テーブル、レコード又はここで説明されている他のデータを保持するために少なくとも１つのコンピュータが読み込み可能な媒体又はメモリを有している。コンピュータが読み込み可能な媒体の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ又はどんな他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）又はどんな他の光媒体、パンチカード、紙テープ又は複数の穴のパターンを備えた他の物理的な媒体、（以下で説明される）搬送波又は他のコンピュータが読み込むことができるどんな媒体でもある。
【００３７】
コンピュータが読み込み可能な媒体のどんな１つにも又はコンピュータが読み込み可能な媒体の組合せに記憶されて、本発明は、コンピュータシステム１２０１を制御するための、本発明を実行するための一装置又は複数の装置を駆動するための、そして、コンピュータシステム１２０１が人間の使用者（例えば、印刷物のための人員（print production personnel））とやり取りすることを可能にするためのソフトウェアを有している。このようなソフトウェアは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール及びアプリケーションソフトウェアを有することができるが、これらに限定されない。このようなコンピュータが読み込み可能な媒体は、本発明を実行する際に実行される処理の全て又は（もし、処理が分散されていれば）一部分を実行するための本発明のコンピュータプログラム製品をさらに有している。
【００３８】
本発明のコンピュータコード装置は、スクリプト、機械言語翻訳可能（interpretable）プログラム、動的リンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス及び完全実行可能（complete executable）プログラムを含む、どんな機械言語翻訳可能な又は実行可能なコード機構でもよい。さらに、本発明の処理の複数の部分は、より良好なパフォーマンス、信頼性並びに／もしくは費用のために分散されることができる。
【００３９】
ここで用いられている「コンピュータが読み込み可能な媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１２０３に命令を供給することに関係するどんな媒体にも言及している。コンピュータが読み込み可能な媒質は、多くの形態をとることができ、不揮発性のメディア、揮発性のメディア及び伝送媒質（transmission media）を含むが、これらに限定されない。不揮発性のメディアは、例えば、ハードディスク１２０７又はリムーバルメディアドライブ１２０８のような、光ディスク、磁気ディスク及び光磁気ディスクを含んでいる。揮発性のメディアは、主メモリ１２０４のような動的なメモリを含んでいる。伝送媒質は、バス１２０２を構成しているワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含んでいる。伝送媒質は、また、ラジオ波及び赤外データ通信の間に発生されたもののような、音波又は光波の形態をとることができる。
【００４０】
コンピュータが読み込み可能な媒質の様々な形態は、実行のためのプロセッサ１２０３への１つ以上の命令の１つ以上のシークエンスを実行することに関連され得る。例えば、命令が初期にはリモートコンピュータの磁気ディスクに保持されることができる。このリモートコンピュータは、本発明の全て又は一部を実行するための命令を動的なメモリにロードし、モデムを用いて電話線に渡ってこの命令を送信することができる。コンピュータシステム１２０１に局在しているモデムは、電話線上のこのデータを受信し、赤外送信機を用い、このデータを赤外信号に変換することができる。バス１２０２に結合されている赤外検出器は、この赤外信号に保持されているデータを受信し、バス１２０２にこのデータを渡すことができる。バス１２０２は、主メモリ１２０４にこのデータを運び、主メモリ１２０４からプロセッサ１２０３は、命令を受け実行する。主メモリ１２０４により受信される命令は、プロセッサ１２０３による実行の前か後かに、記憶装置１２０７又は記憶装置１２０８に随意に記憶されることができる。
【００４１】
コンピュータシステム１２０１は、また、バス１２０２に結合されている通信インターフェース１２１３を有している。この通信インターフェース１２１３は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２１５又はインターネットのような他の通信ネットワーク１２１６に接続されているネットワークリンクに結合して、双方向データ通信を提供している。例えば、通信インターフェース１２１３は、どんなパケット交換ＬＡＮにも装着するようなネットワークインターフェースカードでよい。他の例として、この通信インターフェース１２１３は、非対称デジタル加入者線（ＡＤＳＬ）カード、デジタル総合サービス網（ＩＳＤＮ）カード又は対応するタイプの通信線へのデータ通信接続を提供するモデムでよい。無線リンクも実行されている。どんなこのような実行でも、通信インターフェース１２１３は、電子的な、電磁気的な又は光の信号を送受信し、これら信号は、様々なタイプの情報を表現するデジタルデータストリームを搬送している。
【００４２】
ネットワークリンク１２１４は、典型的に、１つ以上のネットワークを通して、他のデータ装置へのデータ通信を提供している。例えば、このネットワークリンク１２１４は、局所的なネットワーク１２１５（例えば、ＬＡＮ）を通して、又は、通信ネットワーク１２１６を通して通信サービスを提供しているサービスプロバイダにより操作されている装置を通して、他のコンピュータへの接続を与えている。局所ネットワーク１２１５と通信ネットワーク１２１６とは、例えば、デジタルデータストリームを搬送する電気的な、電磁的な又は光の信号と、関連する物理層（例えば、ＣＡＴ  ５ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバなど）とを用いる。コンピュータシステム１２０１にデジタルデータを搬送し、コンピュータシステム１２０１からデジタルデータを搬送する、様々なネットワークを通した信号と、ネットワークリンク１２１４の通信インターフェース１２１３を通した信号とは、ベースバンド信号又は搬送波に基づいた信号で実行されることができる。このベースバンド信号は、複数のデジタルデータビットを記述する、変調されていない電気パルスとしてデジタルデータを搬送する。ここで、「ビット」という用語は、各シンボルが少なくとも１つ以上のビットを搬送している場合に、広くシンボルを意味するように解釈される。デジタルデータは、また、伝導性の媒質に渡って伝播され、又は、伝播媒質を通して電磁波として伝達される、振幅、位相並びに／もしくは周波数偏移のある調和された信号（with amplitude, phase and/or frequency keyed signals）のような搬送波を変調するのに用いられることができる。したがって、デジタルデータは、「有線の」通信チャネルを通して変調されないベースバンドデータとして送られ、並びに／もしくは、搬送波を変調することによりベースバンドとは異なる所定の周波数バンドの中で送られることができる。コンピュータシステム１２０１は、プログラムコードを含むデータをネットワーク１２１５、１２１６と、ネットワークリンク１２１４と、通信インターフェース１２１３とを通して、送受信することができる。さらに、ネットワークリンク１２１４は、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ又は携帯電話のようなモバイル機器１２１７への、ＬＡＮ１２１５を通した、接続を提供することができる。
【００４３】
本発明のある例示的な実施の形態だけが上では詳細に説明されてきたが、当業者は、本発明の新しい示唆と有利な点とを著しく出ることなく、例示的な実施の形態の中で多くの変更が可能であることを直ちに認める。したがって、全てのそのような変更は、本発明の範囲の中に含まれていることが意図されている。
【００４４】
本発明を、本発明の精神と本質的な特性とから出ることなく、他の特定の形式で具体化することができることは、当業者により認められる。したがって、現在開示されている実施の形態は、全ての観点から、実例となり、制限されない。本発明の精神は、上の記述よりもむしろ添付されている請求の範囲により示されており、意味と範囲との中に現れる全ての変化と本発明の等価物とは、この発明の中に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の例示的な実施の形態に係るプラズマプロセスシステムの概略図である。
【図２】図１の中の伝送線部分のシミュレートされたモデルに対応する等価回路である。
【図３】本発明の実施の形態を実行することができるコンピュータシステムを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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