(57)【要約】本発明は、全般的に、プラズマスパッタリングの分野における欠陥処理システムに関し、特に、スパッタリングシステムにおいて用いられる電力発生器の制御動作のための欠陥処理システムおよび方法に関する。欠陥処理アルゴリズムは、電力発生器の動作に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成するために、一期間内においてスパッタリングシステムからの複数の欠陥状態信号を処理する。欠陥処理アルゴリズムは、複数の欠陥状態信号タイプに対する応答として４つまでのコマンド信号を生成可能であり、そのコマンド信号は、システム出力無効化、電力ブロック出力無効化、出力イネーブル防止、および出力駆動ロールバックを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力発生器の動作を制御するための方法であって、該方法は、
一期間内においてスパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信することと、
欠陥処理アルゴリズムを用いて該複数の欠陥状態信号を処理することと、
電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成することと
を包含する方法。
【請求項２】
前記電力発生器の動作中において前記欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記欠陥処理アルゴリズムの前記パラメータが、ソースコードをリコンパイルせずに修正される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理するステップが、線形代数計算を行うことを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理するステップが、数学的な演算を行うことを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記数学的な演算が、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ，掛算、足し算、引き算、割算、等しい、大なり、小なり、等しくない、大なりまたは等しい、小なりまたは等しい、最大、および最小より構成される群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
メモリにおいて前記欠陥処理アルゴリズムを記憶することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
メモリから前記欠陥処理アルゴリズムを引き出すことをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコマンド信号が、複数のコマンド信号を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のコマンド信号が、同時に生成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の欠陥状態信号が、前記欠陥処理アルゴリズムを用いて同時に処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電力発生器が、ＤＣ電力発生器である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電力発生器が、ＲＦ電力発生器である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の欠陥状態信号が、１つ以上の欠陥タイプに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
スパッタリングシステムの電力発生器を制御するための欠陥処理システムであって、該欠陥処理システムは、
一期間内において該スパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信するために該電力発生器と信号通信状態にあるプロセッサであって、該プロセッサは、欠陥処理アルゴリズムを用いて該複数の欠陥状態信号を処理することによって該電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成する、プロセッサを備える、欠陥処理システム。
【請求項１６】
前記欠陥処理アルゴリズムのパラメータが、前記スパッタリングシステムの動作中においてオペレータによって特定される、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項１７】
前記欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正することが、ソースデータのリコンパイルを要求しない、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項１８】
処理が、線形代数計算を備える、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項１９】
処理が、数学的な演算を行うことを備える、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２０】
前記数学的な演算が、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ，掛算、足し算、引き算、割算、等しい、大なり、小なり、等しくない、大なりまたは等しい、小なりまたは等しい、最大、および最小より構成される群から選択される、請求項１９に記載の欠陥処理システム。
【請求項２１】
前記プロセッサが、前記電力発生器において一構成要素である、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２２】
前記欠陥処理アルゴリズムを記憶するためのメモリをさらに備える、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２３】
前記複数の欠陥状態信号が、ベクトル信号である、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２４】
複数のコマンド信号が、前記プロセッサによって生成される、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２５】
前記複数のコマンド信号が、同時に生成される、請求項２４に記載の欠陥処理システム。
【請求項２６】
前記複数の欠陥状態信号が、前記欠陥処理アルゴリズムを用いて同時に処理される、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２７】
前記欠陥処理アルゴリズムを修正するための、前記プロセッサと信号通信の状態にあるユーザインターフェースをさらに備える、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２８】
前記欠陥処理システムが、前記電力発生器を制御する、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項２９】
前記電力発生器が、ＤＣ電力発生器である、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項３０】
前記電力発生器が、ＲＦ電力発生器である、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項３１】
前記動作特性が、システム出力無効化、電力ブロック出力無効化、出力イネーブル防止、および出力駆動ロールバックパーセントより構成される群から選択される、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項３２】
前記欠陥状態信号が、１つ以上の欠陥タイプに対応する、請求項１５に記載の欠陥処理システム。
【請求項３３】
スパッタリングシステムの電力発生器を制御するための欠陥処理システムであって、該欠陥処理システムは、
一期間内において該スパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信する手段と、
欠陥処理アルゴリズムおよび複数の欠陥状態信号に基いて該電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成する手段と
を備える、欠陥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に、プラズマスパッタリングの分野における欠陥処理システムに関する。特に、本発明は、スパッタリングシステムにおいて用いられる電力発生器の動作を制御するための欠陥処理システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマスパッタリング処理は、広く、半導体、フラットパネル、データストレージ、ハードコーティングおよび工業用ガラスコーティング産業において使用される。スパッタリング処理において、材料の原子は、ターゲット材料から遊離させられ、基板上に堆積させられる。反応スパッタリング処理において、代替的に、材料の原子は、ターゲット材料から遊離させられ、それによってその原子は、後に基板に堆積させられるコーティングを形成するためにガスと反応し得る。半導体産業において、反応スパッタリング処理は、例えば、シリコンウエハ上に誘電性絶縁層（シリコン窒化物等）を堆積するために使用され得る。ハードコーティング産業において、反応スパッタリング処理は、例えば、機械の一部分上に耐摩耗性層（チタン窒化物等）を堆積するために使用され得る。
【０００３】
スパッタリングは、真空堆積処理であり、その処理において、スパッタリングターゲットが通常イオン化された希ガスであるイオンによって衝撃を与えられ、運動量移行がターゲット材料の原子を機械的に自由にする。そして、ターゲット材料は、近くの基板をコートする。
【０００４】
反応スパッタリング処理において、反応ガスは、スパッタリングチャンバに導入され、自由なターゲット材料の原子は、コーティング材料を形成するためにその反応ガスと反応する。例えば、ターゲット材料がアルミニウムであり得、反応ガスが酸素であり得、その組み合わせは酸化アルミニウムのコーティングを生成する。他の実施例において、炭素ガス（アセチレン等）は、シリコンターゲットとアセチレンとを組み合わせることによってシリコンカーバイドのようなコーティング、およびタングステンターゲットとアセチレンとを組み合わせることによってタングステンカーバイドのようなコーティングを生成するために、反応ガスとして用いられ得る。自由なターゲット材料の導電原子は、基板をコートする混合物（コーティング材料）を生成するためにスパッタリングチャンバ内のプラズマ状態にて反応ガスと反応する。
【０００５】
スパッタリング処理の適切な制御パラメータ（電力発生器によってプラズマチャンバに印加される電圧および電流等）は、適切なスパッタリング質およびシステムスループットを達成することを確実にするために重要である。スパッタリングシステムの欠陥（警告またはエラー信号等）は、動作中に起こり得る。そのような欠陥は、スパッタリング処理に不都合な効果を有し得るスパッタリング処理においての問題の兆候、または問題の始まりである。スパッタリングシステムの電力発生器が、特定の閾値以下である電圧を出力する場合、そのような欠陥が生じる。この状況は、ターゲットから自由にされるターゲット材料の原子が小数またはゼロという結果をもたらし得る。さらに、電力発生器がプラズマチャンバ内に特定の閾値以上の電流密度を出力する場合、他のそのような欠陥が生じる。この状況は、アークを結果として生じさせ得、後に、そのアークの存在のためスパッタリング処理の中断を生じさせ得る。
【０００６】
従来のスパッタリングシステムのための制御システムは、単一の欠陥の発生に対して反応する。しかし、複数の欠陥が、スパッタリングシステムの動作中、短い期間内において発生し得る。複数の欠陥がある場合、それぞれ単一の欠陥に対する制御システムの反応は、最適であり得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、複数のスパッタリングシステムの欠陥の存在するスパッタリングシステムの電力発生器の動作を制御するための欠陥処理システムおよび方法が、必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一局面において、本発明は、スパッタリングシステムの動作を制御するための方法を提供する。
【０００９】
他の局面において、本発明は、電力発生器の動作を制御するための方法に関する。この方法は、一期間内においてスパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信すること、欠陥処理アルゴリズムを用いて複数の欠陥状態信号を処理すること、およびスパッタリングシステムの電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成することを含む。
【００１０】
多様な実施形態においての電力発生器の動作を制御するための方法は、電力発生器の動作中において欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正することを含む。一部の実施形態における欠陥処理アルゴリズムソフトウェアのパラメータは、システムソフトウェアのコンパイル以前に修正される。代替的な実施形態において、欠陥処理アルゴリズムのパラメータは、ソースコードをリコンパイルせずに修正される。代替的な実施形態において、欠陥状態信号は、１つ以上の欠陥タイプに対応する。
【００１１】
一部の実施形態における欠陥処理アルゴリズムを用いての欠陥状態信号を処理することは、線形代数計算および／または数学的な演算を行うことを含む。数学的な演算は、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ、掛算、足し算、引き算、割算、等しい、大なり、小なり、等しくない、大なりまたは等しい、小なりまたは等しい、最大、および最小を含むオペランドを含み得る。
【００１２】
多様な実施形態においての電力発生器の動作を制御するための方法は、メモリにおいて欠陥処理アルゴリズムを記憶すること、および／またはメモリから欠陥処理アルゴリズムを引き出すことを含む。一部の実施形態においての方法は、複数のコマンド信号を生成することを含む。一部の実施形態においてこれらのコマンド信号は、同時に生成される。一部の実施形態において、複数の欠陥状態信号は、欠陥処理アルゴリズムを用いて同時に処理される。この方法は、一部の実施形態において直流電流「ＤＣ」電力発生器を制御するために使用され、他の実施形態において、無線周波数「ＲＦ」電力発生器を制御するために使用される。
【００１３】
通常、他の局面において、本発明は、スパッタリングシステムの電力発生器を制御するための欠陥処理システムを含む。欠陥処理システムは、電力発生器と信号通信状態にあるプロセッサを備える。プロセッサは、一期間内においてスパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信し、欠陥処理アルゴリズムを用いて複数の欠陥状態信号を処理することによって電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成する。
【００１４】
本発明の前述の局面の実施形態は、１つ以上の以下の特徴を含み得る。欠陥処理アルゴリズムのパラメータは、スパッタリングシステムの動作中においてオペレータによって特定され得る。欠陥処理アルゴリズムのパラメータは、ソースコードのリコンパイル無しに修正され得る。欠陥処理アルゴリズムを用いての複数の欠陥状態信号を処理することは、線形代数計算および／または数学的な演算を行うことを含む。実施される数学的な演算は、ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ、掛算、足し算、引き算、割算、等しい、大なり、小なり、等しくない、大なりまたは等しい、小なりまたは等しい、最大、および最小を含む１つ上のオペランドを含む。
【００１５】
本発明の前述の局面の実施形態は、１つ以上の以下の特徴を含み得る。プロセッサは、電力発生器においての一構成要素である。欠陥処理システムは、欠陥処理アルゴリズムを記憶するためのメモリ、および、アルゴリズムがそのメモリから引き出され得るようなメモリを含む。複数の欠陥状態信号は、欠陥状態信号のベクトルを含み得る。代替的な実施形態において、欠陥状態信号は、１つ以上の欠陥タイプに対応する。プロセッサは、複数のコマンド信号を生成することが可能である。このようなコマンド信号は、同時に生成される。複数の欠陥状態信号は、欠陥処理アルゴリズムを用いて同時に処理され得る。欠陥処理システムは、プロセッサと信号通信状態にあるユーザインターフェースを含む。ユーザインターフェースは、欠陥処理アルゴリズムを修正するために用いられ得る。欠陥処理システムは、電力発生器を制御する。欠陥処理システムは、ＤＣ電力発生器またはＲＦ電力発生器を制御するために用いられ得る。欠陥処理システムによって影響され得る電力発生器の動作特性は、システム出力無効化（ｄｉｓａｂｌｅ）、電力ブロック出力無効化、出力イネーブル防止、および出力駆動ロールバック電圧である。
【００１６】
通常、他の局面において、本発明は、スパッタリングシステムの電力発生器を制御するための欠陥処理システムを含む。欠陥処理システムは、一期間内においてスパッタリングシステムから複数の欠陥状態信号を受信する手段、ならびに、欠陥処理アルゴリズムおよび複数の欠陥状態信号に基いて電力発生器の動作特性に影響するための少なくとも１つのコマンド信号を生成する手段を備える。
【００１７】
本発明の前述の目的、局面、特徴および利点、ならびに、他の目的、局面、特徴および利点は、以下の記載および特許請求の範囲からより明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明自身は勿論、本発明の前述の目的、特徴および利点、ならびに他の目的、特徴および利点は、均一に縮図されたとは限らない添付図と共に、本発明の後述の例示的記載からより良く理解されるであろう。
【００１９】
図１は、本発明に従い、スパッタリングシステム１００を制御するために使用される欠陥処理システム１３６の一実施形態を示す。スパッタリングシステム１００は、プラズマチャンバ１１２および電力発生器１１４を含む。欠陥処理システムは、メモリ１３０およびユーザインターフェース１３２と信号通信する状態にあるプロセッサ１１０を含む。プロセッサ１１０は、欠陥処理アルゴリズムに基く１つ以上のコマンド信号、および電力発生器１１４の動作に作用する複数の欠陥状態信号を生成する。より完全に、関連する欠陥処理システム１３６を記載することは、スパッタリングシステム１００の動作を理解することに役立つ。
【００２０】
スパッタリングシステム１００の通常動作中、制御された量の希ガス、例えばアルゴンガスが導入される一方、プラズマチャンバ１１２内の圧力は、真空ポンプ１２６によって調節される。陽電荷を帯びたアルゴンイオン１３８（Ａｒ＋）は、動作中、プラズマチャンバ１１２内に位置するターゲット１１６（カソードとしても参照される）に向かって、場によって加速させられ、そのプラズマチャンバ１１２内において、陽イオン１３８は、ターゲット１１６の電子と結合する。場（例えば、定常状態の場）は、電気接続１２８ａによって電力発生器１１４の陽極に接続されるアノード１１８と、電気接続１２８ｂによって電力発生器１１４の陰極に接続されるターゲット１１６（カソード）との間において生成され、および存在する。ターゲット１１６は、例えば、アルミニウム、金、プラチナまたはチタンから作られ得る。
【００２１】
スパッタリング効果を達成するために、陽電荷を帯びたアルゴンイオン１３８は、アルゴンイオン１３８とターゲット１１６との衝突時、そのイオンの運動エネルギーが、ターゲット１１６からターゲット材料の原子をはじき飛ばすのに十分なエネルギー値の高さにされる。この実施形態において、反応スパッタリングシステムが記載される。例えば、反応ガスが使用されず、ターゲット材料の自由原子が基板をコートするために使用されるような他のタイプのスパッタリングシステムもまた、熟慮される。ターゲット１１６から自由になったターゲット材料の原子は、ターゲット材料の原子が、ガス管１２０によってスパッタリングチャンバ１１２に供給される反応ガス１４０（例えば、酸素、ボラン、アセチレン、アンモニア、シランまたはアルシン）と反応するプラズマチャンバ１１２内に位置するプラズマ１２２に入る。ターゲット材料の自由原子と反応ガス１４０との反応の結果的な産出物（コーティング材料）は、プラズマチャンバ１１２内の任意の使用可能な表面上に堆積する。しかしながら、コーティング材料がプラズマチャンバ１１２内に位置する基板１２４上にのみ堆積することが好ましい。ターゲット１１６上およびプラズマチャンバ１１２の他の表面上に堆積するコーティング材料は、例えば、スパッタリングチャンバ１１２においてアークを結果として生じ得る。
【００２２】
スパッタリング処理の制御は、例えば、プラズマチャンバ１１２内において電力発生器１１４からプラズマ１２２へ供給される電圧、電流の流れおよび電流密度の制御を要求される。
【００２３】
本発明のこの例示的な実施形態例において、電力発生器１１４の動作（例えば、出力電圧または電流密度の制御）は、欠陥処理システム１３６のプロセッサ１１０を用いて制御される。プロセッサ１１０は、スパッタリングシステム１００の電力発生器１１４と信号通信をする状態にある。プロセッサ１１０と信号通信状態にあるユーザインターフェース１３２は、欠陥処理システム１３６およびスパッタリングシステム１００の動作を監視、制御、および／または影響するために使用される。
【００２４】
代替的な実施形態において、電力発生器１１４の動作は、欠陥処理システム１３６のプロセッサ１１０から独立するコントローラまたはプロセッサによって制御される。一部の実施形態におけるコントローラまたはプロセッサは、また、スパッタリングシステム１００を監視および／または制御するためにも使用される。これらの実施形態におけるコントローラまたはプロセッサは、スパッタリングシステム１００の独立した構成要素、または電力発生器１１４内の一構成要素であり得る。
【００２５】
例示的な実施形態において、電力発生器１１４は、２つのコネクタの間に電位差を作るＤＣ電力発生器である。２つのコネクタの各々は、プラズマチャンバ１１２に結合され、電力発生器１１４とプラズマチャンバ１１２との間においてポジティブ電気接続１２８ａおよびネガティブ電気接続１２８ｂをなす。プロセッサ１１０は、電力発生器１１４の動作特性に影響するためにコマンド信号を生成することが可能であり、したがって、プラズマチャンバ１１２内のスパッタリングシステムの動作特性に影響するためにコマンド信号を生成することも可能である。例えば、プラズマチャンバ１１２へより大きな電流を供給するための電力発生器１１４へのコマンド信号は、通常、より多くのイオン１３８とターゲット１１６およびターゲット材料の自由原子との衝突を引き起こす。自由原子は、より高レートにてプラズマチャンバ１１２にあるプラズマ１２２に入り、よって、基板１２４上のコーティング材料の堆積へ影響する。
【００２６】
代替的な実施形態において、電力発生器はＲＦ発生器である。ＲＦ発生器は、例えば、約０．０８ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲内の周波数においてプラズマチャンバへ電力を供給する電力発生器である。例として、電力発生器は、Ｎ．Ｙ．はＲｏｃｈｅｓｔｅｒに会社をかまえるＥＮＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．によって製造されるＮＯＶＡ２５モデル中周波数ＲＦ発生器のようなＲＦ電力発生器であり得る。ＲＦ電力発生器は、プラズマチャンバのカソードおよびアノードに交流電位を提供する。ＲＦ電力発生器は、アークの危険を時折減らし、ＤＣ電力発生器よりも高い堆積レートを達成できる。
【００２７】
異なったターゲット材料は、ターゲット１１６から原子を自由にするために異なったレベルの印加電圧を要する。例えば、金から構成されるターゲットは、ターゲット１１６から原子を自由にするために、アルミニウムから構成されるターゲットよりもよりエネルギー値の高い陽イオンを要する。比較のために、金から構成されるターゲットから金原子を自由にするために約−７００ボルトが必要とされ、アルミニウムから構成されるターゲットからアルミニウム原子を自由にするために約−４５０ボルトが必要とされる。
【００２８】
プラズマチャンバ１１２に電力発生器１１４によって供給される電流密度もまた、重要なスパッタリング処理パラメータである。それは、コーティング材料が基板１２４上に堆積されるレートに影響する。アークの放電の危険は、また、電流密度と共に増加する。通常、堆積レートの上限は、電流密度の上限によって規定される。プラズマ１２２へ電力発生器１１４によって供給される電流密度の上限は、時折、図２に示されるようなパッシェン曲線によって規定される。図２のパッシェン曲線２００は、特定の性質（例えば、ターゲット材料のタイプ、反応ガス、所望の堆積レート等）を有するスパッタリングシステムにおいてのプラズマの電圧２０２と電流密度２０４との間の関係を示す。
【００２９】
スパッタリング処理は、予定通りの動作状況がスパッタリングシステムにおいて確立される時、点火段階２０６によって始まる。スパッタリングは、通常、図２のパッシェン曲線２００の「グロー」領域２１０においてプラズマ動作状況の下、行われる。電流密度２０４および電圧２０２がグローレベル以上に増やされる場合、プラズマ１２２は、パッシェン曲線２００の「スーパーグロー」領域２３０に入る。スーパーグロー領域２３０において、プラズマ１２２は、プラズマ１２２の全域のアルゴンイオンの動きを制限するようにふるまう。これは、プラズマ１２２を渡る増加された電圧２０２を結果として生じる（そして、付随して、図２のパッシェン曲線２００のＹ軸２１２によって示されるように、絶縁破壊電圧まで増加される）。
【００３０】
プラズマ１２２の動作状況が、スーパーグロー領域２３０を越えてパッシェン曲線２００のアーク放電領域２５０へ（Ｘ軸２１４に沿ってプラスの方向へ）と及ぶ間、電流密度２０４は、プラズマ１２２がアルゴンイオンを熱する程高くなる。アーク放電領域においてのアルゴンイオンの熱しは、暴走イオン化（ｒｕｎａｗａｙ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を生む熱電子および光子の生成を結果として生じる。制御されないまま残され、暴走イオン化は、さらに、プラズマ１２２内のイオン数を増やし、プラズマ１２２のインピーダンスの落下および後に電流の上昇を結果として生じる。これは、プラズマ１２２内に（熱電子および光子が発生させられる位置において）アークの傾向にある負の抵抗の領域を作る（プラズマ１２２のインピーダンスは低く、電流は、電力発生器１１４の出力インピーダンスによってのみ制限される）。アークが発生する場合において、ターゲット材料の孔食、剥がれ落ち、ひび割れ、および局所的な熱しのような所望しない影響が起こり得る。さらに、アーク開始時、基板へのコーティング材料のスパッタリングは中断する。
【００３１】
一局面において、本発明は、図１の電力発生器１１４のような電力発生器の動作の制御のための欠陥処理システムに関する。本発明に従い、図１のプロセッサ１１０のようなプロセッサは、電力発生器１１４の動作に影響するためにコマンド信号を生成する。図１の実施形態において、メモリ１３０は、プロセッサ１１０と信号通信状態にある。メモリ１３０は、スパッタリングシステムの動作以前に、欠陥処理アルゴリズムを記憶するために使用される。メモリ１３０は、欠陥処理アルゴリズムのようなコンピュータコードを記憶可能な、例えば、フラッシュメモリ装置であり得る。代替的な実施形態において、欠陥処理アルゴリズムは、プロセッサ１１０内のメモリ内に存在する。図１の実施形態において、ユーザインターフェース１３２は、プロセッサ１１０と信号通信の状態にある。オペレータは、例えば、電力発生器１１４の機能を監視するために、および／またはメモリ１３０内に記憶された欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正するために、ユーザインターフェース１３２を使用し得る。本発明の一実施形態において、オペレータは、コンピュータソースコードをリコンパイルすること無く、欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正する。
【００３２】
一実施形態において、プロセッサ１１０は、ディスプレーを有するコンピュータシステムの一部であり、それによってオペレータは、電力発生器１１４の動作特性を監視、および、または、修正し得る。代替的な実施形態において、プロセッサ１１０は、電力発生器１１４の一構成要素である。
【００３３】
本発明の一例示的な実施形態において、図１の欠陥処理システム１３６は、電力発生器１１４の動作を制御するように適用される。欠陥制御システム１３６は、一期間内においてスパッタリングシステム１００から複数の欠陥状態信号を受信する。複数の欠陥状態信号は、欠陥処理アルゴリズムと共に処理され、プロセッサ１１０は、電力発生器１１４の動作特性に影響する少なくとも１つのコマンド信号を生成する。そのような実施形態において、プロセッサ１１０は、スパッタリングシステム１００の電力発生器１１４から複数の欠陥状態信号を受信し得る。
【００３４】
代替的な実施形態において、電力発生器１１４は、欠陥処理システム１３６のプロセッサ１１０と信号通信状態にある独立したプロセッサを含む。独立したプロセッサは、電力発生器１１４の動作を制御する。そのような実施形態において、独立したプロセッサは、欠陥処理システム１３６のプロセッサ１１０から制御コマンドを受信し得る。
【００３５】
複数の欠陥状態信号は、スパッタリングシステム１００の動作中、一期間（固定の、または不定の）内において起こる欠陥信号を表す。一実施形態において、その期間は固定される。例えば、複数の欠陥状態信号は、全て、プロセッサ１１０の一クロックサイクル中に受信される信号であり得る。そのような一実施形態において、一クロックサイクルは、９マイクロ秒である。受信された欠陥状態信号および欠陥処理アルゴリズムに基き、プロセッサ１１０は、電力発生器１１４の動作特性に影響する少なくとも１つのコマンド信号を生成する。プロセッサ１１０が１つ以上の適切なコマンド信号を生成し、次の一期間が過ぎた後、プロセッサ１１０は、後に処理される新しい欠陥状態信号を有し得る。この新しい欠陥状態信号のセットは、プロセッサ１１０の次の一クロックサイクル中に起こる欠陥状態信号を表す。スパッタリングシステム１００の動作状況が変更された場合、その新しい欠陥状態信号のセットは、以前の欠陥状態信号セットと異なり得る。さらに、このように、欠陥処理システム１３６は、複数の欠陥状態信号に応答して、新しい、または更新されたコマンド信号を生成し得る。
【００３６】
本発明の欠陥処理アルゴリズムは、以下のベクトルとして収集されるｍ個の欠陥状態信号を処理するように設計される。
【００３７】
【数１】
2007502916.tif 000002
各々の欠陥状態信号Ｆｍは、スパッタリングシステム１００、またはそのサブシステムによって生成され得る特定の欠陥と対応する。例えば、電力発生器１１４の出力電圧が閾値電圧を超える場合、欠陥が発生される。本発明に従う欠陥処理システムを用いるオペレータは、パッシェン曲線を基に、アーク放電が起こる電圧からやや低い電圧として、閾値電圧を特定し得る。このように、オペレータは、欠陥処理システム１３６へアーク放電が間もなく起こり得ることを警告として欠陥を設定し得る。
【００３８】
欠陥状態信号は、システムの様々な部分のスパッタリングシステムにおいて直面し得る。例えば、欠陥状態信号は、限定はされないが、安全インターロックインジケータ、設定ポイントの達成不可、プラズマチャンバ内においてのアークの感知、ドレインソース電圧（ＶＤＳ）、センスブロックケーブル切断、システムのプラズマ点火不可、電力発生器出力電圧の特定のリミットの超過、電力発生器出力電流の特定のリミットの超過、電力発生器出力電流密度の特定のリミットの超過、フラックス測定の特定のリミットの超過のプラズマ内のフラックスセンサによる記録、および、特定のリミットの超過に用いるスパッタリングにおけるターゲット使用分数を含み得る。
【００３９】
一般的に、図１のプロセッサ１１０は、信号の応答に対して行われる行動を決定するために、欠陥処理アルゴリズムＦＨＡを用い、各欠陥状態信号Ｆｍを処理する。欠陥状態信号Ｆｍに基き、欠陥処理アルゴリズムＦＨＡは、電力発生器１１４の動作に関するｎ個のコマンド信号をまずはじめに生成する。コマンド信号ＣＳｎは、以下のベクトルとして収集される。
【００４０】
【数２】
2007502916.tif 000003
様々なコマンド信号は、スパッタリングシステムにおいて欠陥処理システムによって生成され得る。例えば、生成されるコマンド信号は、限定はされないが、電力発生器によっての出力される出力電圧、電流、電流密度の制御、プラズマチャンバに供給される希ガスのフローレートまたは反応ガスの修正、ＲＦ電力発生器の動作パラメータの修正、ならびに、ＤＣ電力発生器の動作パラメータの修正を含み得る。
【００４１】
一部の実施形態において、コマンド信号ベクトルＣＳを生成するための欠陥処理アルゴリズムのインプリメンテーションは、欠陥状態信号ベクトルＦＳに対して少なくとも１つの数学的な演算を行うことを含む。
【００４２】
一部の実施形態において、欠陥処理アルゴリズムは、以下の欠陥処理マトリクスＦＭを用いる。
【００４３】
【数３】
2007502916.tif 000004
ＦＭｎｍは、欠陥状態信号ｍの応答に対するコマンド信号ｎに関する欠陥処理マトリクスパラメータを表す。これらの実施形態において、コマンド信号ベクトルＣＳを生成することは、欠陥処理マトリクスＦＭと欠陥状態信号ベクトルＦＳを掛けることを含み、
【００４４】
【数４】
2007502916.tif 000005
最終的なコマンド信号ベクトルＣＳは、以下の値を有する。
【００４５】
【数５】
2007502916.tif 000006
本発明のこれらの実施形態において、欠陥処理アルゴリズムのインプリメンテーションは、欠陥状態信号ベクトルＦＳ（数式１）および欠陥処理マトリクスＦＭ（数式３）を用いて数学的な演算（例えば、線形代数計算）を行うことを含み得る。実施される数学的な演算は、（限定はされないが、）以下のものを含む。ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ、掛算、足し算、引き算、割算、等しい、大なり、小なり、等しくない、大なりまたは等しい、小なりまたは等しい、最大、および最小である。
【００４６】
そのような一実施形態において、コマンド信号ベクトルＣＳを生成するための欠陥処理アルゴリズムのインプリメンテーションは、以下の数学的な演算を含む。
【００４７】
【数６】
2007502916.tif 000007
この実施形態において、プロセッサ１１０は、どのＦＭｎｍＦｍ要素が、各々のコマンド信号ＣＳｎの中で最大なのかを決定し、そして各々の最大値は、コマンド信号として示される。この実施形態が示すように、欠陥処理アルゴリズムは、複数の欠陥状態信号に応答して単一のコマンド信号を生成し得る。これは、例えば、ｎ＝１（ベクトルＣＳ＝ＣＳ１および行列ＦＭ＝（ＦＭ１１Ｆ１  ＦＭ１２Ｆ２  …  ＦＭ１ｍＦｍ）の場合、起こる。
【００４８】
図３は、本発明に従う電力発生器の制御のための方法を示すフローチャート３００である。図３の方法は、３１２から始まり、一期間内において複数の欠陥状態信号を受信するステップ３０２を開始する。ステップ３０２の一実施形態における複数の欠陥状態信号は、欠陥状態信号ベクトルによって表される。
【００４９】
図３の方法の一インプリメンテーションにおいて、欠陥処理アルゴリズムは、例えば、図１のメモリ１３０のようなメモリからステップ３０６において取得される。図３のステップ３０４において、欠陥状態信号は、欠陥処理アルゴリズムを用いて処理される。ステップ３０８において、少なくとも１つのコマンド信号が生成される。代替的な実施形態において、欠陥処理アルゴリズムを入手するステップ３０６は、オプションであり、アルゴリズムは、欠陥処理アルゴリズムを用いて欠陥状態信号を処理するために使用されるプロセッサにおいてすでに記憶される。
【００５０】
本発明のこの実施形態において、コマンド信号は、プロセッサによって同時に生成され（３０８）、後に電力発生器に出力される（３１０）。代替的に、コマンド信号は、プロセッサが欠陥処理アルゴリズムのインプリメンテーションに関する数学的な演算を完了した後、システムの一クロックサイクルの末に電力発生器へ出力され得る。
【００５１】
コマンド信号が生成されるステップ３０８の後、本方法の一部または全てのステップは、ステップ３１４に従って反復され得る。この実施形態において、図３の方法は、一期間（期間はｔ＋１に等しい）内において複数の欠陥状態信号を受信することによってステップ３０２を反復する。本発明の代替的な実施形態において、他のステップまたは本方法のステップの組み合わせは、反復され得る。
【００５２】
本方法のオプションのステップは、欠陥処理アルゴリズムを更新するステップ３２０を含む。更新ステップは、例えば、スパッタリングシステムの動作中にオペレータによって行われ得る。オペレータは、アルゴリズムに関するソフトウェアをリコンパイルすること無しに、欠陥処理アルゴリズムのパラメータを修正することによって欠陥処理アルゴリズムを更新し得る。一実施例において、オペレータは、図２のパッシェン曲線２００のようなパッシェン曲線から識別される変化に基き、欠陥処理アルゴリズムのパラメータを更新し得る。この実施例において、オペレータは、プラズマチャンバに電力発生器によって供給される電流密度の変更のためのコマンド信号が、アーク放電の不発生を確実にするために閾値レベル以下であることを確実にするためにそのパラメータを変更し得る。
【００５３】
一実施形態において、本発明に従う図３の方法は、以下のベクトルによって表される複数の欠陥状態信号を受信することを含む。
【００５４】
【数７】
2007502916.tif 000008
本例示において、欠陥状態ベクトルＦ１はゼロの値と等しく、それは、安全インターロック欠陥インジケータに欠陥が無いことを示す。また、Ｆ２は１の値を有し、それは、電力発生器１１４が、設けられたセットポイントに達成することが可能でないことを示す。Ｆ３は１の値を有し、アークがプラズマチャンバ１１２において感知されたことを示す。Ｆ４はゼロの値を有し、ドレインソース電圧（ＶＤＳ）の存在の有無において欠陥が存在しないことを示す。Ｆ５は０の値を有し、センスブロックケーブルが切断されていないことを示す。そして、Ｆ６は０の値を有し、システムがプラズマを点火し得るか否かにおいて欠陥が存在しないことを示す。
【００５５】
本発明は、欠陥処理アルゴリズムを用いて欠陥状態ベクトル等式（７）を処理する。上記の欠陥状態信号ベクトルを受信する本発明の実施形態は、以下に示すパラメータ値を有する欠陥処理行列ＦＭを特徴とする欠陥処理アルゴリズムＦＨＡを備える。
【００５６】
【数８】
2007502916.tif 000009
このケースにおいて、一部のパラメータ値は、物理的な意味を有する。例えば、ＦＭ４２およびＦＭ４３のパラメータ値は、それぞれ電圧レベル４００ボルトおよび２００ボルトを表し、欠陥アルゴリズムは、それらをプラズマチャンバに出力することを電力発生器に命令し得る。
【００５７】
このケースにおいて、電力発生器の動作に影響するための４つのコマンド信号は、下記のように生成される。
【００５８】
【数９】
2007502916.tif 000010
ＣＳ１＝０は、電力発生器１１４全体を無効化するために生成されるコマンド信号が無いことを示し、ＣＳ２＝１は、電力発生器のＤＣ出力を無効化するコマンド信号であり、ＣＳ３＝０は、オペレータがＤＣ出力をイネーブルにすることを防ぐために生成されるコマンド信号（ＣＳ２をゼロに変更）が無いことを示す。そして、ＣＳ４＝４００は、電力発生器１１４が電力発生器１１４の出力信号を４００ボルトに減少させる（ロールバック）コマンド信号である。
【００５９】
図４は、欠陥処理アルゴリズム４０６と特定の欠陥タイプ４０８〜４１８と特定のコマンド信号４０２との関係を示す図４００である。図４が示すように、欠陥処理アルゴリズム４０６は、複数の欠陥および多様なタイプの欠陥を提供され得る。図４は、６タイプの欠陥を示す。これらの欠陥のタイプは、局所低電圧供給欠陥４０８、システム環境欠陥４１０、制御アルゴリズム欠陥４１２、アーク処理欠陥４１４、センスブロック欠陥４１６および電力変換器欠陥４１８である。
【００６０】
各々の欠陥タイプは、多様な状況の下において起こり得る。局所低電圧供給欠陥４０８は、例えば、供給温度が特定の値超過の場合、電気接触器が閉じていない場合、または電力障害の場合において起こり得る。システム環境欠陥４１０は、オープンインターロックストリングの存在時において、または制御ポートとの通信が失われる場合において起こり得る。制御アルゴリズム欠陥４１２は、例えば、電力発生器が特定のセットポイントに到達することが可能でない場合、最高電流値に到達する場合、または最高電力値に到達する場合において、起こり得る。アーク処理欠陥４１４は、例えば、アークが発生する場合、またはアーク処理回路との通信が失われる場合において起こり得る。センスブロック欠陥４１６は、プロセッサとセンスブロックとの間の通信が失われる場合、またはセンスブロックケーブルが非接続とされる場合において、起こり得る。図４の電力変換器に関する欠陥４１８は、電力変換器において信号に対してのゲインが測定されない場合、電力変換器が同期されない場合、電力変換器との通信が乱されることが決定される場合、電力変換器との通信が失われる場合、電力変換器が正常でないことが決定される場合、またはＶＤＳの生成が原因で、起こり得る。
【００６１】
図４の欠陥処理アルゴリズム４０６は、複数の欠陥状態信号タイプ４０８〜４１８に対する応答として４つまでのコマンド信号４０２を生成可能である。コマンド信号４０２は、システム出力無効化、電力ブロック出力無効化、出力イネーブル防止、および出力駆動ロールバックを含む。コマンド信号は、バイナリー形態（すなわち、ある物を無効化するか否かを特定する）またはスカラー形態（すなわち、電圧を特定の量分減らす）を有し得る。図４において示されるような欠陥処理アルゴリズム４０６は、図３の方法の実施形態、および／または図１の欠陥処理システム１３６の実施形態において使用され得る。
【００６２】
変化、修正、または他のインプリメンテーションは、本発明の精神および範囲から逸脱せずに用いられ得る。従って、本発明は、前述の例示的記載のみならず、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従うスパッタリングシステムの電力発生器と通信状態にあるプロセッサの略図である。
【図２】図２は、スパッタリング動作におけるプラズマの多様な動作状況領域を示す電圧対電流密度のパッシェン曲線である。
【図３】図３は、本発明に従う方法の例示的な実施形態のコンピュータインプリメンテーションを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態に従う複数の欠陥、欠陥処理アルゴリズム、およびコマンド信号を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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