(57)【要約】電気発生器が、パルス発生モードで動作しているとき、電気発生器が、可変周波数モードで動作しているとき、および電気発生器が、パルス発生モードおよび可変周波数モードの両方で並行して動作しているとき、プラズマ処理チャンバに印加される電力の電気特性を測定するための方法および装置が、開示される。一実施形態において、パルス状態検出器は、電力発生器がパルス発生モードで動作しているとき、電力発生器の状態を検出するように構成された電力信号振幅検出器と、振幅検出器によって検出された電力信号振幅の一部を廃棄するように構成されたフィルタであって、廃棄される部分は、交絡事象によって影響を受け得る、フィルタとを備える。
2014525124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバに印加されている電力の特性を測定するためのシステムであって、
電力信号を発生させるように構成された電力発生器であって、前記電力発生器は、パルス発生モードで動作するように構成可能であり、可変周波数モードで動作するように構成可能であり、かつパルス発生モードおよび可変周波数モードの両方で並行して動作するように構成可能である、電力発生器と、
前記電力発生器に結合されたプラズマ処理チャンバと、
前記電力発生器に結合され、かつ前記プラズマ処理チャンバに結合された整合ネットワークであって、前記整合ネットワークは、前記プラズマ処理チャンバの特性の変化に応答して、そのインピーダンスを調節するように構成可能である、整合ネットワークと、
前記電力発生器に結合され、かつ前記整合ネットワークに結合されたパルス状態検出器と、
前記電力発生器に結合され、かつ前記整合ネットワークに結合された周波数検出器と
を備える、システム。
【請求項２】
前記パルス状態検出器は、
前記電力発生器がパルス発生モードで動作しているとき、前記電力発生器の状態を検出するように構成された電力信号振幅検出器と、
前記振幅検出器によって検出された電力信号振幅の一部を廃棄するように構成されたフィルタであって、廃棄される部分は、交絡事象によって影響を受け得る、フィルタと
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記交絡事象は、雑音、あるパルス発生状態から別のパルス発生状態への遷移の間の干渉、および遅延を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記パルス状態検出器は、
前記電力発生器がパルス発生モードで動作しているとき、前記電力発生器の状態を検出するように構成された電力検出器と、
振幅検出器によって検出された電力信号振幅の一部を廃棄するように構成されたフィルタであって、廃棄される部分は、交絡事象によって影響を受け得る、フィルタと
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記交絡事象は、雑音、あるパルス発生状態から別のパルス発生状態への遷移の間の干渉、および遅延を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記周波数検出器は、
前記電力発生器に結合されたバッファであって、前記バッファは、電力信号を受信するように構成され、所定の期間の間、前記受信された電力信号を記憶するように構成されている、バッファと、
前記バッファに結合された周波数成分シーケンサであって、前記周波数成分シーケンサは、前記周波数成分シーケンサが、前記周波数成分シーケンサが前記記憶された電力信号の受信および処理の準備ができたことを示す制御信号を前記バッファに送達すると、前記記憶された電力信号を前記バッファから受信するように構成されている、周波数成分シーケンサと、
前記周波数成分シーケンサに結合されたフィルタであって、前記フィルタは、周波数検出誤差の影響を低減させるように構成されている、フィルタと
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電力発生器と前記バッファとの間に結合されたデジタルサンプラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記周波数成分シーケンサは、離散フーリエ変換プロセッサを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
電力発生器によって発生した電力信号の特性を自律的に測定するための方法であって、前記電力信号は、プラズマ処理チャンバに印加され、前記方法は、
前記電力発生器の動作のパルスオン状態に対応する、電力信号が前記プラズマチャンバに送達されているときを検出することと、
前記送達された電力信号の主要動作周波数を識別することと、
前記電力発生器および前記プラズマチャンバの複数の特性を決定することと、
前記電力発生器および前記プラズマチャンバの前記決定された複数の特性に応答して、整合ネットワークを調節することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記送達された電力信号の前記識別された主要動作周波数をフィルタリングし、雑音およびサンプリング誤差を考慮することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力発生器の動作のパルスオン状態に対応する、電力信号が前記プラズマチャンバに送達されているときを検出することは、
前記送達された電力信号の振幅を測定することと、
前記測定された振幅が、所定の閾値を上回るか、下回るかを決定することと、
前記測定された信号が、パルスオン状態とパルスオフ状態との間の遷移近傍にあるかどうかを決定することと、
測定値が、遷移状態近傍にあると決定される場合、前記測定値を廃棄し、状態変化を宣言すること、または前記測定値が、遷移状態近傍にないと決定される場合、前記電力信号の正確な指標として、前記測定値を使用することと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定された信号が、パルスオン状態とパルスオフ状態との間の遷移近傍にあるかどうかを決定することは、現在の測定値ならびに所定の数または構成可能な数の以前の測定値および所定の数または構成可能な数の後続測定値を比較することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電力信号のサンプルを取得することと、
測定値群のそれぞれが複数の個々のサンプルを含むように、前記サンプルを複数の測定値群に群化することと、
前記パルスオン状態の検出の後の１つ以上の測定値群を廃棄することと、
廃棄されていない前記測定値群を使用して、前記パルスオン状態の間、前記電力信号の特性を測定することと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記廃棄された測定値群の数量は、前記電力信号の事前の知識に基づいて、前もってプログラムされている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記廃棄された測定値群の数量は、前記測定値群のうちの特定の群が、計算された分散の範囲外にあるかどうかに基づいて、動的に決定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記送達された電力信号の主要動作周波数を識別することは、
前記送達された電力信号の複数のサンプルを収集および記憶することと、
所定の周波数範囲内の種々の周波数成分に対して、前記送達された電力信号の前記収集および記憶されたサンプルを処理することと、
前記サンプリングされた電力信号内に最高レベルの電力が存在する周波数成分を識別することと、
前記結果をフィルタリングし、雑音およびサンプリング誤差を考慮することと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
電力発生器がパルス発生モードで動作しているとき、前記電力発生器が動作している周波数を決定するための方法であって、
前記電力発生器の動作のパルスオン状態に対応する、電力信号が前記プラズマチャンバに送達されているときを検出することであって、前記検出することは、
前記送達された電力信号の振幅を測定することと、
前記測定された振幅が、所定の閾値を上回るか、下回るかを決定することと、
前記測定された信号が、パルスオン状態とパルスオフ状態との間の遷移近傍にあるかどうかを決定することと、
測定値が、遷移状態近傍にあると決定される場合、前記測定値を廃棄し、状態変化を宣言することと、
前記測定値が、遷移状態近傍にないと決定される場合、前記電力信号の正確な指標として、前記測定値を使用することと
を含む、ことと、
前記送達された電力信号の主要動作周波数を識別することであって、前記識別することは、
前記送達された電力信号の複数のサンプルを収集および記憶することと、
所定の周波数範囲内の種々の周波数成分に対して、前記送達された電力信号の前記収集されたおよび記憶されたサンプルを処理することと、
前記サンプリングされた電力信号内に最高レベルの電力が存在する周波数成分を識別することと、
前記結果をフィルタリングし、雑音およびサンプリング誤差を考慮することと
を含む、ことと、
前記電力発生器および前記プラズマチャンバの複数の特性を決定することと、
前記電力発生器および前記プラズマチャンバの前記決定された複数の特性に応答して、整合ネットワークを調節することと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、電気発生器に関する。特に、限定ではないが、本開示は、プラズマ処理チャンバに印加される電力の電気特性を測定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体またはフラットパネルディスプレイの製造等のプラズマ処理用途では、ＲＦ電力発生器が、電圧をプラズマチャンバ内の負荷に印加し、広範囲の周波数にわたって動作し得る。プラズマ処理業界における経験は、特定のプラズマパラメータ（例えば、イオン密度、電子密度、およびエネルギー分布）を処理される材料（例えば、ウエハ）の特性（例えば、均一性、膜厚、および汚染レベル）に関連付けることを可能にしている。加えて、ウエハ特性を全体的品質と結び付ける、大量の知識が、存在する。したがって、プラズマパラメータを全体的処理の品質に関連付ける、プラズマ処理業界における経験が存在する。
【０００３】
しかしながら、（例えば、プラズマ環境の直接測定による）プラズマパラメータに関する情報の取得は、困難かつ煩わしい。対照的に、プラズマ処理チャンバに印加される電力（特に、無線周波数（ＲＦ）電力）の電気特性（例えば、電圧、電流、位相、インピーダンス、電力、反射電力等）の識別は、大量のそのような情報を取得するための比較的に安価な方法である。電気特性を識別するための従来の技法は、電気特性とプラズマパラメータとの間の既知かつ再現性のある関連付けを確立するために十分な量の情報を提供するには、あまりに高価、低速、または不正確である。
【０００４】
整合ネットワークは、典型的には、負荷のインピーダンスを源と整合させ、電力伝達を最大限にするために使用される。電力発生器は、とりわけ、ＲＦ電力用途のために、本機能性をユーザに提供する。そのような動作では、発電システムは、ＲＦインピーダンスの周期的測定を行なうと同時に、反射電力が最小限になり得るように、整合回路を調節する。
【０００５】
いくつかの発電システムは、整合ネットワークの出力における電力およびインピーダンスを測定するために、インピーダンスプローブを含む。そのような用途では、これらの測定は、継続的に行なわれ、これは、電力が、パルス発生動作モードで送達されるとき、測定値が、パルスオフ周期の間にも収集され、不正確な報告を生じさせ、したがって、整合同調アルゴリズムの不正確な制御を生じさせることを意味する。これらの測定はまた、特定の用途に基づいてプログラムされた固定動作周波数に対して行なわれる。
【０００６】
ＲＦ電力発生器のユーザは、増加していく割合で、パルス発生ＲＦエネルギーをそのプロセスに組み込んでいる。加えて、「周波数掃引」とも称される、電力発生器の周波数が変動するモードにおける動作は、マクロインピーダンス調節（周波数同調のみに依拠する、固定整合用途と併用される）ならびにマイクロインピーダンス調節（磁場摂動等の影響のため、高速の周期的インピーダンス変化の間、整合を提供するために、周波数同調を使用する、従来の自動整合用途）の両方のために広範に使用されている。加えて、周波数掃引はまた、プラズマ安定性に影響を及ぼすために使用され得る。
【０００７】
これらの用途の多くでは、電力発生器と整合ネットワークとの間にリンクを有し、電力発生器の動作周波数およびパルスオン／オフ状態を整合ネットワークに通信することは、実践的でも望ましくもない。そのような通信リンクのために要求されるケーブルは、望ましくなく、かつ標準化されず、いくつかの加工環境においては、達成不可能である。さらに、そのような通信方法は、固有の遅延を有し、タイムリーかつ正確な情報を整合ネットワークに送達する能力に影響を及ぼす。故に、電力測定技法を改善する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の例証的実施形態は、図面に示され、以下に要約される。これらおよび他の実施形態は、「発明を実施するための形態」の項により完全に説明される。しかしながら、本明細書の特許請求の範囲を本概要または「発明を実施するための形態」に説明される形態に限定する意図はないことを理解されたい。当業者は、多数の修正、均等物、および代替構造が、特許請求の範囲に表されるような本開示の精神および範囲内にあることを認識し得る。
【０００９】
本明細書に開示されるのは、整合ネットワークが、（１）電力発生器のパルス状態が、オンであるか、オフであるか、（２）電力発生器の動作周波数、ならびに（３）電力発生器の動作周波数と、電力発生器のパルス状態がオンであるか、オフであるかを並行して検出することを可能にするための新規方法および装置である。
【００１０】
前述のように、前述の実施形態および実装は、例証目的にすぎない。開示される技術の多数の他の実施形態、実装、および詳細が、以下の「発明を実施するための形態」、参照される図、および特許請求の範囲から、当業者によって容易に認識される。
【００１１】
本開示の種々の目的および利点ならびにより完全な理解は、付随の図面と関連して検討されるとき、以下の「発明を実施するための形態」および添付の特許請求の範囲を参照することによって、明白となり、かつより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本開示のいくつかの実施形態が実装されるプラズマ処理環境を描写する、ブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、パルス発生モードで動作しているとき、電力発生器によって発生する信号を描写する、略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに描写されたパルス発生モードで動作しているとき、電力発生器によって発生する信号の振幅または電力を描写する、略図である。
【図３】図３は、プラズマ負荷に印加されたパルス発生電力信号の状態（パルスオンまたはパルスオフ）を決定するための例示的方法を描写する、流れ図である。
【図４】図４は、図１を参照して説明されたセンサの処理部分の例示的実施形態を描写する、ブロック図である。
【図５】図５は、プラズマ負荷に印加された電力を監視するための例示的方法を描写する、流れ図である。
【図６】図６は、図４に描写された変換部分の例示的実施形態を描写する、ブロック図である。
【図７】図７は、サンプリングされたＲＦデータの変換を行なうための例示的方法を描写する、流れ図である。
【図８】図８は、電力発生器が動作している周波数を決定する、本開示の部分の例示的実施形態を描写する、ブロック図である。
【図９】図９は、電力発生器が動作している周波数を決定するための例示的方法を描写する、流れ図である。
【図１０】図１０は、（１）電力発生器が信号を送達しているかどうか、および（２）電力発生器が動作している周波数の両方を決定する、本開示の部分の例示的実施形態を描写する、ブロック図である。
【図１１】図１１は、（１）電力発生器が信号を送達しているかどうか、および（２）電力発生器が動作している周波数の両方を決定するための例示的方法を描写する、流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、（同じまたは類似要素は、いくつかの図を通して、同じ参照番号で指定される）図面を参照すると、特に、図１を参照すると、提示されるのは、本開示のいくつかの実施形態が実装されるプラズマ処理環境（または、システム）１００を描写する、ブロック図である。示されるように、電力発生器１０２は、インピーダンス整合ネットワーク１０６を介して、プラズマチャンバ１０４に結合される。システム１００のいくつかの変形例では、１つより多い電力発生器１０２が存在してもよいことに留意されたい。加えて、電力発生器１０２は、無線周波数（ＲＦ）電力を送達するように構成されるタイプであってもよい。システム１００の分析部分１０８は、電力発生器１０２の出力に結合された第１のセンサ１１０からの入力を受信するように配置される。分析部分１０８はまた、プラズマチャンバ１０４の入力に結合された第２のセンサ１１２からの入力を受信するように配置される。描写されるように、分析部分１０８はまた、マン・マシン・インターフェース１１４に結合され、マン・マシン・インターフェース１１４は、キーボード、ディスプレイ、およびポインティングデバイス（例えば、マウス）を含んでもよい。
【００１４】
これらの構成要素の図示された配列は、機能的であり、実際のハードウェア略図であることを意味するものではない。したがって、構成要素は、実際の実装では、組み合わせられるか、またはさらに分けられることができる。例えば、センサ１１０、１１２の一方または両方の機能性は、整合ネットワーク１０６内に、または分析部分１０８の構成要素とともに実装されてもよい。代替として、第１のセンサ１１０は、電力発生器１０２の筐体内に完全に含まれてもよい。当業者は、図１に開示される機能性の分配に対して、多数の他の可能性が存在することを容易に理解する。さらに、図１に含まれる構成要素は、例示的実装を描写しており、本明細書にさらに論じられる他の実施形態では、いくつかの構成要素は、省略されてもよく、かつ／または他の構成要素が、システム１００に追加されてもよいことを認識されたい。
【００１５】
電力発生器１０２は、概して、電力をプラズマチャンバ１０４に提供し、プラズマ処理のために、プラズマをチャンバ１０４内において点火および持続させる。典型的には、そのような電力は、ＲＦ電力である。要求されないが、多くの実施形態では、電力発生器１０２は、２つ以上の電力発生器１０２の集合によって実現され、電力発生器１０２はそれぞれ、異なる周波数で電力を提供する。必ず要求されるわけではないが、電力発生器１０２は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｆｏｒｔ  Ｃｏｌｌｉｎｓ，  Ｃｏｌｏｒａｄｏ）から利用可能な１つ以上のＲＦ電力発生器によって実現されてもよい。
【００１６】
整合ネットワーク１０６は、本実施形態では、概して、本印加される電圧の周波数、チャンバ圧力、ガス組成物、および標的または基板材料に伴って変動し得るチャンバインピーダンスを電力発生器１０２のための理想的負荷に変換するように構成される。当業者は、種々の異なる整合ネットワークタイプが、本目的のために使用され得ることを理解する。整合ネットワーク１０６は、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｆｏｒｔ  Ｃｏｌｌｉｎｓ，  Ｃｏｌｏｒａｄｏ）から利用可能なＮＡＶＩＧＡＴＯＲモデルデジタルインピーダンス整合ネットワークによって実現されてもよいが、他のインピーダンス整合ネットワーク１０６もまた、採用されてもよい。
【００１７】
第１のセンサ１１０は、本実施形態では、概して、電力発生器１０２が、所望のレベルの出力電力（例えば、一定出力電力）を維持することが可能であるように、フィードバックを電力発生器１０２に提供するように構成される。一実施形態では、例えば、第１のセンサ１１０は、発生器によって印加される電気特性のパラメータ（例えば、反射される電力、反射係数等）を測定し、測定されたパラメータと所定の設定点との間の差に基づいて、フィードバックを電力発生器１０２に提供する。
【００１８】
第２のセンサ１１２は、図１に描写された実施形態では、概して、プラズマチャンバ１０４内のプラズマの特性評価を提供するように構成される。例えば、第２のセンサ１１２によって得られた測定値は、プラズマチャンバ１０４内のプラズマの安定性および処理の結果に影響を及ぼすか、またはそれを示す、イオンエネルギー分布、電子密度、エネルギー分布、そのようなパラメータの組み合わせまたは他のパラメータを推定するために使用されることができる。
【００１９】
多くの実施形態では、さらなる実施例として、プラズマチャンバ１０４への入力１１１において測定される電気特性（例えば、電圧、電流、インピーダンス、位相）は、関連付けられたプラズマパラメータの値を予測するために使用されることができ、それらの測定された電気特性は、終点検出のために使用されてもよい。例えば、第２のセンサ１１２からの測定値は、既知の情報（例えば、特定の電圧からの逸脱が、１つ以上のプラズマパラメータに影響を及ぼす程度、または及ぼさない程度を示す情報）と併せて使用されてもよい。図１に描写されないが、センサ１１０、１１２は、１つ以上の変換器、電子機器、および処理論理（例えば、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせ内に具現化される命令）を含んでもよい。
【００２０】
分析部分１０８は、概して、情報（例えば、電気特性のパラメータに関する情報）をセンサ１１０、１１２から受信し、情報が、適用可能であるとき、その情報を処理し、マン・マシン・インターフェース１１４を介して、その情報をユーザに伝達するように構成される。分析部分１０８は、ソフトウェア、または専用ハードウェア、および／またはファームウェアと併せて、汎用コンピュータによって実現されてもよい。
【００２１】
特定の構造および動作の詳細が、図１に図示および説明されるが、そのような構造および詳細は、単に、例証の目的のために提示され、変更および修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に行なわれ得ることは、明らかに理解される。
【００２２】
本明細書に開示される方法および装置は、情報を整合ネットワーク１０６に提供し、整合ネットワーク１０６が、システム１００の許容可能な性能を達成するために行なわなければならない調節をより正確に決定することを可能にする。本明細書に開示される技術は、整合ネットワーク１０６の入力側（例えば、第１のセンサ１１０）、整合ネットワーク１０６の出力側（例えば、第２のセンサ１１２）、またはシステム１００の他の部分で動作してもよい（例えば、本明細書に開示される機能性は、システム１００のまわりに分散された構成要素内で実現されてもよい）。
【００２３】
本明細書に開示される技術の実施形態は、パルス発生動作モード、可変周波数動作モード、ならびにパルス発生モードおよび可変周波数モードが並行して動作する動作モードを含む、種々の動作モードで動作してもよい。
【００２４】
本開示の第１の部分は、継続的、自動的、かつ自律的に、電力発生器１０２が、電力信号をプラズマチャンバ１０４に送達しているかどうかを決定するための方法を対象とする。
【００２５】
図２Ａを参照すると、描写されるのは、電力発生器１０２によって発生したパルス発生信号２００ならびにその信号の電圧または電力の例証的実施例である。典型的には、常時ではないが、電力発生器１０２によって送達される電力信号は、電力発生器１０２のパルスオン状態に対応する、パルス発生信号２００の部分２０４および２０８に図示されるような正弦波信号である。最初に、電力発生器１０２は、アイドル状態（部分２０２に対応する）であり、それは、電力発生器１０２が、信号を発生させていないことを示す。電力発生器１０２が、パルス発生モードで動作するように構成されると、電力発生器１０２は、第１の期間の間、電力信号２０４をプラズマチャンバ１０４に送達する。次いで、電力発生器１０２は、ある期間の間、電力信号をプラズマチャンバ１０４に送達することを停止し、これは、パルス発生信号２００の部分２０６に対応する。次に、電力発生器１０２は、別の期間の間、プラズマチャンバへの電力信号の送達を再開し、これは、パルス発生信号２００の部分２０８に対応する。パルス発生モードで動作しているとき、システム１００は、本方式で動作を継続する。故に、電力発生器１０２が、パルス発生モードで動作するとき、電力発生器１０２によって送達された電力信号２００の振幅は、高（パルスオン状態２０４、２０８に対応する）、次いで、低（パルスオフ状態２０２、２０６、２１０に対応する）を交互する。
【００２６】
常時ではないが、多くの場合、パルスオン状態２０４、２０８およびパルスオフ状態２０２、２０６、２１０の間の期間は、一定のままである。しかしながら、パルスオン２０４、２０８およびパルスオフ２０２、２０６、２１０の持続時間は、経時的および相互に対して、変動し、プラズマからの所望の結果を達成してもよい。故に、電力発生器１０２がパルス発生モードで動作するとき、電力発生器１０２の状態（例えば、パルスオン２０４、２０８状態またはパルスオフ２０２、２０６、２１０状態）を継続的に監視する必要性がある。
【００２７】
電力発生器１０２が、パルスオン２０４、２０８状態にあるか、パルスオフ２０２、２０６、２１０状態にあるかを検出するための本明細書に開示される方法および装置は、電力発生器１０２によって発生したパルス発生信号２００の振幅または電力のいずれかの測定（継続的な測定、または実質的に継続的な測定）を行なうことを含む。
【００２８】
図２Ｂを参照すると、描写されるのは、パルス発生信号２００の測定された振幅または電力を反映する信号２０１である。多くの実装では、パルス発生信号２００の振幅または電力の継続的な測定は、１つ以上の技法（その１つは、以下に詳細に説明される）に従って、行なわれてもよい。一実施形態では、パルス発生信号の２００の振幅または電力は、適切なサンプリングレートにおいて、デジタル的にサンプリングされる。別の実施形態では、パルス発生信号２００の振幅または電力は、アナログ回路によって測定され、電力発生器１０２によって発生したパルス発生信号２００の振幅または電力の継続的な測定を行なう。
【００２９】
より具体的には、測定された信号２０１の部分２１２は、電力が、電力発生器１０２によって発生していない、パルス発生信号２００の部分２０２に対応する。同様に、測定された信号２０１の部分２１４、２１６、２１８、および２２０は、それぞれ、パルス発生信号２００の部分２０４、２０６、２０８および２１０に対応する。
【００３０】
図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、電力発生器１０２が、パルスオン状態２０４、２０８であるかどうか、または電力発生器１０２が、パルスオフ状態２０６、２１０であるかどうかを決定するための例示的方法を描写する流れ図３００である、図３を同時に参照する。しかしながら、図３に描写された方法は、本明細書に描写された特定の実施形態に限定されないことを認識されたい。
【００３１】
図３に示されるように、ブロック３００および３０２では、電力発生器１０２によって発生した電力信号２００は、（例えば、センサ１１０、１１２の一方または両方によって）信号２００の振幅または電力のいずれかを取得するように測定される。
【００３２】
ブロック３０４では、所定の閾値２２２が、電力発生器１０２が、現在、電力信号をプラズマチャンバ１０４に送達しているかどうかを決定するために使用される。一実施形態では、所定の閾値２２２は、プログラム可能である。そのような決定を行なうために、測定された信号２０１が、所定の閾値２２２を上回るか、下回るかに関して、査定が行なわれる。測定された信号２０１が、所定の閾値２２２を上回る場合（システム１００内の雑音または遅延等の交絡因子を除外する）、電力発生器１０２は、パルスオン状態２０４、２０８である。測定された信号が、所定の閾値２２２を下回る場合、電力発生器１０２は、パルスオフ状態２０２、２０６、２１０である（再び、システム１００内の雑音または遅延等の交絡因子を除外する）。
【００３３】
開示される技術はまた、パルス発生信号２００が、パルスオン状態２０４、２０８とパルスオフ状態２０２、２０６、２１０との間を遷移するとき、遅延および信号雑音を考慮する。特に、閾値２２２を上回る所定の（および、プログラム可能）数の連続的な測定値が、（例えば、分析部分１０８内の処理構成要素によって）検索されてもよい。開示される方法３００は、そのような測定が、状態間の遷移の間に発生する雑音のため、およびある状態から他の状態への遷移に対する測定の不確実性のため、誤読取を受けやすいことを認識し、特定の状態の終了時、１つ以上の測定値を廃棄する選択肢を特徴とする（ブロック３０６）。
【００３４】
特に、パルスオン状態２０４、２０８の終了時、雑音が発生する可能性があり、実際、電力発生器１０２が、プラズマチャンバ１０４への電力の送達を既に停止しているとき、高い誤読取につながり得る。加えて、不完全な測定値が、パルスオン状態２０４、２０８からパルスオフ状態２０２、２０６、２１０へのパルスの下降時間の間、記録される危険がある。故に、本明細書に開示される方法は、所定の閾値２２２を上回る、いくつかの数（プログラム可能であってもよい）の連続サンプルを検索し、次いで、いくつかの数（この場合もまた、プログラム可能であってもよい）の最近の測定値を廃棄し、遷移点で生じる雑音による、またはそのような遷移点において生じ得る測定誤差による、潜在的な誤った高い測定値を考慮する（ブロック３０６）。
【００３５】
測定中の雑音および遅延を考慮するための開示される手段の一例証的実施例は、以下のように実装される。測定値は、ｍ（ｎ）、ｍ（ｎ＋１）、ｍ（ｎ＋２）等と指定される。遅延測定値もまた、記憶され、ｍ（ｎ−１）、ｍ（ｎ−２）等と指定される。各間隔に対して、ｍ（ｎ−Ｄ２）からｍ（ｎ＋Ｄ１）の全サンプルが、所定の閾値２２２を上回る場合、測定ｍ（ｎ）は、有効であると見なされる。ｍ（ｎ）に対する決定は、ｍ（ｎ＋Ｄ１）サンプルが受信されるまで、行なうことができず、したがって、これは、Ｄ１の遅延測定、およびＤ１＋Ｄ２の閾値指標が、記憶されることを含意する。本アルゴリズムからの結果、測定値は、以下の３つの条件（（１）測定値が、所定の閾値を上回る、（２）測定値の後のＤ１のサンプルが、閾値を上回る、（３）測定値の前のＤ２のサンプルが、閾値を上回る）を満たす場合のみ、有効である。各測定値の前および後のサンプルをチェックすることによって、パルスオン状態２０４、２０８とパルスオフ状態２０６、２１０との間の遷移に近接して得られた測定値は、廃棄され（ブロック３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、および３１６）、閾値検出の精度を改善することができる。
【００３６】
前述の閾値検出における改善に加え、遷移状態近傍のサンプルを廃棄し、測定の精度を改善することが望ましい。測定精度の改善に照らして、Ｍ（ｉ）として指定される個々の測定値群として、サンプルを論じることが最も適切であり、ここでは、Ｍ（ｉ）は、測定結果を計算するために使用される個々のサンプルｍ（ｌ）．．．ｍ（ｎ）の集合を表す。パルスオンまたはパルスオフ遷移状態近傍では、測定された信号ｍ（ｎ）の振幅の分散は、群Ｍ（ｉ）の不正確性を生じさせ得る。これらの振幅分散は、プラズマ負荷の動態あるいは電力発生器の傾斜率および／または減衰率の結果であり得る。（例えば、所定の閾値に対する測定値の比較による）パルスオン状態の検出後のいくつかの廃棄されたサンプル群は、Ｅ１として指定され、パルスオフ状態の検出の前のいくつかの廃棄されたサンプル群は、Ｅ２として指定される。一実施形態では、Ｅ１およびＥ２は、測定されるべき信号の動態の事前の知識に基づいて、プログラムされ得る。本事例では、サンプル群は、Ｍ（ＯＮ＋Ｅ１）とＭ（ＯＦＦ−Ｅ２）との間にある場合、有効であると見なされ、ここでは、Ｍ（ＯＮ）は、パルスオンの検出後の第１の有効サンプル群を表し、Ｍ（ＯＦＦ）は、パルスオフの検出に先立った最後の有効サンプル群を表す。別の実施形態では、Ｅ１およびＥ２は、分散（Ｖ１、Ｖ２、．．．）を計算し、パルスオフである（例えば、測定が所定の閾値を下回る）か、または高い分散（例えば、所定の閾値を上回るＶｎ）を有する、測定値群を廃棄することによって、動的に決定され得る。分散を計算するための方法は、１つの可能性な方法として、標準偏差に関する、種々のアルゴリズムを使用することができる。
【００３７】
残っている（廃棄されない）測定値は、整合ネットワーク１０６に、システム１００内の電力発生器１０２の現在の動作状態を通知するために使用されるものである（ブロック３１２および３１４）。電力発生器１０２が、パルスオン状態２０４、２０８にあるか、パルスオフ状態２０２、２０６、２１０にあるかを知ることによって、整合ネットワーク１０６は、その回路を調節し、プラズマチャンバ１０４内の負荷のインピーダンスを電力発生器１０２と正確に整合させ、反射電力を最小限にし、それによって、電力伝達を最大限にすることが可能である。
【００３８】
一実施形態では、継続的電力測定を行なうための方法は、Ｂｒｏｕｋらによって出願され、２００９年７月２日公開の米国特許出願公開第２００９／０１６７２９０号「Ｓｙｓｔｅｍ，  Ｍｅｔｈｏｄ，  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ＲＦ  Ｐｏｗｅｒ」に説明された技法を使用し、それは、参照することによって本開示に組み込まれる。これらの測定は、周波数選択的であって、最短許容パルスオン時間の間、複数の測定を可能にする速度で、リアルタイムで生じる。
【００３９】
次に、図４を参照すると、示されるのは、処理部分４００の例示的実施形態であり、図１を参照して説明されたセンサ１１０、１１２および／または分析部分１０８の一部として実装されてもよい。示されるように、処理部分４００は、本実施形態では、第１の処理チェーン４０２、および第２の処理チェーン４０４を含み、各処理チェーン４０２、４０４は、アナログフロントエンド４０６、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４０８、変換部分４１０、および補正部分４１２を含む。
【００４０】
図４における構成要素の描写は、論理的であり、実際のハードウェア略図であることを意図するものではない。したがって、構成要素は、実際の実装では、組み合わせられるか、またはさらに分けられることができる。例えば、Ａ／Ｄコンバータ４０８は、２つの別個のＡ／Ｄコンバータ（例えば、１４ビットコンバータ）によって実現されてもよく、変換部分４１０は、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェア構成要素の集合によって実現されてもよい。ある特定の実施形態では、例えば、変換部分および補正部分４１０、４１２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって実現される。
【００４１】
図４に描写された例示的実施形態では、第１および第２の処理チェーン４０２、４０４は、（例えば、順方向波および反射波センサと称され得る指向性結合器から）個別の順電圧アナログ−ＲＦ信号および逆電圧アナログ−ＲＦ信号を受信するように構成される。他の実施形態では、第１および第２の処理チェーン４０２、４０４は、電圧アナログ−ＲＦ信号および電流アナログ−ＲＦ信号を受信してもよい。明確にするために、処理部分４００の動作は、単一処理チェーンを参照して説明されるが、１つ以上の付加的処理チェーン内において、対応する機能が実施され得ることを認識されたい。
【００４２】
図４を参照しながら、プラズマ負荷に印加される電力の電気特性を監視するための例示的方法を描写する流れ図５００である、図５を同時に参照する。しかしながら、図５に描写された方法は、図４に描写された特定の実施形態に限定されないことを認識されたい。図５に示されるように、電力発生器（例えば、電力発生器１０２）によって発生する電力は、周波数範囲内にある複数の特定の周波数における電気特性を示す情報を含む信号を取得するためにサンプリングされる（ブロック５０２、５０４）。
【００４３】
例えば、周波数範囲は、周波数４００ＫＨｚ〜６０ＭＨｚの範囲を含んでもよいが、本範囲は、例えば、システム１００に電力を提供する電力発生器１０２の周波数に応じて、確かに変動してもよい。複数の特定の周波数は、特定の着目周波数であってもよく、これらの周波数はまた、さらに本明細書に論じられるように、処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１０４）に印加される電力の周波数に応じて、変動してもよい。例えば、特定の周波数は、基本周波数、周波数のそれぞれの二次高調波および三次高調波、ならびにそのような周波数の相互変調積であってもよい。
【００４４】
図４を参照して示されるように、第１の処理チェーン４０２のアナログフロントエンド４０６は、順電圧アナログ−ＲＦ信号を変換器（図示せず）から受信し、デジタル変換のためのアナログ−ＲＦ信号を作成するように構成される。アナログフロントエンド４０６は、例えば、電圧分割器および前置フィルタを含んでもよい。示されるように、アナログ−ＲＦ信号が、アナログフロントエンド４０６によって処理されると、アナログ−ＲＦ信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０８によってデジタル化され、複数の特定の周波数における電気特性を示す情報を含む、デジタルＲＦ信号のストリームを発生させる（ブロック５０６）。いくつかの実施形態では、例えば、１４ビット精度で、１秒あたり、６，４００万個のサンプルが、アナログ−ＲＦ信号から得られる。
【００４５】
示されるように、サンプリングされたＲＦ信号が、デジタル化されると、電気特性を示す情報（デジタル形態）が、複数の特定の周波数のそれぞれに対して、時間ドメインから周波数ドメインへと、逐次的に変換される（ブロック５０８）。実施例として、図４に描写された変換部分４１０は、デジタルＲＦ信号４１４、４１６のストリームを受信し、時間ドメインから周波数ドメインへと、デジタルストリーム４１４、４１６のそれぞれ内の情報を逐次的に変換し、順電圧ストリームおよび反射電圧ストリームの両方のための同相情報および直角位相情報の両方を提供する。
【００４６】
要求されないが、変換部分４１０は、いくつかの実施形態では、フーリエ変換が、ある時間にある周波数において、逐次的に実施されるように、第１の瞬間では、ある周波数において、フーリエ変換（例えば、単一周波数フーリエ係数計算）を実施し、次いで、後続のある瞬間では、別の周波数において、フーリエ変換を実施するようにプログラムされたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）によって実現される。有益なことに、本アプローチは、従来の解決策において行なわれるような周波数範囲（例えば、４００ＫＨｚ〜６０ＭＨｚ）全体にわたって、フーリエ変換を行なうより高速かつ正確である。
【００４７】
図４に描写された実施形態では、デジタルＲＦ信号の逐次的変換が行なわれる、特定の周波数ｆ１−Ｎは、変換部分４１０によってアクセス可能であるテーブル４１８内に記憶される。本実施形態の変形例では、ユーザは、（例えば、マン・マシン・インターフェース１１４または他の入力手段を使用して）特定の周波数ｆ１−Ｎを入れることが可能である。入れられた特定の周波数ｆ１−Ｎは、例えば、周波数が、１つ以上のプラズマパラメータに影響を及ぼすため、着目周波数であり得る。実施例として、２つの周波数が、（例えば、２つの電力発生器を利用して）プラズマチャンバ１０４に印加される場合、８つの着目周波数が、存在し得る。すなわち、２つの基本周波数、その周波数のそれぞれの二次高調波および三次高調波、ならびに２つの周波数の２つの相互変調積である。
【００４８】
いくつかの実施形態では、デジタルストリーム４１４、４１６のそれぞれの２５６個のサンプルが、フーリエ変換を発生させるために使用され、多くの実施形態では、デジタルストリーム４１４、４１６のデータレートは、６４メガビット／秒である。しかしながら、サンプルの数は、（例えば、精度を改善するために）増加または（例えば、ストリーム内の情報が変換される速度を増加させるために）減少されてもよいことが想定される。有益なことに、変換部分４１０の多くの実装では、デジタルストリーム４１４、４１６は、変換が、特定の周波数（例えば、周波数ｆ１−Ｎ）のそれぞれにおいて、迅速（例えば、マイクロ秒毎）に実施されるように、継続的データストリームである（例えば、データのバッファが存在しない）。
【００４９】
図４に描写された実施形態に示されるように、変換部分４１０は、デジタル順電圧および反射電圧ストリーム４１４、４１６のそれぞれに対して、２つの出力（例えば、同相情報（Ｉ）および直角位相情報（Ｑ））を提供し、４つの値はそれぞれ、次いで、補正部分４１２によって補正される。図４に描写されたように、いくつかの実施形態では、補正行列４２０が、変換部分４１０からの変換された情報を補正するために使用される。例えば、変換部分４１０によって提供された４つの値はそれぞれ、メモリ（例えば、不揮発性メモリ）内に記憶された補正行列によって乗算される。
【００５０】
多くの実施形態では、行列４２０は、既知の信号が測定され、補正係数が、センサ内の不正確性を補正するために生成される、較正プロセスの結果である。一実施形態では、メモリは、１２５メガヘルツのそれぞれに対して、１つの行列を含み、行列はそれぞれ、２×４行列である。代替実施形態では、別個の行列が、インピーダンスおよび電力のそれぞれのために使用される。したがって、２５０個の２×４行列が、いくつかの実施形態では、使用される。
【００５１】
示されるように、補正部分４１２による補正後、順電圧および反射電圧の補正された同相表現および直角位相表現を表す、４つの出力が、出力として提供される。
【００５２】
いくつかの実施形態では、（例えば、正弦関数および余弦関数の）ルックアップテーブルが、変換部分４１０においてフーリエ変換を実施するために使用される。フーリエ変換は、本方法論を使用して、比較的に迅速に実施され得るが、比較的に高精度が要求されるとき、記憶されたデータ量は、手に負えない場合がある。
【００５３】
他の実施形態では、直接デジタル合成（ＤＤＳ）が、データの変換と併せて使用される。例えば、図６を参照すると、図６は、図４に描写された変換部分４１０の例示的実施形態を描写する、ブロック図である。図６を参照しながら、サンプリングされたＲＦデータの変換を行うための例示的方法を描写する流れ図である、図７を同時に参照する。示されるように、図６に例示的に描写された実施形態では、特定の周波数が、選択され（例えば、図４を参照して説明された特定の周波数ｆ１−Ｎのうちの１つ）（ブロック７００、７０２）、直接デジタル合成部分６０２が、周波数に対して、正弦波関数を合成する（ブロック７０４）。図６に描写された実施形態では、例えば、正弦関数および余弦関数の両方が、合成される。
【００５４】
示されるように、ＲＦ電力パラメータを示すサンプルが、取得される（ブロック７０６）。図６に例示的に描写された実施形態では、順電圧および反射電圧の両方のデジタルサンプル６１４、６１６が、取得されるが、他の実施形態では、他のパラメータが、取得される（例えば、電圧および電流）。図７に示されるように、各選択された周波数に対して、選択された周波数における正弦波関数の積とＲＦデータの複数のサンプルが、生成される（ブロック７０８）。例えば、図６に描写された実施形態では、窓関数６０４が、（例えば、Ａ／Ｄコンバータから取得された）デジタルＲＦサンプル６１４、６１６に実施された後、ＤＤＳ６０２によって生成された正弦関数および余弦関数は、単一周波数フーリエ係数計算（ＳＦＦＣ）部分６０６における乗算器によって、各サンプルと乗算される。
【００５５】
示されるように、正弦波関数およびサンプルの積は、（例えば、ＳＦＦＣ６０６内の累算器によって）フィルタリングされ（ブロック７１０）、所望の数のデジタルＲＦサンプルが、利用されると（ブロック７１２）、フィルタリングされた積の正規化された値が、提供される（ブロック７１５）。いくつかの実施形態では、６４個のサンプルが、利用され、他の実施形態では、２５６個が、利用されるが、これは、確かに要求されるものではなく、当業者は、サンプルの数が、フィルタの所望の帯域幅および応答に基づいて、選択されてもよいことを認識するであろう。さらに他の実施形態では、他の数のデジタルＲＦサンプルが、特定の周波数において、パラメータ（例えば、順電圧または反電圧）の値を取得するために利用される。
【００５６】
図７に示されるように、各特定の周波数（例えば、テーブル７１８内のＮ個の周波数のそれぞれ）に対して、ブロック７０２−７１４は、サンプリングされたＲＦデータの変換が、各着目周波数に対して逐次的に実施されるように実施される。一実施形態では、ＤＤＳ６０２、窓関数６０４およびＳＦＦＣＣ６０６の部分は、ＦＰＧＡによって実現される。しかしながら、これは、確かに要求されるものではなく、他の実施形態では、ＤＤＳ部分６０２は、専用チップ（または、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））によって実現されてもよく、窓関数６０４およびＳＦＦＣＣ６０６部分は、（例えば、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣによって）別個に実装される。
【００５７】
本開示の第２の部分は、電力発生器１０２が、任意の所与の時間において動作している周波数を（例えば、継続的に、自動的に、および自律的に）決定するための方法を対象とする。
【００５８】
次に、図８を参照すると、示されるのは、電力発生器１０２が動作している周波数を決定するために実装され得る処理部分の例示的実施形態である。図８における構成要素の描写は、論理的（例えば、機能的）であり、したがって、実際のハードウェア略図であることを意図するものではない。構成要素は、実際の実装では、組み合わせられるか、分配されるか、またはさらに分けられてもよい。さらに、図８に描写された機能は、ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ）、ファームウェア（例えば、マイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサの内蔵メモリ内で動作する）、またはソフトウェア（例えば、図１に描写されたように、分析部分１０８内で動作する）内に実装されてもよい。
【００５９】
図８を参照しながら、電力発生器１０２が任意の所与の時間で動作している周波数を決定するための例示的方法を描写する流れ図９００である、図９を同時に参照する。しかしながら、図９に描写された方法は、図８に描写された特定の実施形態に限定されないことを認識されたい。
【００６０】
図８および９に示されるように、電力発生器１０２によって発生する電力信号（多くの場合、ＲＦ電力信号）は、電力発生器１０２の動作周波数を示す情報を含む、電力信号の一組のサンプル８０２を取得するためにサンプリングされる。システム１００は、特定の用途およびシステム１００内で使用される材料に基づいた、既知の範囲の動作周波数を有するため、特定の動作モードに関連する、既知の所定の最小および最大周波数が存在する。これらの最小および最大周波数は、着目周波数範囲を定義する。アルゴリズムは、周波数の関連範囲を採取し、検出の目的のために、その範囲をセグメントに分割する（ブロック９０２）。
【００６１】
次に、バッファ８０４は、処理に備えて、サンプル８０２を記憶する（ブロック９０４）。バッファ８０４は、データが十分に利用可能であることに関するステータス８１４を提供し、制御信号８１２を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）シーケンサ８０６から受信するように構成され、制御信号８１２は、デジタルシーケンサ８０６が、新しいデータをバッファ８０４内に受け入れる準備ができていないときを示す。
【００６２】
ＤＦＴシーケンサ８０６は、変換（ＤＦＴ）のシーケンスをサンプル８０２に行い、最高レベルの電力が信号内に含まれる周波数を決定する。その周波数は、電力発生器１０２が動作している周波数と見なされる（ブロック９０６、９０８）。一実施形態では、変換のシーケンスは、最小間隔と最大間隔との間の均一間隔において、周波数を検出するために選択されることができる。別の実施形態では、シーケンスは、粗い間隔で開始し、最高電力を有する周波数範囲が狭められるにつれて、より微細な間隔で進められる。
【００６３】
決定された動作周波数は、ＤＦＴシーケンサの結果が、変換が行なわれる周波数に依存するため、実際の動作周波数ではない場合がある。故に、フィルタリング構成要素８０８が、結果に及ぼす誤差および雑音の影響を低減させるために使用される。一実施形態では、フィルタ構成要素８０８は、現在の動作周波数と検出された動作周波数との間において、ステップの一部を行ない、開示される技術の部分が、反復的に動作するにつれて、周波数から周波数への遷移を平滑化する（ブロック９１０）。別の実施形態では、フィルタ８０８は、単に、最高電力成分を有する２つの隣接するサンプル点に対応する周波数間の中点をとる。フィルタ８０８は、電力発生器１０２の実際の動作周波数により近い結果８１０を送達し、雑音を除く。
【００６４】
示されるように、フィルタリングされた結果８１０は、次いで、整合ネットワーク１０６に伝送され、整合ネットワーク１０６によって使用され、システム１００の特性を正確に決定するのに役立つ（ブロック９１２）。特に、結果８１０は、電力発生器１０２の動作周波数が、正確な測定を行なうために、既知でなければならないため、整合ネットワーク内の電圧、電流、および位相の正確な測定を行なうために使用される。
【００６５】
完了すると、プロセスは、システムを更新するために繰り返される（ブロック９１４）。好ましくは、図９に描写されたプロセスは、プロセスの１サイクルを完了するための時間が、実質的に、プラズマチャンバ１０４および電力発生器１０２が、それぞれ、特性および動作周波数を変化させるためにかかる時間より高速であるように実装される。したがって、ハードウェア内（例えば、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ内）の実装は、そのような実装が、他の手段の実装より比較的に高速であるため、有利である。
【００６６】
本開示の第３の部分は、電力発生器１０２が、パルス発生モードで動作しているとき、電力発生器１０２が動作している周波数を（例えば、継続的に、自動的に、および自律的に）決定するための方法を対象とする。
【００６７】
次に、図１０を参照すると、示されるのは、電力発生器１０２が、パルス発生モードで動作しているとき、電力発生器１０２が動作している周波数を決定するために実装され得る処理部分１０００の例示的実施形態である。図１０における構成要素の描写は、論理的であり、したがって、実際のハードウェア略図であることが意図されるものではない。構成要素は、実際の実装では、組み合わせられるか、分配されるか、またはさらに分けられてもよい。さらに、図１０に描写された機能は、ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ）、ファームウェア（例えば、マイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ内の内蔵メモリ内で動作する）、またはソフトウェア（例えば、図１に描写されたような分析部分１０８内で動作する）内に実装されてもよい。
【００６８】
図１０を参照しながら、電力発生器１０２が、また、パルス発生モードで動作しているとき、電力発生器１０２が、任意の所与の時間において動作している周波数を決定するための例示的方法を描写する流れ図１１００である、図１１を同時に参照する。しかしながら、図１１に描写された方法は、図１０に描写された特定の実施形態に限定されないことを認識されたい。
【００６９】
図１０および１１に示されるように、電力発生器１０２によって発生する電力信号（多くの場合、ＲＦ電力信号）は、電力検出器１０１４およびバッファ１００４に伝送される。電力検出器１０１４は、電力信号が、電力をプラズマチャンバ１０４に送達しているかどうかを検出する。電力検出器１０１４は、本明細書に説明されるように具現化されてもよく（本開示の第１の部分に関して、電力発生器１０２が、電力信号をプラズマチャンバ１０４に送達しているかどうか、または電力発生器１０２が、電力信号をプラズマチャンバ１０４に送達していないかどうかを決定するための方法を対象とする）、または基本的感知能力（例えば、その入力において、電力信号を検出すると、制御信号を送信するように構成された単純回路の実装）を含む、他の手段を通して実装されてもよい。電力が検出されると、電力検出器１０１４は、その制御（または、ラッチ）信号をバッファ１００４に送信し、バッファ１００４が、データの記憶を開始（および、停止）すべきであるときを示す。
【００７０】
次に、電力発生器１０２によって発生する電力信号（周波数情報およびＲＦ電力情報を含む）が、電力発生器１０２の動作周波数を示す情報を含む電力信号の一組のサンプルを取得するためにサンプリングされる。システム１００は、特定の用途およびシステム１００内で使用される材料に基づく、既知の範囲の動作周波数を有するため、具体的動作モードに関連する、既知の所定の最小および最大周波数が存在する。これらの最小および最大周波数は、着目周波数範囲を定義する。多くの実装では、周波数の関連範囲は、検出の目的のために、セグメントに分割される（ブロック１１０４）。
【００７１】
次に、バッファ１００４は、処理に備えて、サンプルを記憶する（ブロック１１０６）。バッファ１００４は、制御信号１０１８を電力検出器１０１４から受信するように構成される。電力検出器１０１４は、データが十分に利用可能であることに関するステータス１０１６を提供し、制御信号１０１２を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）シーケンサ１００６から受信する。制御信号１０１２は、ＤＦＴシーケンサ１００６が、次の一組のサンプルをバッファ１００４から受信する準備ができていることを示す。
【００７２】
ＤＦＴシーケンサ１００６は、変換（ＤＦＴ）のシーケンスをサンプル１００２に行い、最高レベルの電力が信号内に含まれる周波数を決定する。その周波数は、電力発生器１０２が動作している周波数であると見なされる（ブロック１１０８、１１１０）。一実施形態では、変換のシーケンスは、最小間隔と最大間隔との間の均一間隔において、周波数を検出するように選択されることができる。別の実施形態では、シーケンスは、粗間隔で開始し、最高電力を有する周波数範囲が狭められるにつれて、より微細な間隔で進められる。
【００７３】
決定された動作周波数は、ＤＦＴシーケンサ１００６からの結果が、変換が行なわれる周波数に依存するため、実際の動作周波数ではない場合がある。故に、フィルタリング構成要素１００８が、結果に及ぼす誤差および雑音の影響を低減させるために使用される。一実施形態では、フィルタ構成要素１００８は、現在の動作周波数と検出された動作周波数との間において、ステップの一部を行ない、開示される技術の部分が、反復的に動作するにつれて、周波数から周波数への遷移を平滑化する（ブロック１１１２）。別の実施形態では、フィルタ１００８は、単に、最高電力成分を有する２つの隣接するサンプル点に対応する周波数間の中点をとる。フィルタ１００８は、電力発生器１０２の実際の動作周波数により近い結果１０１０を送達し、雑音を除く（ブロック１１１２）。
【００７４】
最後に、フィルタリングされた結果１０１０は、整合ネットワーク１０６に伝送され、整合ネットワーク１０６によって使用され、プラズマ処理システム１００の特性を正確に決定するのに役立つ（ブロック１１１４）。特に、結果１０１０は、電力発生器１０２の動作周波数が、正確な測定を行なうために、既知でなければならないため、整合ネットワーク内の電圧、電流、および位相の正確な測定を行なうために使用される。
【００７５】
完了すると、プロセスは、システムを更新するために繰り返される（ブロック１１１６）。好ましくは、図１１に描写されたプロセスは、プロセスの１サイクルを完了するための時間が、実質的に、プラズマチャンバ１０４および電力発生器１０２が、それぞれ、特性および動作周波数を変化させるためにかかる時間より高速であるように実装される。したがって、ハードウェア内（例えば、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ内）の実装は、そのような実装が、他の手段の実装より比較的に高速であるため、有利である。
【００７６】
結論として、本開示の技術は、とりわけ、電力発生器が、パルス発生モードで動作しているとき、電力発生器が、可変周波数モードで動作しているとき、および電力発生器が、パルス発生モードおよび可変周波数モードの両方で並行して動作しているとき、プラズマ処理チャンバに印加される電力の電気特性を測定するための方法および装置を提供する。当業者は、多数の変形例および代用が、開示された技術、その使用、および構成において行なわれ、本明細書に説明される実施形態によって達成されるものと実質的に同一の結果を達成してもよいことを容易に認識し得る。故に、本技術を本明細書に開示された例示的形態に限定する意図はない。多くの変形例、修正、および代替構造が、特許請求の範囲に表されるように、開示された技術の範囲および精神内にある。加えて、特定の構造および動作の詳細が、本明細書に図示および説明されるが、それらは、単に、例証の目的のために開示され、変更および修正が、本明細書に開示された新規技術の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に行なわれ得ることは、明らかに理解される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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