(57)【要約】【解決手段】導電材料から形成されたチャンバが、接地電位に接続される。導電材料から形成された高温電極が、チャンバ内で略水平方向に配置され、チャンバから物理的に分離されている。高温電極は、測定される部品を支持するよう規定された上面を備える。高周波（ＲＦ）伝送ロッドが、高温電極の底面からチャンバの底部の開口部を通って伸びるように結合され、チャンバから物理的に分離されている。ＲＦ伝送ロッドが、電気素子ハウジングの導電体プレートから高温電極にＲＦ電力を伝送するよう規定される。導電材料から形成された上側電極が、チャンバ内で略水平方向に配置される。上側電極は、チャンバに電気接続され、垂直方向に移動可能なように規定される。【選択図】図１
2010540961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の誘電特性を測定するための装置であって、
導電材料から形成され、接地電位に電気接続されたチャンバと、
前記チャンバ内で略水平方向に配置され、前記チャンバから物理的に分離され、導電材料から形成され、測定される部品を支持するよう規定された上面を備える高温電極と、
前記高温電極の底面に結合され、前記チャンバの底部の開口部を通して前記高温電極の前記底面から伸びると共に前記チャンバから物理的に分離するよう配置され、前記高温電極にＲＦ電力を伝送するよう規定された高周波（ＲＦ）伝送ロッドと、
前記チャンバ内で前記高温電極の上方に略水平方向に配置され、導電材料から形成され、前記チャンバに電気接続され、前記チャンバ内で垂直方向に移動できるよう規定された上側電極と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記上側電極の周囲に沿って前記上側電極と前記チャンバとの間に電気接続され、前記上側電極の垂直移動の範囲にわたって前記上側電極の前記周囲と前記チャンバとの間に略一様な電気接続を提供するよう規定された柔軟な導電箔を備える、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記高温電極と前記チャンバの前記底部との間に配置され、前記チャンバ内で前記略水平方向に前記高温電極を支持するよう規定された絶縁支持プレートを備える、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
吊り上げロッドおよび前記吊り上げロッドの下端に取り付けられた円盤部分をそれぞれ有する複数の吊り上げ部材と、
前記上側電極の上面に結合された複数のガイド構造であって、各ガイド構造は、それぞれの前記吊り上げ部材を受け入れるよう規定されており、それぞれの前記吊り上げ部材の前記吊り上げロッドは、前記ガイド構造の上部にある通路を通って移動可能であり、それぞれの前記吊り上げ部材の前記円盤部分は、前記ガイド構造内で移動可能であるが前記ガイド構造の前記上部にある前記通路を通って移動することはできない、複数のガイド構造と、
前記上側電極の上方に配置され、それぞれの前記吊り上げ部材の垂直位置の制御を可能にするよう各々規定された複数の垂直位置決め装置と、
を備え、
前記吊り上げ部材の前記円盤部分と前記ガイド構造との間の係合により、前記吊り上げ部材の前記垂直位置の制御を通して、前記上側電極の垂直位置の制御を行うことができる、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、３つの垂直位置決め装置が、前記上側電極の上方で三角形を形成する位置に配置されていることにより、全方向で前記上側電極の水平化の制御が可能である、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記チャンバは、上側チャンバ部および下側チャンバ部を有するよう規定され、
前記下側チャンバ部に対して前記上側チャンバ部を開くことができるように、ヒンジが配置されている、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記チャンバが閉状態の時に、前記上側および下側チャンバ部の間に一様な電気接続を提供するために、前記上側および下側チャンバ部の間に配置されたＲＦガスケットを備える、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記チャンバは、前記チャンバの内部へのアクセスを提供するために取り外されるよう構成されたアクセスドアを有するよう規定され、
前記アクセスドアは、前記チャンバと同じ材料から形成され、前記チャンバを閉じるよう固定された時に前記チャンバと電気接続されることで、前記アクセスドアが前記チャンバの前記接地電位を有するよう規定されている、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記チャンバ、前記高温電極、前記ＲＦ伝送ロッド、および、前記上側電極は各々、銅金属から形成される、装置。
【請求項１０】
部品の誘電特性を測定するための装置であって、
導電材料から形成され、接地電位に電気接続され、内部空洞を有するよう規定されたチャンバと、
導電材料から形成され、前記チャンバの前記内部空洞内に配置され、前記チャンバに電気接続された上側電極と、
導電材料から形成され、前記チャンバの前記内部空洞内で前記上側電極の下方の位置に配置され、前記チャンバから物理的に分離されている下側電極と、
導電材料から形成され、前記下側電極に結合され、前記下側電極から前記チャンバの底部の開口部を通るよう配置され、前記チャンバから物理的に分離されているロッドと、
導電材料から形成され、前記チャンバの下に配置され、前記チャンバの前記接地電位を有するように前記チャンバに電気接続され、前記ロッドを通して前記下側電極へ高周波（ＲＦ）電力を伝送するための複数の電気素子を収容するよう規定された電気素子ハウジングと、
を備える、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記電気素子ハウジング内に配置され、前記電気素子ハウジングから物理的に分離されている導電体プレートを備え、
前記導電体プレートは、前記導電体プレートを通して前記ロッドにＲＦ電力を伝送できるよう、前記ロッドに結合されている、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記電気素子ハウジングから電気的に絶縁された状態で前記電気素子ハウジングを貫通し、第１のコンデンサを介して前記導電体プレートに電気接続される第１の導電路を提供するよう規定された第１のコネクタと、
前記電気素子ハウジングから電気的に絶縁された状態で前記電気素子ハウジングを貫通し、前記導電体プレートに電気接続される第２の導電路を提供するよう規定された第２のコネクタと、
を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、さらに、
前記電気素子ハウジング内で、前記導電体プレートと前記チャンバの前記底部との間に電気接続されたインダクタと、
前記電気素子ハウジング内で、前記導電体プレートと前記チャンバの前記底部との間に電気接続された複数の固定コンデンサと、
前記電気素子ハウジング内で、前記導電体プレートと前記チャンバの前記底部との間に電気接続された可変コンデンサと、
を備え、
前記可変コンデンサは、前記装置の共振周波数の調整を可能にするよう規定されている、装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記複数の固定コンデンサは２つである、装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記導電体プレートは、銅金属から形成される、装置。
【請求項１６】
部品の誘電特性を測定するためのシステムであって、
導電材料から形成され、接地電位に電気接続され、内部空洞を有するチャンバと、
前記チャンバの前記内部空洞内に配置され、前記チャンバに電気接続され、制御された方法で垂直方向に移動されるよう構成された上側電極と、
前記チャンバの前記内部空洞内で前記上側電極の下方の位置に配置され、前記チャンバから物理的に分離されている下側電極と、
前記下側電極に結合され、前記下側電極から前記チャンバの底部の開口部を通るよう配置され、前記チャンバから物理的に分離されている高周波（ＲＦ）伝送ロッドと、
導電体プレートを通して前記ＲＦ伝送ロッドにＲＦ電力を伝送できるよう、前記ＲＦ伝送ロッドに結合された導電体プレートと、
導電線を介して前記導電体プレートにＲＦ電力を伝送するように接続されたＲＦ信号発生器と、
前記導電線と前記導電体プレートとの間の電圧を測定するように接続されたＲＦ電圧計と、
を備える、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の部品の誘電特性を測定するためのシステムであって、さらに、
前記チャンバの上部を通って前記上側電極に結合され、前記チャンバの前記内部空洞内で前記上側電極の垂直位置および水平レベルの制御を提供するよう規定された複数の垂直位置決め装置を備える、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の部品の誘電特性を測定するためのシステムであって、前記チャンバは、複数のガス入力ポートおよび複数のガス出力ポートを備え、
前記部品の誘電特性を測定するためのシステムは、さらに、前記複数のガス入力および出力ポートに結合された大気条件／温度支援システムを備え、
前記大気条件／温度支援システムは、前記チャンバの前記内部空洞内の大気条件および温度を確立して制御をするよう規定されている、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の部品の誘電特性を測定するためのシステムであって、さらに、
前記ＲＦ伝送ロッドと前記上側電極との間に接続された静電容量計を備える、システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の部品の誘電特性を測定するためのシステムであって、さらに、
前記ＲＦ信号発生器、前記ＲＦ電圧計、前記複数の垂直位置決め装置、前記大気条件／温度支援システム、および、前記静電容量計を含む複数の構成要素に接続された通信インターフェースを有するコンピュータシステムを備え、前記コンピュータシステムは、前記通信インターフェースと接続した各構成要素を監視および制御することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースを実行するよう規定されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体ウエハ（「ウエハ」）製造は、しばしば、プラズマの反応成分がウエハ表面を改変できるようにウエハをプラズマにさらす工程を含む。かかるウエハのプラズマ処理は、処理ガスに高周波（ＲＦ）電力を送ることによってプラズマが生成されるプラズマ処理システム内で実行することができる。プラズマ処理動作の結果として生じるウエハの特長は、プラズマ条件などの処理条件に依存する。プラズマ条件は、システム内でのＲＦ電力伝送と密接に結びついているため、ＲＦ電力がプラズマ処理システム内でどのように伝送されるのかを正確に知ることが有益である。また、プラズマ処理システム内でＲＦ電力がどのように伝送されるのかを知ることは、各プラズマ処理システム内のプラズマ強度が一定の電力入力に対しては実質的に同じになるように、プラズマ処理システム間での適合を実現するために必要である。そのためには、ＲＦ電力を伝送するプラズマ処理システムの部品の誘電特性を正確に知ることが必要である。
【０００２】
対象となる誘電特性は、特定の部品の誘電率および損失正接を含みうる。部品の誘電特性を測定するための従来の一技術は、取り外して誘電特性の測定を行うことができるサンプルクーポンを取り付けた部品を製造することを含む。この従来の技術において、サンプルクーポンは、実際の部品に比べてサイズが小さい場合がある。例えば、セラミック部品など、一部の部品の材料組成では、空間的な変動が起こりやすいため、比較的小さいサンプルクーポンは、全体としての部品の材料組成を正確に表せない可能性がある。こうした状況では、サンプルクーポンについて測定された誘電特性は、全体としての実際の部品に関しては、正確でない場合がある。また、所定の部品の製造者によって報告される所定の部品についてのサンプルクーポンの誘電特性は、使用中に所定の部品がさらされるＲＦ電力の周波数とは異なる周波数で測定される場合がある。誘電特性は周波数に依存するため、報告された所定の部品の誘電特性は、所定の部品がさらされるＲＦ電力の周波数に適用できない場合があり、それによって、所定の部品の報告された誘電特性からの外挿と、対応する予測誤差の仮定が必要になる。
【０００３】
上記に鑑みて、プラズマ処理動作中に部品がさらされるＲＦ電力の動作周波数で、プラズマ処理システムで用いる実際の原寸大部品の誘電特性の測定を可能にする解決策が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、部品の誘電特性を測定するための装置が開示されている。その装置は、導電材料から形成され、接地電位に電気接続されたチャンバを備える。装置は、さらに、チャンバ内で略水平方向に配置され、チャンバから物理的に分離された高温電極を備える。高温電極は、導電材料から形成されており、測定される部品を支持するよう規定された上面を備える。装置は、さらに、高温電極の底面に結合された高周波（ＲＦ）伝送ロッドを備える。高周波（ＲＦ）伝送ロッドは、高温電極の底面からチャンバの底部の開口部を通って伸びると共に、チャンバから物理的に分離されるように配置される。ＲＦ伝送ロッドは、ＲＦ電力を高温電極に伝送するよう規定される。さらに、装置は、チャンバ内で高温電極の上方に略水平方向に配置された上側電極を備える。上側電極は、導電材料から形成されており、チャンバに電気接続される。また、上側電極は、チャンバ内で垂直方向に移動可能なように規定される。
【０００５】
別の実施形態では、部品の誘電特性を測定するための装置が開示されている。その装置は、導電材料から形成され、内部空洞を有し、接地電位に電気接続されたチャンバを備える。装置は、さらに、導電材料から形成され、チャンバの内部空洞内に配置された上側電極を備える。上側電極は、チャンバに電気接続される。装置は、さらに、導電材料から形成され、チャンバの内部空洞内で上側電極の下方に位置に配置された下側電極を備える。下側電極は、チャンバに電気接続される。装置は、さらに、導電材料から形成され、下側電極に結合されたロッドを備える。ロッドは、下側電極からチャンバの底部の開口部を通って伸びるように配置される。また、ロッドは、チャンバから物理的に分離されるように配置される。さらに、装置は、導電材料から形成され、チャンバの下に配置された電気素子ハウジングを備える。電気素子ハウジングは、チャンバの接地電位を有するように、チャンバに電気接続される。電気素子ハウジングは、ロッドを介して下側電極にＲＦ電力を伝送するための複数の電気素子を収容するよう規定される。
【０００６】
別の実施形態では、部品の誘電特性を測定するシステムが開示されている。そのシステムは、導電材料から形成され、内部空洞を有し、接地電位に電気接続されたチャンバを備える。システムは、さらに、チャンバの内部空洞内に配置された上側および下側電極を備える。上側電極は、チャンバに電気接続され、制御された方法で垂直方向に移動されるよう構成される。下側電極は、チャンバの内部空洞内で上側電極の下方の位置に配置される。また、下側電極は、チャンバに物理的に分離される。システムは、さらに、下側電極に結合されたＲＦ伝送ロッドを備える。ＲＦ伝送ロッドは、下側電極からチャンバの底部の開口部を通って伸びると共に、チャンバから物理的に分離されるように配置される。システムは、さらに、導電体プレートを通してＲＦ伝送ロッドにＲＦ電力を伝送できるようにＲＦ伝送ロッドに結合された導電体プレートを備える。さらに、システムは、導電線を通して導電体プレートにＲＦ電力を伝送するために接続されたＲＦ信号発生器と、導電線と導電体プレートとの間の電圧を測定するために接続されたＲＦ電圧計と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に従って、部品の誘電特性を測定するための装置を示す図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、上側電極の垂直方向の移動を可能にするよう構成されたチャンバを示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、３つの垂直位置決め装置の相対的な配置を表すチャンバの上面図。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従って、部品の上面の上に載るように下げられた上側電極を示す図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に従って、チャンバのヒンジ付きの態様を示す図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に従って、開状態のヒンジ付きチャンバを示す図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従って、アクセスドアを有する閉じた態様のチャンバを示す図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従って、アクセスドアが取り外された閉じた態様のチャンバを示す図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従って、組込導電材料を備えた環状部品に対応するよう構成された高温電極の一例を示す図。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従って、特定の部品と共に使用するための高温電極を構成する方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の一実施形態に従って、例示の部品が、上側電極および高温電極の間に配置された時の、高温電極／ＲＦロッドと、接地された上側電極／チャンバとの間の静電容量を示す図。
【図７】本発明の一実施形態に従って、上側電極および高温電極の間に部品が配置されていない時の、高温電極／ＲＦロッドと、接地された上側電極／チャンバとの間の静電容量を示す図。
【図８】部品静電容量（Ｃpart）対部品誘電率（ｋpart）の曲線の一例を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に従って、全静電容量（Ｃtotal_without_part）と、上側電極および高温電極の間の分離距離との関係を較正するための方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明の一実施形態に従って、部品の静電容量（Ｃpart）を決定するための方法を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に従って、部品誘電率（ｋpart）を決定するための方法を示すフローチャート。
【図１２】本発明の一実施形態に従って、部品の損失正接を決定するための方法を示すフローチャート。
【図１３】本発明の一実施形態に従って、図１に示したように、上側電極および高温電極の間に部品を配置した装置の等価電気回路を示す図。
【図１４】動作の周波数掃引で測定および記録された利得対周波数のデータに基づいた式５のフィッティングの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に従って、部品の誘電特性を測定するための装置１００を示す図である。一実施形態において、誘電特性を測定される部品は、プラズマ処理システムの誘電体構成要素である。この実施形態において、部品は、プラズマ処理動作中にＲＦ電力にさらされることにより、プラズマ処理動作中のプラズマ処理システムを通してのＲＦ電力伝送に潜在的に影響する構成要素に対応してよい。
【００１０】
装置１００は、導電材料で形成され、接地電位１４１に電気接続されたチャンバ１０１を備える。一実施形態において、チャンバ１０１は、銅など、実質的に低い電気抵抗を有する導電材料で形成される。しかし、別の実施形態において、チャンバ１０１は、特にアルミニウムなど、他の低電気抵抗導電材料で形成されてもよいことを理解されたい。装置１００は、さらに、導電材料で形成され、接地電位１３９に電気接続された電気素子ハウジング１０３を備える。一実施形態において、電気素子ハウジング１０３は、チャンバ１０１の下に配置され、チャンバ１０１と共通の接地電位を共有するようにチャンバ１０１に電気接続されている。
【００１１】
チャンバ１０１は、上側電極１０５および高温電極１０９を収容するよう規定された内部空洞１０２を備える。上側電極１０５は、高温電極１０９の上方に位置する内部空洞１０２の上側領域内に配置される。一実施形態において、上側電極１０５は、低電気抵抗の導電材料（銅など）のプレートとして規定される。この実施形態において、上側電極１０５プレートは、内部空洞１０２内で略水平方向に水平配置される。上側電極１０５の厚さは、上側電極１０５の剛性が内部空洞１０２にわたって上側電極１０５の平面性を維持するのに十分である限りは様々であってよく、上側電極１０５の重さは、上側電極１０５の重さを支える他の構成要素を変形させるほどの大きさではない。上側電極１０５が銅プレートとして規定される実施形態において、上側電極１０５の厚さは、例えば、約０．１２５インチないし約１インチの間であってよい。特定の一実施形態において、上側電極１０５は、０．２５インチの厚さの銅プレートとして規定される。
【００１２】
また、上側電極１０５のサイズは、上側電極１０５が内部空洞１０２内で略水平方向に配置された時に内部空洞１０２の水平断面の大部分に実質的に及ぶように規定される。一実施形態において、上側電極１０５は、略横方向（すなわち、水平方向に内部空洞１０２内の中心に配置された時に、上側電極１０５の周囲がチャンバ１０１から１インチないし３インチ以内の領域まで広がるようなサイズを有する。また、一実施形態において、上側電極１０５は、部品１１１の垂直方向の厚さの少なくとも２倍だけ、測定される部品１１１の周囲を越えて広がるようなサイズを有する。
【００１３】
上側電極１０５は、周囲接続部１０７を介してチャンバ１０１に電気接続されており、それにより、上側電極１０５はチャンバ１０１と同じ接地電位になる。周囲接続部１０７は、上側電極１０５の周囲で上側電極１０５をチャンバ１０１に対してほぼ一様に接地するよう規定される。一実施形態において、周囲接続部１０７は、柔軟な銅箔シートで形成される。この実施形態において、柔軟な純銅箔シートは、上側電極１０５の側面の長さと実質的に等しい長さを有するよう規定される。この実施形態において、柔軟な銅箔は、上側電極１０５の縁部の全長に沿って、上側電極に電気接続される。また、この実施形態において、柔軟な銅箔は、上側電極１０５の縁部の全長に最も近いチャンバ１０１の壁に電気接続される。したがって、４つの縁部を有するプレートとして規定された上側電極１０５については、４つの柔軟な銅箔ストリップを用いて、それぞれ、上側電極１０５の４つの縁部をチャンバ１０１の壁に接続する。
【００１４】
上側電極１０５は、さらに、矢印１０４で示すように、チャンバ１０１内で垂直方向に移動されるよう規定される。図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、上側電極１０５の垂直方向の移動を可能にするよう構成されたチャンバ１０１を示す図である。図２Ａの実施形態では、３つの垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃが、チャンバ１０１の上部に設けられる。垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃの各々は、それぞれの吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの垂直方向の位置制御を可能にするよう規定される。各吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃは、下端に円盤を取り付けられた吊り上げロッドを有するよう規定される。３つのガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃが、上側電極１０５の上面に結合されている。各ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃは、それぞれの吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃを受け入れるよう規定される。より具体的には、各ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃは、内部の垂直ガイド領域内に吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの円盤を受け入れるよう規定される。各ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃは、さらに、吊り上げロッドの円盤を通過させることなく吊り上げロッドを通過させるようなサイズの通路を有する上部を備えるよう規定される。このように、各吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃは、それぞれの垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃによって垂直方向２０５Ａ〜２０５Ｃに移動されるよう規定されている。
【００１５】
各ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃ内の各吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの円盤部分は、ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃの上部の下面に係合するよう規定されており、それによって、吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃおよびガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃによる上側電極１０５の垂直方向の位置決めが可能になる。さらに、一実施形態において、各垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃは、吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの垂直位置の測定値を提供する垂直位置インジケータを備えており、これにより、吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの近傍の上側電極１０５の垂直位置の測定値が得られる。一実施形態において、垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃの垂直位置インジケータは、１０００分の１インチの単位まで垂直位置の測定値を提供する。
【００１６】
上側電極１０５の垂直高さの制御を提供することに加えて、３つの垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃは、全方向での上側電極１０５の水平化制御をさらに可能にするようにチャンバ１０１の上部に配置されている。図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、３つの垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃの相対的な配置を表すチャンバ１０１の上面図である。図２Ｂには、上側電極１０５の周囲の輪郭２０６が図示されている。３つの垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃの配置によると、垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃを独立して制御することで、上側電極１０５の水平化を制御できることがわかる。
【００１７】
以下で詳述するように、チャンバ１０１の動作中に、上側電極１０５は、測定される部品１１１の上面に載るように下げられる。図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、部品１１１の上面に載るように下げられた上側電極１０５を示す図である。上側電極１０５が部品１１１の上面に完全に載ることを可能にするために、ガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃは、吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃの円盤とガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃの上部との間のギャップ２１３Ａ〜２１３Ｃで示すように、円盤部材がガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃの上部から離れることにより、上側電極１０５が部品１１１の上面に自由に載ることを可能にするように、吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃを下げることができるよう規定される。この実施形態において、上側電極１０５および部品１１１の間の接触力は、上側電極１０５の重さによって規定されることを理解されたい。また、接地された上側電極１０５の水平断面サイズは、チャンバ１０１内で測定される部品１１１のサイズにかかわらず、同じままであってよいことを理解されたい。
【００１８】
垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃ、それらに対応する吊り上げ部材２０３Ａ〜２０３Ｃおよびガイド構造２０１Ａ〜２０１Ｃは、チャンバ１０１内で上側電極１０５の垂直高さおよび水平レベルを制御するための一実施形態をなすものであるが、上側電極１０５垂直高さおよび水平レベルを制御するために、この実施形態の変形例を用いてもよいことを理解されたい。例えば、別の実施形態は、本明細書には明示していないが、ギアおよびモータなどのさらなる機構を備えてもよい。さらに別の実施形態は、本明細書には明示していないが、モータおよびセンサなどの電子デバイスを備えてもよい。またさらに別の実施形態は、各垂直位置決め装置２０７Ａ〜２０７Ｃひいては上側電極１０５に対するコンピュータ制御および監視を可能にするために、データ取得および制御インターフェースを備えてもよい。さらに、周囲接続部１０７は、上側電極１０５の垂直高さおよび水平レベルが調整される時に、上側電極１０５とチャンバ１０１の壁との電気接続を維持できるように規定される。周囲接続部１０７が柔軟な銅箔シートで構成された実施形態において、柔軟な銅箔シートは、チャンバ１０１の内部空洞１０２内で、上側電極１０５の垂直移動の全範囲に十分対応できるサイズを有する。
【００１９】
再び図１を参照すると、高温電極１０９は、上側電極１０５に対して、チャンバ１０１内の下側電極になっている。高温電極１０９は、測定される部品１１１を支持するよう規定される。高温電極１０９は、電気素子ハウジング１０３内のＲＦ素子から高温電極１０９までＲＦ電力を導くＲＦロッド１１３に電気接続されている。高温電極１０９およびＲＦロッド１１３はいずれも、チャンバ１０１から電気的に絶縁されるよう規定される。高温電極１０９は、高温電極１０９とチャンバ１０１の間の静電容量によって部品１１１の静電容量が分かりにくくなることを避けるために、接地されたチャンバ１０１から十分に離れるように、内部空洞１０２内に配置される。一実施形態では、高温電極１０９は、高温電極１０９と接地されたチャンバ１０１との間の静電容量を最小化するために、できるだけ小さいサイズを有するが、部品１１１のサイズよりも小さくはない。高温電極１０９およびＲＦロッド１１３はいずれも、銅など、低い電気抵抗を有する導電材料で形成される。高温電極１０９は、歪みなく高温電極１０９を製造することが可能であり、かつ、歪みなく部品１１１および上側電極１０５の合計の重さを支持できるように、十分な垂直方向の厚さを有するよう規定される。様々な実施形態において、高温電極１０９は、約０．１２５インチないし約２インチの間の範囲内の垂直厚さを有するよう規定されてよい。一実施形態において、高温電極１０９は、チャンバ１０１内に配置される場合、約０．７５インチの垂直厚さを有するよう規定される。
【００２０】
また、一実施形態において、高温電極１０９は、高温電極１０９上での部品１１１の適切な位置合わせを容易にするために、位置合わせ形状を備えるよう構成可能である。一実施形態において、高温電極１０９上での部品１１１の適切な位置合わせは、部品１１１が実質的に高温電極１０９の上面の中心に置かれた時に実現される。一実施形態において、図２Ａに示すように、高温電極１０９は、電気的に絶縁された支持プレート２０９によって支持される。一実施形態では、高温電極１０９上での部品１１１の正確な位置決めおよび位置合わせを可能にするために、複数の位置合わせピンが、絶縁された支持プレート２０９に設けられる。様々な実施形態において、支持プレート２０９は、基本的に任意のタイプの電気絶縁材料で形成されてよい。一実施形態において、支持プレート２０９は、プラスチック材料で形成される。また、一実施形態において、図２Ａに示すように、支持プレート２０９は、電気的に絶縁されたスタンド２１１によって、接地されたチャンバ１０１からさらに分離される。一実施形態において、スタンド２１１は、支持プレート２０９と同じ材料で形成される。一実施形態において、支持プレート２０９は、開口部を中央に有する固形プラスチックの円盤として規定され、ＲＦロッド１１３は、その開口部を通して高温電極１０９と結合できる。また、この実施形態において、スタンド２１１は、固形プラスチックの直円柱として規定される。
【００２１】
高温電極１０９は、装置１００の交換可能な構成要素であるよう規定される。測定対象となる様々な部品１１１のサイズが多様であるので、それに従って、高温電極１０９のサイズも多様になる。高温電極１０９のサイズは被測定部品１１１ごとに正確に適合する必要はないが、測定対象となる様々な部品１１１は、異なるサイズの高温電極１０９の利用が必要になるほど、十分に様々なサイズを有する可能性が高い。また、被測定部品１１１の特定の構成および特長が、サイズおよび形状をカスタマイズした高温電極１０９の利用を必要とする場合もある。例えば、部品１１１が１または複数の導電材料の組込部品を備えている場合、高温電極１０９は、部品１１１を支持しつつ、部品１１１内の組込導電材料の下に高温電極１０９を配置することを避けるよう、規定される必要がありうる。例えば、高温電極１０９が組込導電材料の下に配置されると、組込導電材料は、組込導電材料の位置において高温電極１０９および上側電極１０５の間の電気の伝達を増大させうるため、部品１１１全体の代表とはならない。測定される部品１１１は、基本的に任意のサイズおよび構成であってよく、任意の配置の組込導電材料を備えてよいため、高温電極１０９は、測定される部品１１１の特定の特徴に対応するのに必要な基本的に任意のサイズおよび構成を有するよう規定されうることを理解されたい。
【００２２】
図５Ａは、本発明の一実施形態に従って、組込導電材料を備えた環状部品１１１Ａに対応するよう構成された高温電極１０９Ａの一例を示す図である。組込導電材料は、環状部品１１１Ａ内の複数の位置５０１に配置される。高温電極１０９Ａは、高温電極１０９Ａの上方に部品の組込導電材料を配置することなく部品１１１Ａを支持することを可能にするために、スポーク形状を有するよう規定される。具体的には、高温電極１０９Ａは、組込導電材料の位置５０１の下の位置５０３には存在しないよう規定される。部品１１１Ａのために、例示した高温電極１０９Ａを特に構成したのと同じように、他の部品１１１のために、他の高温電極１０９を特に構成することができることを理解されたい。
【００２３】
図５Ｂは、本発明の一実施形態に従って、特定の部品１１１と共に使用するための高温電極１０９を構成する方法を示すフローチャートである。その方法は、部品１１１の外周に実質的に一致するよう規定された外周を有するよう、銅などの導電材料のプレートを規定する動作５１０を備える。一実施形態において、部品は、複数の組込導電材料を備える誘電体部品である。方法は、さらに、部品１１１内の各組込導電材料の位置を特定する動作５１２を備える。動作５１４において、部品内の各組込導電材料の特定された位置は、部品およびプレートの外周が実質的に整列された状態で、プレートの上に投影される。次いで、動作５１６において、プレート上に投影された組込導電材料の位置に対応する位置で、高温電極を規定するプレートの部分が除去される。高温電極プレートの各除去部分のサイズは、部品１１１および高温電極１０９の外周が整列した時に、高温電極１０９が部品１１１内の組込導電材料の下に位置しないのに十分なサイズである。できる限り、動作５１６は、高温電極１０９が単一の連続的な構成要素のままであるように実行される。
【００２４】
再び図１を参照すると、電気素子ハウジング１０３は、ＲＦ電力をＲＦロッド１１３に伝送するため、および、装置１００の共振周波数の制御を可能にするための複数の電気素子を収容するよう規定される。接地された構造として、電気素子ハウジング１０３は、さらに、ＲＦ遮蔽を提供するよう規定される。電気素子ハウジング１０３は、導電体１３３を介してＲＦ信号発生器１２５が接続されるコネクタ１２９を備える。さらに、ＲＦ電圧計１２７が、導電体１３５を介してコネクタ１２９に接続されている。電気素子ハウジング１０３は、さらに、導電体１３７を介してＲＦ電圧計１２７が接続されるコネクタ１３１を備える。一実施形態において、コネクタ１２９および１３１は、ＢＮＣコネクタとして規定される。
【００２５】
電気素子ハウジング１０３は、さらに、ＲＦ電力を伝送するための低電気抵抗材料（銅など）の導電体プレート１１５を備える。コネクタ１２９は、コンデンサ１１７を介して導電体プレート１１５に接続され、ＲＦ信号発生器１２５からのＲＦ電力を導電体プレート１１５に伝送することを可能にする。導電体プレート１１５は、さらに、ＲＦ電圧計１２７と導電体プレート１１５の電気接続を可能にするために、コネクタ１３１に電気接続される。電気素子ハウジング１０３は、さらに、インダクタ１１９、コンデンサ１２１、および、可変コンデンサ１２３を備え、それらは各々、導電体プレート１１５と接地されたチャンバ１０１の底部との間に電気接続されている。一実施形態において、複数のコンデンサが、図１に示したような単一のコンデンサ１２１の等価物を提供するよう、導電体プレート１１５と接地されたチャンバ１０１の底面との間に電気接続されてもよい。
【００２６】
一実施形態では、コンデンサ１２１（または、複数コンデンサを含む等価物）を用いて、接地された電気素子ハウジング１０３から電気的に隔離されるような位置に導電体プレート１１５を支持することによって、導電体プレート１１５および電気素子ハウジング１０３の間の短絡を避ける。別の実施形態において、絶縁性の支持ブラケットを用いて、電気素子ハウジング１０３から離して導電体プレート１１５を支持してもよい。さらに、ＲＦロッド１１３は、導電体プレート１１５から高温電極１０９へのＲＦ電力の伝送を可能にするよう、導電体プレート１１５に電気接続されている。可変コンデンサ１２３は、装置１００の共振周波数を設定するために調整することができる。例えば、可変コンデンサ１２３は、装置１００の共振周波数が、部品１１１がさらされるプラズマ処理でのＲＦ電力の動作周波数と実質的に同等になるように設定できる。
【００２７】
チャンバ１０１は、高温電極１０９上への部品１１１の配置および高温電極１０９からの部品１１１の除去を行うためのアクセスを提供することに関して、多くの方法で構成可能である。図３Ａは、本発明の一実施形態に従って、チャンバ１０１のヒンジ付きの態様を示す図である。ヒンジ付きの態様では、チャンバ１０１は、上側チャンバ部１０１Ａおよび下側チャンバ部１０１Ｂによって規定される。下側チャンバ部１０１Ｂに対して上側チャンバ部１０１Ａを開くことを可能にするために、ヒンジ３０３が設けられている。図３Ｂは、本発明の一実施形態に従って、開状態のヒンジ付きチャンバを示す図である。開状態では、部品１１１を高温電極１０９上に設置し、高温電極１０９から回収することを容易に実行できる。また、開状態では、交換のために、高温電極１０９にアクセスすることができる。また、ヒンジ付きチャンバは、上側チャンバ部１０１Ａおよび下側チャンバ部１０１Ｂの間にＲＦガスケット３０１を用いる。ＲＦガスケット３０１は、チャンバの周囲全体にわたって上側チャンバ部１０１Ａおよび下側チャンバ部１０１Ｂの間に一様な電気接続を提供するよう規定されており、それにより、上側チャンバ部１０１Ａおよび下側チャンバ部１０１Ｂの間の接合部分においてチャンバの周囲全体にわたって一様な接地電位が確実に存在するようになる。ＲＦガスケット３０１は、上側および下側チャンバ部１０１Ａ／１０１Ｂの間の接合部の変動に対応できるだけの自由度を提供するよう規定されており、それにより、チャンバの周囲にわたって上側および下側チャンバ部１０１Ａ／１０１Ｂの間に完全な電気的接触を確保できる。
【００２８】
図４Ａは、本発明の一実施形態に従って、アクセスドア４０１を有する閉じた態様のチャンバ１０１Ｃを示す図である。アクセスドア４０１は、部品１１１の設置および取り出しのため、および、高温電極１０９の交換のために、チャンバ１０１Ｃの内部にアクセスすることを可能にするよう、チャンバ１０１Ｃから取り外されるよう規定される。図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、アクセスドア４０１が取り外された閉じた態様のチャンバ１０１Ｃを示す図である。様々な実施形態において、アクセスドア４０１は、留め具またはクランプなど、様々な方法でチャンバ１０１Ｃに固定されてよい。ただし、アクセスドア４０１をチャンバ１０１Ｃに固定するために用いられる技術にかかわらず、アクセスドア４０１は、アクセスドア４０１の接合部とチャンバ１０１Ｃとの間に略一様な接地電位を確立するように固定されることが好ましいことを理解されたい。
【００２９】
一実施形態において、装置１００は、自然大気条件および室温条件で動作するよう規定される。しかし、別の実施形態において、装置１００は、装置１００の動作中、チャンバ１０１の内部空洞１０２内に、制御された環境を提供するよう規定される。制御された環境は、チャンバ１０１の内部空洞１０２内の制御された大気および温度を含みうる。一実施形態において、チャンバ１０１の内部空洞１０２内の大気条件（ガス含有量、水分量、圧力など）および温度は、部品１１１が設置されるプラズマ処理システムの動作中に部品１１１がさらされる大気条件および温度を実質的に模倣するよう制御される。この実施形態において、様々なガス混合物をチャンバ１０１の内部空洞１０２に対して供給および除去することができるように、複数のガス入力および出力ポートが、チャンバ１０１内に配置されてよいことを理解されたい。また、この実施形態において、複数の支援システムが、複数のガス入力および出力ポートに結合されてよいことを理解されたい。これらの支援システムは、チャンバ１０１の内部空洞１０２内で適切に制御された大気条件および温度を確立するために、必要に応じて、ガス供給システム、加圧システム、真空システム、ガス加熱および／または冷却システムなどを含みうる。
【００３０】
部品の静電容量および誘電率の決定
図６は、本発明の一実施形態に従って、例示の部品１１１が、上側電極１０５および高温電極１０９の間に配置された時の、高温電極１０９／ＲＦロッド１１３と、接地された上側電極１０５／チャンバ１０１との間の静電容量を示す図である。図６に示すように、上側電極１０５および高温電極１０９の間の静電容量は、部品１１１の静電容量（Ｃpart）、および、高温電極１０９と、部品１１１／上側電極１０５間の接触領域の外側の上側電極１０５の部分との間の静電容量（Ｃst1）によって規定される。また、静電容量（Ｃst2）が、ＲＦロッド１１３とチャンバ１０１の底部との間に存在する。静電容量（Ｃst1）および（Ｃst2）は、上側電極１０５および高温電極１０９の間の分離距離（Ｙ１）の関数であることを理解されたい。また、静電容量（Ｃpart）は、部品の誘電率（ｋpart）の関数である。静電容量（Ｃpart）、（Ｃst1）、および、（Ｃst2）は、並列静電容量であるため、高温電極１０９／ＲＦロッド１１３と、接地された上側電極１０５／チャンバ１０１との間の全静電容量（Ｃtotal_with_part）は、式１に示すように、静電容量（Ｃpart）、（Ｃst1）、および、（Ｃst2）の合計として規定される。
（Ｃtotal_with_part）＝（Ｃpart｛ｋpart｝）＋（Ｃst1｛Ｙ１｝）＋（Ｃst2｛Ｙ１｝）      式１
【００３１】
図７は、本発明の一実施形態に従って、上側電極１０５および高温電極１０９の間に部品が配置されていない時の、高温電極１０９／ＲＦロッド１１３と、接地された上側電極１０５／チャンバ１０１との間の静電容量を示す図である。図７に示すように、上側電極１０５および高温電極１０９の間の静電容量は、チャンバ１０１の内部空洞内の大気の静電容量（Ｃst3）によって規定される。また、図６にも示したように、静電容量（Ｃst2）が、ＲＦロッド１１３とチャンバ１０１の底部との間に存在する。図７の静電容量（Ｃst3）および（Ｃst2）は、上側電極１０５および高温電極１０９の間の分離距離（Ｙ２）の関数であることを理解されたい。静電容量（Ｃst3）および（Ｃst2）は、並列静電容量であるため、高温電極１０９／ＲＦロッド１１３と、接地された上側電極１０５／チャンバ１０１との間の全静電容量（Ｃtotal_without_part）は、式２に示すように、静電容量（Ｃst3）および（Ｃst2）の合計として規定される。
（Ｃtotal_without_part）＝（Ｃst3｛Ｙ２｝）＋（Ｃst2｛Ｙ２｝）      式２
【００３２】
図６の構成において、高温電極１０９の上部の実質的に中心に配置された部品１１１の上部に上側電極１０５が載った状態で、可変コンデンサ１２３を調整して、装置１００の特定の共振周波数を実現することができる。部品１１１の誘電特性は周波数に依存するため、一実施形態において、装置１００の共振周波数は、プラズマ処理システムに設置された時に部品１１１がさらされるプラズマ処理でのＲＦ電力の動作周波数に設定される。したがって、チャンバ１０１内に部品１１１が存在する図６の構成に従った装置１００は、特定の共振周波数を有することになる。
【００３３】
部品が存在しない図７の構成によると、ＲＦ電力の共振周波数は、上側電極１０５および高温電極１０９の間の距離（Ｙ２）が変更されるにつれて変化することを理解されたい。図７の構成において、可変コンデンサ１２３およびＲＦ信号発生器１２５は、部品１１１がチャンバ１０１内に存在する図６の構成で適用されたそれぞれの設定に維持される。これらの条件下で、（部品が存在しない）図７の構成における上側電極１０５は、図７の構成に従った装置１００の共振周波数が、（部品１１１が存在する）図６の構成に従った装置１００の共振周波数と実質的に一致するまで、高温電極１０９に向かって下げられてよい。上側電極１０５が、図６および７の構成の共振周波数を実質的に一致させるように下げられると、構成６の全静電容量（Ｃtotal_with_part）は、構成７の全静電容量（Ｃtotal_without_part）と実質的に等しくなる。この状況において、式１および式２は、式３に示すように、互いに等しいと設定されてよい。
（Ｃpart｛ｋpart｝）＋（Ｃst1｛Ｙ１｝）＋（Ｃst2｛Ｙ１｝）＝（Ｃtotal_without_part）      式３
【００３４】
式３の右辺、共振周波数における（Ｃtotal_without_part）は、ＲＦロッド１１３を導電体プレート１１５から切り離し、部品が存在しない時の共振周波数に対応する垂直高さに上側電極１０５を維持した状態で、ＲＦロッド１１３および上側電極１０５の間に静電容量計を接続することによって直接測定できる。また、図６の構成における高温電極１０９と、部品１１１および上側電極１０５の間の接触領域の外側の上側電極１０５の部分との間の静電容量（Ｃst1｛Ｙ１｝）は、シミュレート可能である。また、図６の構成におけるＲＦロッド１１３とチャンバ１０１との間の静電容量（Ｃst2｛Ｙ１｝）は、シミュレート可能である。一実施形態において、静電容量（Ｃst1｛Ｙ１｝）および（Ｃst2｛Ｙ１｝）は、図６の構成の有限要素モデル解析でシミュレートされる。静電容量（Ｃtotal_without_part）、（Ｃst1｛Ｙ１｝）、および、（Ｃst2｛Ｙ１｝）が既知であれば、部品の静電容量（Ｃpart｛ｋpart｝）は、式４に示すように算出できる。
（Ｃpart｛ｋpart｝）＝（Ｃtotal_without_part）−（Ｃst1｛Ｙ１｝）−（Ｃst2｛Ｙ１｝）      式４
【００３５】
部品の静電容量（Ｃpart｛ｋpart｝）を算出すれば、算出された部品の静電容量（Ｃpart｛ｋpart｝）に基づいて、部品の誘電率（ｋpart）を決定することができる。一実施形態において、上側電極１０５および高温電極１０９の間に配置された時の部品の静電容量（Ｃpart）は、部品静電容量（Ｃpart）対部品誘電率（ｋpart）の曲線を生成するために、複数の異なる部品誘電率（ｋpart）の仮定値に対してシミュレートされる。図８は、部品静電容量（Ｃpart）対部品誘電率（ｋpart）の曲線８０１の一例を示す図である。部品静電容量（Ｃpart）は、部品誘電率（ｋpart）の線形関数であるため、部品静電容量（Ｃpart）対部品誘電率（ｋpart）の曲線は、図８の曲線８０１に示すように、全体的によく適合した直線になる。一実施形態において、複数の異なる部品誘電率（ｋpart）の仮定値に対する部品静電容量（Ｃpart）のシミュレーションは、上側電極１０５および高温電極１０９の間に配置された部品１１１の有限要素モデル解析によって実行される。しかしながら、別の実施形態において、部品１１１、上側電極１０５、および、高温電極１０９の幾何学的構成が十分に単純である場合、複数の異なる部品誘電率（ｋpart）の仮定値に対する部品静電容量（Ｃpart）は、分析的に決定されてもよい。部品静電容量（Ｃpart）対部品誘電率（ｋpart）の生成された曲線、および、式４を用いて算出された部品の実際の静電容量（Ｃpart）を用いて、部品の実際の誘電率（ｋpart）を決定することができる。
【００３６】
上述のように、共振周波数での全静電容量（Ｃtotal_without_part）を決定するためには、全静電容量（Ｃtotal_without_part）と、上側電極１０５および高温電極１０９の間の分離距離との関係を知る必要がある。図９は、本発明の一実施形態に従って、全静電容量（Ｃtotal_without_part）と、上側電極１０５および高温電極１０９の間の分離距離との関係を較正するための方法を示すフローチャートである。動作９０１において、ＲＦロッド１１３は、導電体プレート１１５、および、電気素子ハウジング１０３内の任意のその他の電気的接続から切り離される。動作９０３において、静電容量計が、ＲＦロッド１１３および上側電極１０５の間に接続される。動作９０５において、静電容量計を用いて、ＲＦロッド１１３と接地された上側電極１０５との間の静電容量が、上側電極１０５と高温電極１０９との間の複数の垂直分離距離について測定および記録される。一実施形態において、動作９０５は、高温電極１０９から、０．０５インチないし１．２インチの範囲の０．０５インチ刻みの複数の垂直分離距離に、上側電極１０５を配置することによって実行される。動作９０５では、上側電極１０５および高温電極１０９の間の各垂直分離距離において、上側電極１０５は、高温電極１０９と実質的に平行になるように、略水平方向に維持される。方法は、さらに、動作９０５で測定したデータを用いて、上側電極１０５および高温電極１０９の間の垂直分離距離に対して静電容量をプロットすることにより、チャンバ１０１の静電容量較正曲線を生成する動作９０７を備える。チャンバ１０１の静電容量較正曲線は、（部品が存在しない状態での）共振周波数における上側電極１０５の垂直高さが決定されると、共振周波数における全静電容量（Ｃtotal_without_part）を決定するために繰り返し利用できる。
【００３７】
図１０は、本発明の一実施形態に従って、部品の静電容量（Ｃpart）を決定するための方法を示す図である。図１０の方法は、上述の手順を表したものである。その方法は、チャンバ１０１内の高温電極１０９上に被測定部品を配置し、部品の上部に載るように上側電極１０５を下げる動作１００１を備える。一実施形態では、位置合わせピンを用いて、高温電極１０９上での部品の正確な位置決めおよび位置合わせを可能にする。動作１００３において、ＲＦ信号発生器１２５が、ＲＦ電力を高温電極１０９に伝送するよう動作される。動作１００５において、ＲＦ電力の共振周波数すなわちピーク周波数を実現するように、可変コンデンサ１２３が調整される。一実施形態において、共振周波数は、電気素子ハウジング１０３のコネクタ１２９とコネクタ１３１の間のピーク利得に対応する。この実施形態では、ＲＦ電圧計１２７を監視することで、可変コンデンサ１２３の設定が、コネクタ１２９と１３１の間のピーク利得に対応し、それにより、装置１００の共振周波数に対応した時点を特定することができる。
【００３８】
方法は、さらに、ＲＦ信号発生器１２５を停止して、チャンバから部品を取り出す動作１００７を備える。動作１００９において、ＲＦ信号発生器１２５は、部品のない状態で高温電極１０９にＲＦ電力を伝送するよう動作される。動作１００９において、可変コンデンサ１２３は、動作１００５で決定された設定に維持される。動作１０１１において、動作１００５で決定された共振周波数が、部品のない状態で実現されるまで、上側電極１０５が下げられる。一実施形態では、ＲＦ電圧計１２７を監視することで、上側電極１０５の高さが、コネクタ１２９および１３１の間のピーク利得への到達をもたらし、それにより、共振周波数を実現させた時点を特定できる。部品のない状態での共振周波数における上側電極１０５および高温電極１０９の間の垂直分離距離を、共振時上側電極１０５分離と呼ぶこととする。
【００３９】
共振時上側電極１０５分離が決定されると、動作１０１３が実行され、共振時上側電極１０５分離に基づいて、共振周波数での全静電容量（Ｃtotal_without_part）が決定される。一実施形態では、動作１０１３で共振周波数における全静電容量（Ｃtotal_without_part）を決定するために、図９の方法で生成されたチャンバ１０１の静電容量較正曲線が用いられる。
【００４０】
方法は、さらに、高温電極１０９と、部品１１１および上側電極１０５の間の接触領域の外側の上側電極１０５の部分との間の静電容量（Ｃst1｛Ｙ１｝）、ならびに、ＲＦロッド１１３とチャンバ１０１の底面との間の静電容量（Ｃst2｛Ｙ１｝）の両方をシミュレートする動作１０１５を備える。前述のように、一実施形態では、静電容量（Ｃst1｛Ｙ１｝）および（Ｃst2｛Ｙ１｝）を、有限要素モデル解析でシミュレートできる。次いで、動作１０１７が実行され、動作１０１３で決定された全静電容量（Ｃtotal_without_part）から動作１０１５でシミュレートされた静電容量（Ｃst1｛Ｙ１｝）および（Ｃst2｛Ｙ１｝）を引いた値として、部品の静電容量（Ｃpart）が算出される。
【００４１】
図１１は、本発明の一実施形態に従って、部品誘電率（ｋpart）を決定するための方法を示すフローチャートである。動作１１０１において、部品静電容量（Ｃpart）が、複数の部品誘電率（ｋpart）の仮定値に対してシミュレートされ記録される。動作１１０３において、図８に示した例のような静電容量対誘電率の曲線が、動作１１０１で得られたシミュレート結果のデータに基づいて、その部品について生成される。動作１１０５において、動作１１０３の静電容量対誘電率の曲線を用いて、図１０の方法で決定された部品の静電容量（Ｃpart）に対応する部品の誘電率（ｋpart）を決定する。
【００４２】
部品の損失正接の決定
図１２は、本発明の一実施形態に従って、部品の損失正接を決定するための方法のフローチャートである。その方法は、チャンバ１０１内の高温電極１０９上に、測定される部品を配置し、部品の上部に載るように上側電極１０５を下げる動作１２０１を備える。動作１２０３において、ＲＦ信号発生器１２５が、ＲＦ電力を高温電極１０９に伝送するよう動作される。動作１２０５において、ＲＦ電力の共振周波数すなわちピーク周波数を実現するように、可変コンデンサ１２３が調整される。一実施形態において、共振周波数は、電気素子ハウジング１０３のコネクタ１２９および１３１の間のピーク利得に対応する。この実施形態では、ＲＦ電圧計１２７を監視することで、可変コンデンサ１２３の設定が、コネクタ１２９および１３１の間のピーク利得に対応し、それにより、装置１００の共振周波数に対応した時点を特定することができる。
【００４３】
方法は、動作１２０５で実現された共振周波数の境界となる範囲にわたってＲＦ電力の周波数を掃引するように、ＲＦ信号発生器１２５を制御しつつ、ＲＦ電圧計を用いて、周波数掃引範囲内の複数の周波数で、接続１２９および１３１の間での装置１００の利得を測定および記録する動作１２０７に続く。一実施形態において、動作１２０７の周波数掃引によって網羅される周波数範囲は、共振周波数に対応するピーク利得の両側に、装置１００の３ｄＢの利得変動を含むよう規定される。方法は、さらに、装置１００の利得の数理モデルを、動作１２０７で測定された利得対周波数のデータにフィッティングさせる動作１２０９を備え、動作１２０９のフィッティングは、部品を中に含んだ装置１００の全静電容量値（Ｃtotal_with_part）と、部品を中に含んだ装置１００の全抵抗値（Ｒtotal_with_part）を提供する。動作１２０９のフィッティングは、図１３−１４および式５を参照して以下で詳述する。
【００４４】
図１３は、本発明の一実施形態に従って、図１に示したように上側電極１０５および高温電極１０９の間に部品１１１を配置した装置１００の等価電気回路１３００を示す図である。ノード１３１３は、電気素子ハウジング１０３のコネクタ１２９に対応する。ノード１３１５は、電気素子ハウジング１０３のコネクタ１３１に対応する。コネクタ１２９および１３１に接続されたＲＦ電圧計１２７は、｜Ｖout／Ｖin｜で規定される装置１００の利得を測定することができる。図１に関して、等価電気回路１３００は、コンデンサ１１７を表す静電容量（Ｃs）１３０１と、インダクタ１１９を表すインダクタンス（Ｌ）１３０３および抵抗（ＲL）１３０５と、装置１００の全静電容量を表す静電容量（Ｃ）１３０７と、装置１００の全抵抗を表す抵抗（ＲX）１３０９と、接地電位１３１１とを備える。静電容量（Ｃ）１３０７は、コンデンサ１２１および１２３の静電容量、ＲＦロッド１１３／高温電極１０９とチャンバ１０１／上側電極１０５との間の静電容量、および、存在する場合には部品１１１の静電容量を組み合わせたものであることを理解されたい。
【００４５】
式５は、図１３の等価電気回路１３００内の電気素子の関数として、装置１００の利得を規定するものである。式５において、（ｆ）は、利得に対応するＲＦ電力の周波数であり、（Ｃ）は、装置１００の全静電容量であり、（ＲX）は、装置１００の全抵抗である。式５において、パラメータ（Ｃs）（Ｌ）（ＲL）は、電気素子ハウジング１０３内の電気素子の既知の値である。したがって、式５において、パラメータ（Ｃ）および（ＲX）は、未知のパラメータを表す。
【数１】
2010540961.tif 000003
【００４６】
動作１２０９において、式５は、装置１００内に部品が存在する状態で動作１２０７において測定された利得対周波数のデータにフィッティングされ、それによって、部品を中に含んだ装置１００の全静電容量値すなわち（Ｃ）＝（Ｃtotal_with_part）と、部品を中に含んだ装置１００の全抵抗値すなわち（ＲX）＝（Ｒtotal_with_part）が得られる。図１４は、動作１２０７の周波数掃引で測定および記録された利得対周波数のデータに基づいて、動作１２０９によって得られた式５のフィッティングの一例を示す図である。一実施形態では、多変量回帰技術を用いて、動作１２０９の測定されたゲイン対周波数データに式５をフィッティングさせる。また、一実施形態では、モンテカルロシミュレーションによって、未知のパラメータ（Ｃ）および（ＲX）の各々の信頼区間が推定される。
【００４７】
図１２の方法は、ＲＦ信号発生器１２５を停止して、チャンバから部品を取り出す動作１２１１に続く。動作１２１３において、ＲＦ信号発生器１２５は、部品のない状態で高温電極１０９にＲＦ電力を伝送するよう動作される。動作１２１３において、可変コンデンサ１２３は、動作１２０５で決定された設定に維持される。動作１２１５において、動作１２０５で決定された共振周波数が、部品のない状態で実現されるまで、上側電極１０５が下げられる。一実施形態では、ＲＦ電圧計１２７を監視することで、上側電極１０５の高さが、コネクタ１２９および１３１の間のピーク利得への到達をもたらし、それにより、共振周波数を実現させた時点を特定できる。前述のように、部品のない状態での共振周波数における上側電極１０５および高温電極１０９の間の垂直分離距離を、共振時上側電極１０５分離と呼ぶこととする。
【００４８】
方法は、動作１２１５で実現された共振周波数の境界となる範囲にわたってＲＦ電力の周波数を掃引するように、ＲＦ信号発生器１２５を制御しつつ、ＲＦ電圧計を用いて、周波数掃引範囲内の複数の周波数で、接続１２９および１３１の間での装置１００の利得を測定および記録する動作１２１７に続く。一実施形態において、動作１２１７の周波数掃引によって網羅される周波数範囲は、共振周波数に対応するピーク利得の両側に、装置１００の３ｄＢの利得変動を含むよう規定される。方法は、さらに、装置１００の利得の数理モデルすなわち式５を、動作１２１７で測定された利得対周波数のデータにフィッティングさせる動作１２１９を備える。動作１２１９のフィッティングは、部品が存在しない場合の装置１００の全静電容量値すなわち（Ｃ）＝（Ｃtotal_without_part）と、部品が存在しない場合の装置１００の全抵抗値（Ｒx）＝（Ｒtotal_without_part）を提供する。前述のように、多変量回帰技術を用いて、動作１２１９で測定されたゲイン対周波数のデータに式５をフィッティングさせることができる。また、一実施形態では、モンテカルロシミュレーションによって、未知のパラメータ（Ｃ）および（ＲX）の各々の信頼区間が推定される。
【００４９】
方法は、動作１２０９で決定した部品を中に含む装置１００の全抵抗値（Ｒtotal_with_part）、および、動作１２１９で決定した部品が存在しない場合の装置１００の全抵抗値（Ｒtotal_without_part）に基づいて、部品の抵抗値（Ｒpart）を算出する動作１２２１に続く。より具体的には、部品の抵抗値（Ｒpart）は、式６を用いて決定される。
【数２】
2010540961.tif 000004
【００５０】
次いで、方法は、動作１２２１で決定した部品の抵抗値（Ｒpart）、図１０の方法で決定した部品の静電容量（Ｃpart）、および、動作１２０５および１２１５に対応する共振周波数すなわちピーク周波数に基づいて、部品の損失正接を算出する動作１２２３を備える。より具体的には、部品の損失正接は、式７を用いて決定される。
【数３】
2010540961.tif 000005
【００５１】
以上から、装置１００および関連の方法（図５Ｂ、９、１０、１１、および、１２）は、プラズマ処理システムに設置される実際の原寸大部品の誘電特性の測定を実現することを理解されたい。また、装置１００および関連の方法では、プラズマ処理動作中に部品がさらされるＲＦ電力の実際の動作周波数で部品の誘電特性の測定を行う。さらに、装置１００および関連の方法では、プラズマ処理動作中に部品がさらされるシミュレートされた大気条件および温度の下で、部品の誘電特性の測定を行う。加えて、装置１００および関連の方法は、１．２４Ｅ−５未満の標準偏差を有する損失正接測定の再現性を提供することが実証された。
【００５２】
一実施形態において、誘電率の値および損失正接の値など、装置１００を用いて決定された原寸大部品の誘電特性は、原寸大部品に表示されてよい。一実施形態において、決定された誘電率および損失正接の値は、原寸大部品にエンボス加工される。例えば、図５Ａは、部品１１１Ａ上にエンボス加工された誘電率および損失正接の一例を示している。別の実施形態では、決定された誘電率および損失正接の値を表示するために、タグが原寸大の部品に添付される。加えて、原寸大部品の決定された誘電率および損失正接の値をコンピュータ読み取り可能な媒体に格納して、その媒体を原寸大部品と共に供給してもよい。
【００５３】
上述の実施形態を念頭に置いて、本発明は、コンピュータシステムに格納されたデータを含め、コンピュータに実装された様々な動作を利用できることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理操作を必要とするものである。通常、必ずしも当てはまるわけではないが、これらの物理量は、格納、転送、合成、比較、および、その他の操作を施すことが可能な電気または磁気の信号の形態を取る。さらに、実行される操作は、生成、特定、決定、または、比較などの用語で呼ばれることが多い。本明細書に記載の任意の動作は、コンピュータシステムによって、指示、制御、または実行されてよい。コンピュータシステムは、必要な目的に対して特別に構成されてもよいし、コンピュータ内に格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または構成される汎用コンピュータであってもよい。
【００５４】
コンピュータプログラムは、装置１００を制御および監視し、装置１００を利用して、部品の誘電特性の測定に関連する計算を実行するよう、規定されることができる。かかるコンピュータプログラムは、ユーザが、装置１００を制御し、装置１００の状態を監視し、装置１００によって取得されたデータを閲覧し、装置１００によって取得されたデータに基づく計算を制御し、装置１００の動作によって生成されたデータ／結果を閲覧および記録することを可能にするためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供するよう規定されてもよい。かかるコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードとして具現化されてよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムによって読み出し可能であるようにデータを格納できる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、および、その他の光学および非光学式のデータ記憶装置が挙げられる。
【００５５】
本発明は、いくつかの実施形態に沿って説明されているが、当業者が、これまでの明細書および図面から、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むよう意図されている。
【図１】
2010540961.tif 000006
【図２Ａ】
2010540961.tif 000007
【図２Ｂ】
2010540961.tif 000008
【図２Ｃ】
2010540961.tif 000009
【図３Ａ】
2010540961.tif 000010
【図３Ｂ】
2010540961.tif 000011
【図４Ａ】
2010540961.tif 000012
【図４Ｂ】
2010540961.tif 000013
【図５Ａ】
2010540961.tif 000014
【図５Ｂ】
2010540961.tif 000015
【図６】
2010540961.tif 000016
【図７】
2010540961.tif 000017
【図８】
2010540961.tif 000018
【図９】
2010540961.tif 000019
【図１０】
2010540961.tif 000020
【図１１】
2010540961.tif 000021
【図１２】
2010540961.tif 000022
【図１３】
2010540961.tif 000023
【図１４】
2010540961.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
請求項１３に記載の部品の誘電特性を測定するための装置であって、前記複数の固定コンデンサは２つである、装置。
【国際調査報告】
2010540961.tif 000025
2010540961.tif 000026