(57)【要約】  アーク検出システムは、高周波（ＲＦ）信号プローブを含み、前記高周波（ＲＦ）信号プローブは、ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成する。信号解析器が、前記信号を受信し、前記信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高いまたは等しい周波数を有する周波数成分を監視して、前記周波数成分に基づいて出力信号を生成する。前記出力信号は、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成する高周波（ＲＦ）信号プローブと、
前記信号を受信し、前記信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高い周波数を有する周波数成分を監視して、前記周波数成分に基づいて、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示す出力信号を生成する信号解析器とを備えているアーク検出システム。
【請求項２】
前記周波数成分が、前記基本周波数の第２ないし第９高調波のうちの少なくとも１つまたはそれ以上を含んでいる、請求項１に記載のアーク検出システム。
【請求項３】
前記信号解析器が、前記信号の位相に基づいて前記出力信号を生成する、請求項１に記載のアーク検出システム。
【請求項４】
前記信号解析器が、前記信号の振幅を、所定の第１の閾値と比較する、請求項１に記載のアーク検出システム。
【請求項５】
前記信号解析器が、前記信号の変化率を、所定の変化率と比較する、請求項４に記載のアーク検出システム。
【請求項６】
前記信号解析器が、
前記信号の変化率が前記所定の変化率を超え、かつ、前記信号の振幅が、所定の第１の振幅と所定の第２の振幅との間にあるときに、前記出力信号を生成する、請求項５に記載のアーク検出システム。
【請求項７】
前記信号解析器に伝達される前記信号をフィルタ処理するハイパスフィルタを備えている、請求項１に記載のアーク検出システム。
【請求項８】
前記ハイパスフィルタが、修正チェビシェフフィルタである、請求項７に記載のアーク検出システム。
【請求項９】
前記信号解析器が、前記信号の信号対雑音比に基づいて前記出力信号を生成する、請求項１に記載のアーク検出システム。
【請求項１０】
ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成する高周波（ＲＦ）信号プローブと、
前記信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
前記デジタル信号を受信し、前記デジタル信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高いまたは等しい周波数を有する、前記ＲＦ信号の周波数成分を監視して、前記周波数成分に基づいて、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示す出力信号を生成する信号解析器とを備えているアーク検出システム。
【請求項１１】
前記周波数成分が、前記基本周波数の最初の９つの高調波のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１０に記載のアーク検出システム。
【請求項１２】
前記信号解析器が、前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の位相に基づいて前記出力信号を生成する、請求項１０に記載のアーク検出システム。
【請求項１３】
前記信号解析器が、前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の振幅を、所定の振幅と比較する、請求項１０に記載のアーク検出システム。
【請求項１４】
前記信号解析器が、前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の変化率を、所定の変化率と比較する、請求項１３に記載のアーク検出システム。
【請求項１５】
前記信号解析器が、
前記ＲＦ信号の変化率が前記所定の変化率を超え、かつ、前記ＲＦ信号の振幅が、所定の第１の閾値と所定の第２の閾値との間にあるときに、前記出力信号を生成する、請求項１４に記載のアーク検出システム。
【請求項１６】
前記信号解析器が、前記デジタル信号に対し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う、請求項１０に記載のアーク検出システム。
【請求項１７】
前記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が、前記ＲＦ信号の、対応する高調波周波数を表す複数の信号を生成する、請求項１６に記載のアーク検出システム。
【請求項１８】
前記信号解析器が、
前記信号の振幅が、対応する所定の振幅を超えたときに、前記出力信号を生成する、請求項１７に記載のアーク検出システム。
【請求項１９】
前記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）がスライディングウインドウＦＦＴである、請求項１６に記載のアーク検出システム。
【請求項２０】
前記スライディングウインドウＦＦＴが、前記ＲＦ信号の３サイクル以上５サイクル以下のウインドウサイズを含んでいる、請求項１９に記載のアーク検出システム。
【請求項２１】
前記信号解析器によって受信される前記デジタル信号をフィルタ処理するデジタルハイパスフィルタを備えている、請求項１０に記載のアーク検出システム。
【請求項２２】
前記デジタルハイパスフィルタが、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタである、請求項２１に記載のアーク検出システム。
【請求項２３】
前記無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタが６次である、請求項２２に記載のアーク検出システム。
【請求項２４】
ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、
前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成し、
前記信号に基づいて、前記ＲＦ信号の選択された基本周波数と同じまたはそれよりも高い周波数を有する周波数成分を監視し、
前記周波数成分に基づいて、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示す出力信号を生成する、ＲＦプラズマ処理システムにおけるアーク検出方法。
【請求項２５】
前記周波数成分が、前記基本周波数の第１ないし第９高調波のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項２４に記載のアーク検出方法。
【請求項２６】
前記信号の位相に基づいて前記出力信号を生成する、請求項２４に記載のアーク検出方法。
【請求項２７】
前記信号の振幅を、所定の第１の閾値と比較する、請求項２４に記載のアーク検出方法。
【請求項２８】
前記信号の変化率を、所定の変化率と比較する、請求項２７に記載のアーク検出方法。
【請求項２９】
前記信号の変化率が前記所定の変化率を超え、かつ、前記信号の振幅が、所定の第１の振幅と所定の第２の振幅との間にあるときに、前記出力信号を生成する、請求項２８に記載のアーク検出方法。
【請求項３０】
信号解析器に伝達される前記信号をハイパスフィルタ処理する、請求項２４に記載のアーク検出方法。
【請求項３１】
前記信号の信号対雑音比に基づいて前記出力信号を生成する、請求項２４に記載のアーク検出方法。
【請求項３２】
ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、
前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成し、
前記信号をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高いまたは等しい周波数を有する、前記ＲＦ信号の周波数成分を監視し、
前記周波数成分に基づいて、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示す出力信号を生成する、ＲＦプラズマ処理システムにおけるアーク検出方法。
【請求項３３】
前記周波数成分が、前記基本周波数の高調波のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項３２に記載のアーク検出方法。
【請求項３４】
前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の位相に基づいて前記出力信号を生成する、請求項３２に記載のアーク検出方法。
【請求項３５】
前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の振幅を、所定の振幅と比較する、請求項３２に記載のアーク検出方法。
【請求項３６】
前記デジタル信号によって示される前記ＲＦ信号の変化率を、所定の変化率と比較する、請求項３５に記載のアーク検出方法。
【請求項３７】
前記ＲＦ信号の変化率が前記所定の変化率を超え、かつ、前記ＲＦ信号の振幅が、所定の第１の閾値と所定の第２の閾値との間にあるときに、前記出力信号を生成する、請求項３６に記載のアーク検出方法。
【請求項３８】
前記デジタル信号に対し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う、請求項３２に記載のアーク検出方法。
【請求項３９】
前記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が、前記ＲＦ信号の、対応する高調波周波数を表す複数の信号を生成する、請求項３８に記載のアーク検出方法。
【請求項４０】
前記信号の振幅が、対応する所定の振幅を超えたときに、前記出力信号を生成する、請求項３９に記載のアーク検出方法。
【請求項４１】
前記高速フーリエ変換（ＦＦＴ）がスライディングウインドウＦＦＴである、請求項３８に記載のアーク検出方法。
【請求項４２】
前記スライディングウインドウＦＦＴが、前記ＲＦ信号の３サイクル以上５サイクル以下のウインドウサイズを含んでいる、請求項４１に記載のアーク検出方法。
【請求項４３】
信号解析器によって受信される前記デジタル信号をデジタルフィルタ処理する、請求項３２に記載のアーク検出方法。
【請求項４４】
前記デジタルフィルタ処理が、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ処理である、請求項４３に記載のアーク検出方法。
【請求項４５】
前記無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ処理が６次である、請求項４４に記載のアーク検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プラズマ処理システムにおけるアーク検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
この章における記載は、単に、本開示に関する背景情報を提供するものであって、従来技術を構成するものではない。
【０００３】
数十年前から、半導体製造にＲＦプラズマが広範囲にわたって用いられている。フィールドデータによると、アークがウエハの欠陥および損傷の主たる原因となっていることが示されている。ＩＣ製造における歩留まりを維持し向上させるには、アークをリアルタイムで検出することが不可欠である。
【０００４】
アークは、プラズマ室内の部品間のエネルギーの突然の放出である。アークと同時に、急速な電磁過渡現象が、典型的には１〜１００マイクロ秒の範囲において生じる。アーク検出装置は、通常、２つの部品を含む。１つは、信号を感知するためのラングミュアプローブであり、もう１つは、リアルタイム信号処理ユニットである。プローブのカップリングに基づいて、アーク検出は、侵入的技術と非侵入的技術とに分類することができる。
【０００５】
ここで、図１を参照する。高周波（ＲＦ）プラズマ供給システム１０のいくつかの構成のうちの１つの構成が示されている。ＲＦプラズマ供給システム１０は、プラズマ室１４に電力を供給するＲＦ生成器１２を含む。ＲＦ生成器１２の出力部とプラズマ室１４の入力部との間の給電ライン内には、インピーダンス整合回路網１６を挿入することができる。プラズマ室１４内には、ラングミュアプローブ１８を挿入することができる。ラングミュアプローブ１８は、プラズマ室１４内のプラズマに基づいて信号を生成する。前記信号を、データ収集器２０が受信および処理して、プラズマの特性を明らかにする。
【０００６】
ラングミュアプローブ１８はプラズマ診断用の典型的なプローブであり、プラズマの密度、温度、エネルギーを含む特性を測定するのに十分な性能を有している。ラングミュアプローブ１８は、基本的には、プラズマ情報を得るための、プラズマシース内に挿入されたアンテナである。ラングミュアプローブ１８は、プラズマ室１４の内部に挿入されているため、ラングミュアプローブ１８は、チャンバ処理に対して侵入的である。この、プラズマの挙動を判断する方法は、正確かつ有益であるが、ラングミュアプローブ１８は挿入して使うものであるため、製造環境では使用することができない。
【０００７】
非侵入的なアーク検出は、アーク中に生じる広帯域の放射に基づいて行うことができる。光学的検出および蛍光分光法を用いた技術は、この原理に基づいている。これらの方法は、概して、種々のセンサが必要であるため、ラングミュアプローブ１８よりも高コストである。
【発明の概要】
【０００８】
アーク検出システムは、高周波（ＲＦ）信号プローブを含み、前記高周波（ＲＦ）信号プローブは、ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成する。信号解析器が、前記信号を受信し、前記信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高い周波数を有する周波数成分を監視して、前記周波数成分に基づいて出力信号を生成する。前記出力信号は、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示している。
【０００９】
アーク検出システムは、高周波（ＲＦ）信号プローブを含み、前記高周波（ＲＦ）信号プローブは、ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成する。アナログ／デジタル変換器が、前記信号をデジタル信号に変換する。信号解析器が、前記デジタル信号を受信し、前記デジタル信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高い周波数を有する、前記ＲＦ信号の周波数成分を監視して、前記周波数成分に基づいて出力信号を生成する。前記出力信号は、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示している。
【００１０】
ＲＦプラズマ処理システムにおけるアーク検出方法は、ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成し、前記信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高い周波数を有する周波数成分を監視し、前記周波数成分に基づいて出力信号を生成する。前記出力信号は、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示している。
【００１１】
ＲＦプラズマ処理システムにおけるアーク検出方法は、ＲＦプラズマ室の入力部においてＲＦ信号を検知し、前記ＲＦ信号の電圧、電流、および、電力のうちの少なくとも１つに基づいて信号を生成し、前記信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に基づいて、前記ＲＦ信号の基本周波数よりも高い周波数を有する、前記ＲＦ信号の周波数成分を監視し、前記周波数成分に基づいて出力信号を生成する。前記出力信号は、前記ＲＦプラズマ室でアークが発生していることを示している。
【００１２】
さらなる適用範囲は、ここに挙げた記載から明らかであろう。この記載と具体例は、説明の目的のみを意図したものであって、本開示の範囲を制限することを意図したものではないことが理解されるであろう。
【００１３】
ここに挙げた図面は、説明の目的のみを意図したものであって、本開示の範囲を制限することを意図したものではないことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術に係るＲＦプラズマ供給システムの機能的なブロックダイヤグラムである。
【図２】ＲＦ解析器を含むＲＦプラズマ供給システムの機能的なブロックダイヤグラムである。
【図３】ＲＦ解析器により実行される処理フローダイヤグラムである。
【図４Ａ】プラズマアーク中のＲＦ電圧のプロットである。
【図４Ｂ】プラズマアーク中のＲＦ電圧のプロットである。
【図５Ａ】通常のプラズマとアークプラズマとにおけるＲＦ高調波のプロットである。
【図５Ｂ】通常のプラズマとアークプラズマとにおけるＲＦ高調波のプロットである。
【図６】プラズマアーク中におけるＲＦ高調波のプロットである。
【図７】プラズマアーク中のＲＦ電圧の位相シフトのプロットである。
【図８】デジタルフィルタ処理前後のＲＦ電圧信号の包絡線のプロットである。
【図９】アナログハイパスフィルタ処理後のＲＦ電圧信号の包絡線のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の記載は、本質的に、単に例を示すものであり、本開示、適用、用途を制限することを意図したものではない。各図面を通して、対応する番号が、似通ったあるいは対応する部分や特徴部を示していることが理解されるであろう。
【００１６】
図２を参照して、ＲＦプラズマ処理システム５０の各実施形態の１つを示す。プラズマ処理システム５０は、ＲＦ信号プローブ５２、および、それに関連した、プラズマ室５６内のアークを検出するＲＦ解析器５４とを備えている。ＲＦ電源５８は、プラズマ室５６の電源を供給する。実施形態によっては、ＲＦ電源５８とプラズマ室５６入力との間の給電ラインに、インピーダンス整合回路網６０を挿入してもよい。
【００１７】
ＲＦ信号プローブ５２は、プラズマ室５６の入力部の給電ラインに結合している。ＲＦ信号プローブ５２は、給電ラインのＲＦ電圧および／または電流に基づいて、１つまたはそれより多い信号を生成する。この信号は、その信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換器（Ａ２Ｄ）へ伝達される。実施形態によっては、該信号がＡ２Ｄ６４へ伝達される前に、該信号をアナログフィルタ６２にてフィルタ処理してもよい。このデジタル信号は、ＲＦ解析器５４へ伝達される。実施形態によっては、該デジタル信号がＲＦ解析器５４へ伝達される前に、該デジタル信号をデジタルフィルタ６６にてフィルタ処理してもよい。
【００１８】
ＲＦ解析器５４は、該デジタル信号をスペクトル解析し、特定の高調波がＲＦ信号内にあるか否か、また、その高調波とＲＦ電力の基本周波数との関連性、また、高調波同士の関連性について判断する。ＲＦ解析器５４は、高調波の解析に基づいて、プラズマ室５６内にアークがあるか否かを判断する。
【００１９】
実施形態によっては、ＲＦ電源５８は、MKS ENI Products Spectrum 1.5KW 13.56MHz RF generatorとし、インピーダンス整合回路網６０は、MKS ENI Products MWH-100 Matchworkとし、ＲＦ信号プローブ５２は、MKS ENI Products VIP2000 Broadband probe headとし、および／または、プラズマ室６２は、AMAT capacitively-coupled bell jar chamberとすることができる。
【００２０】
図３を参照して、プラズマ室５６にてアークを検出するために、ＲＦ解析器５４によって実行できる処理の各実施形態の１つを示す。処理は、ブロック７０にてＲＦ信号プローブ５２からの信号を受信することによって始まる。該信号は、プラズマ室５６への入力部におけるＲＦ電力に基づいている。ブロック７２の処理において、インピーダンス（Ｚ）の大きさ、インピーダンスの位相、電圧、電流、進行波電力、反射波電力を判断する。ブロック７４の処理にて示すように、ＲＦ電源５８の出力部やインピーダンス整合回路網６０における、ＲＦ電力の上述した特性を直接または間接に定量化することもできる。
【００２１】
ブロック７６の処理において、信号から高調波情報を抽出する。ブロック７８およびブロック８０は、高調波情報の抽出が、信号に対して、アナログのハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、および／またはバンドストップフィルタを適用することによってできることを示している。ブロック８２およびブロック８４は、高調波情報の抽出が、ブロック７０からデジタル化された信号に対して、デジタルのハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタを適用すること、また、ＦＦＴを実行すること、および／または、パターン認識を実行することによってもできることを示している。アーク検出には、基本周波数の最初の９つの高調波に対する高調波情報を抽出すれば十分であるが、アーク検出の感度を望ましいレベルにするために、それより多く、あるいはそれより少ない高調波を用いることもできる。
【００２２】
ブロック８６の処理においては、プラズマ処理中のパラメータを、ベースラインのプラズマ処理における同じパラメータと比較する。ブロック８８およびブロック９０は、比較されるパラメータが、アナログの信号対雑音比（ＳＮＲ）と、基本周波数対高調波周波数とを含んでいてもよいことを示している。ブロック９２およびブロック９４は、ＳＮＲや、ランダム分布、主成分分析、部分最小二乗分析における基本波対高調波の統計値などの比較パラメータを、デジタル領域において処理してもよいことを示している。
【００２３】
ブロック９６の処理において、ブロック７０ないしブロック９４での測定と比較とに基づいて、アークが発生しているか否かを判断する。判断方法は以下の通りである。ブロック９８の処理において、アークを記録し、および／または、分類する。ブロック１００の処理において、アークが発生していることをユーザおよび／または他の装置に通知するために用いることができる出力信号を生成する。他の装置とは、ＲＦ電源５８、および／または、インピーダンス整合回路網６０などである。
【００２４】
図４Ａないし図９を参照して、いくつかのパラメータプロットを示す。プロットは、ＲＦプラズマ処理システム５０の様々な実施形態における実験結果を示している。各実験は、プラズマ室５６に３０ｓｃｃｍの一定流量で雰囲気ガスを供給して、一定圧力２５０ｍＴｏｒｒを維持したときのプラズマの特性を示す。インピーダンス整合回路網６０のインピーダンスは、プラズマの点火が成功してインピーダンス整合回路網６０の可変キャパシタがプラズマに与える影響が取り除かれた後に固定された。ＲＦ電力の基本周波数を１３．５６ＭＨｚとし、電力レベルを変化させてプラズマ内を不安定にし、アークを発生させた。ＲＦ信号プローブ５２からの信号のキャプチャを、２ＧＳ／ｓのサンプリングレートでデジタルオシロスコープにて行った。
【００２５】
図４Ａを参照して、アーク現象中のラングミュアプローブ信号を示す。ラングミュアプローブは、ＲＦ信号プローブ５２によってキャプチャを行ったのと同じアーク現象を確認するために用いられた。ＲＦ信号プローブ５２は、図４Ｂに示すプロットを生成した。図４Ａおよび図４Ｂのプロットは、アーク現象中に、それぞれ、２５．５マイクロ秒、２７．５マイクロ秒続く電圧シフトを示している。他の供給ＲＦ電力レベル（図示せず）での実験結果は、電圧シフトの期間が、供給ＲＦ電力レベルとアークの形跡に特有の確率的要因とに基づいて、およそ１０マイクロ秒および３０マイクロ秒の間で変化することを示している。それゆえ、図４Ｂのプロットからわかるように、図３に示す方法を用いてＲＦ信号プローブ５２からの信号を処理することで、アークが発生したことを示すことができる。すなわち、ブロック７２の方法において、ＲＦ信号プローブ５２からの信号を監視することによって、ＲＦ電源５８から供給される所望のＲＦ電圧における電圧減少などのように原因不明のＲＦ電圧減少を示させることができる。
【００２６】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、図４Ｂに示す波形のＦＦＴプロットを示す。ＦＦＴプロットは、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ株式会社から利用できるＭａｔｌａｂソフトウエアを用いて生成された。しかしながら、ＦＦＴを生成する他の方法も用いうることは当業者に理解できるであろう。図５ＡのＦＦＴプロットは、アーク現象の前の図４Ｂの波形の周波数成分を表している。図５ＢのＦＦＴプロットは、アーク現象中の図４Ｂの波形の周波数成分を表している。
【００２７】
ＦＦＴは、３ないし５のＲＦサイクルの間にウインドウサイズをスライドさせながら生成した。高調波の振幅同様、信号の最大振幅のキャプチャを行うために、ピーク検出機能を用いた。ＦＦＴ波形から、電圧信号振幅における最初のシフトと一致する高調波が明らかになる。図５Ｂに示すように、アーク時には、１３．５６ＭＨｚにおいてある大きさの第３高調波が認められるが、図５Ａからわかるように、アークの前には認められない。それゆえ、図５Ａと図５Ｂとからわかるように、図３の方法においてＦＦＴを用い、基本周波数またはそれより大きい周波数成分の大きさを判断することによって、プラズマ室５６でのアークを検出することができる。
【００２８】
図６を参照して、基本波、第２高調波、第３高調波、第４高調波の周波数のピークの大きさを、ＦＦＴウインドウのインターバルの関数として示す。プラズマアークは、およそ５０番目のＦＦＴウインドウからおよそ１００番目のＦＦＴウインドウまでで発生する。第１のプロット１２０は、基本周波数のピーク振幅が、アークに対応する期間１２２の間に低下することを示している。第２のプロット１２４は、第２高調波の周波数のピーク振幅が、やはりアークに対応する期間１２２の間に低下することを示している。第３のプロット１２６は、第３高調波の周波数のピーク振幅が、アークの始まり１２８と終わり１３０とに劇的にスパイク型になることを示している。第４のプロット１３２は、第４高調波の周波数のピーク振幅が、アークの始まり１２８に劇的にスパイク型になることを示している。ＲＦ解析器５４は、プロット１２０、１２４、１２６、および／または１３２で示される１つまたはそれより多いスパイクおよび／または低下を検出することによって、アークを検出することができる。
【００２９】
図７を参照して、プロット１４０は、位相検出器の出力信号１４２を示している。位相検出器は、ＲＦ解析器５４に備えることができ、ＲＦ電圧の位相を検出する。プロット１４０の縦軸は基本周波数の位相を表す。縦軸には、所定の第１の位相閾値１４６と所定の第２の位相閾値１４４も示している。プロット１４０の横軸は時間を表す。
【００３０】
位相検出器は、出力信号１４２が降下して第１の閾値１４４を横切るときにアークが始まることを示す。位相検出器は、出力信号１４２が降下して第２の閾値１４６を横切るときにアークが終わることを示す。所定の第１および第２の閾値１４４、１４６の値は、出力信号１４２をアークの始まりと終わりとに関連づけることによって、実験的に決めることができる。
【００３１】
図８を参照して、第１のプロット１５０は、ハイパスフィルタ処理の前のＲＦ電圧信号の包絡線を示す。第１のプロット１５０は、ハイパスフィルタ処理の後のＲＦ電圧信号の包絡線を示す第２のプロット１５２と時間的に関連づけられている。両プロット１５０・１５２の縦軸は電圧を表す。両プロット１５０・１５２の横軸は時間を表す。
【００３２】
ハイパスフィルタは、ＲＦ信号において、アーク中の変化率が最も大きい高調波を分離する。実施形態によっては、ハイパスフィルタは、６次の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタとすることができる。実施形態によっては、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、第２高調波周波数より大きく、第３高調波周波数より小さい。ハイパスフィルタは、ＲＦ解析器５４にて実行することができる。
【００３３】
第１のプロット１５０はＲＦ信号電圧の包絡線を示しており、期間１５６中にアークが発生している。第２のプロット１５２は、アークの始まりと一致するスパイク１５８を示している。したがって、ＲＦ解析器５４において、フィルタ処理されたＲＦ電圧に基づいて、閾値振幅を超えたスパイク１５８を監視することによって、アークを検出することができる。
【００３４】
スパイク１５８に対する閾値振幅は、フィルタ処理されたＲＦ電圧信号の信号対雑音比に基づいて、あるいは、フィルタ処理されていない電圧とフィルタ処理された電圧との比に基づいて、あるいはその他に基づいて、決定することができる。信号対雑音比、および、フィルタ処理された電圧とフィルタ処理されていない電圧との比の、両方を用いることで、プラズマ内のノイズフロアインピーダンスシフトを明らかにすることができるので、誤ったアークトリガのおそれを減少させることができる。
【００３５】
スパイク１５８の検出の前にＲＦ信号電圧をアナログハイパスフィルタでフィルタ処理するようにすることもできる。図９は、アナログハイパス修正チェビシェフフィルタで処理した後のＲＦ信号電圧の包絡線を示す。ＲＦ解析器５４は、デジタル化された信号においてスパイク１５８を検出することができ、プラズマ室５６にアークがあることを示すことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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