(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一伝送手段上に複数の周波数で複数の電力出力を発生するための複数の発生手段であって、該複数の電力出力の各々が関連する特性を有する複数の発生手段と、
前記複数の電力出力の前記関連する特性を検出するための共通の検出手段であって、該共通の検出手段が第１の周波数で第１の発生出力の前記関連する特性を検知し、そして第２の周波数に自動的に切り替えて、該第２の周波数で第２の発生出力の前記関連する特性を検知するための手段を含む共通の検出手段と、
を具備する無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２】
前記無線周波エネルギー特性測定装置を用いる工業用無線周波処理システムが半導体処理システムを含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項３】
前記無線周波エネルギー特性測定装置を用いる工業用無線周波処理システムが光ディスク処理システムを含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項４】
前記複数の電力出力の前記関連する特性が電圧、電流及び位相を含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項５】
前記複数の電力出力を前記単一伝送手段上に結合するための、前記複数の発生手段に接続された結合手段を更に含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項６】
前記複数の発生手段が２つの発生手段を含み、前記複数の周波数が２つの周波数を含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項７】
前記複数の周波数が異なった周波数である請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項８】
前記複数の周波数の１つが２ＭＨｚを含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項９】
前記複数の周波数の１つが２７ＭＨｚを含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項１０】
前記複数の周波数が第１及び第２の周波数を含み、該第２の周波数が該第１の周波数の調波成分である請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項１１】
前記共通の検出手段から供給されたデータを格納するための該共通の検出手段に接続された記憶装置を更に含み、該共通の検出手段が、第１の周波数で第１の発生電力出力の前記の検知された関連する特性の値を、該検知された値をデータとして格納するための前記記憶手段へ伝送するための手段を含む請求項１に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項１２】
供給される無線周波エネルギーの特性測定方法であって、
第１の周波数で１つの伝送手段上に、関連する特性を有する第１の電力出力を発生することと、
第２の周波数で前記伝送手段上に、関連する特性を有する第２の電力出力を発生することと、
前記伝送手段上の前記関連する特性を前記第１の周波数で検知することと、
前記第２の周波数に自動的に切り替えることと、
前記第１の周波数を検知するために使用される共通の検知手段を使用して前記第２の周波数で前記伝送手段上の前記関連する特性を検知することと、
を含む無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１３】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法を用いる無線周波処理システムが半導体処理システムを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１４】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法を用いる無線周波処理システムが光ディスク処理システムを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１５】
前記関連する特性が電圧、電流、及び位相を含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１６】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法がさらに、前記第１及び第２の電力出力を前記の単一の伝送手段上に結合するステップを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１７】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法がさらに、前記第１の周波数での前記の第１の発生電力出力の前記の検知された関連する特性を格納するステップを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１８】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法がさらに、前記第２の周波数での前記の第２の発生電力出力の前記の検知された関連する特性を格納するステップを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項１９】
前記第１の周波数と前記第２の周波数とが異なっている請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項２０】
前記第１の周波数が２ＭＨｚを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項２１】
前記第２の周波数が２７ＭＨｚを含む請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項２２】
前記第２の周波数が前記第１の周波数の調波成分である請求項１２に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項２３】
供給される無線周波エネルギーの特性測定装置であって、
複数の周波数で単一の伝送手段上に複数の電力出力の各々が関連する特性を有する該複数の電力出力を発生するための複数の発生手段と、
前記複数の周波数にチューニングするための複数のチューニング手段と、
前記複数のチューニング手段の１つを選択し、該選択されたチューニング手段の周波数で前記複数の電力出力の前記関連する特性を検出するための共通の検出手段と、
を具備する無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２４】
前記無線周波エネルギーの特性測定装置を用いる無線周波処理システムが半導体処理システムを含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２５】
前記無線周波エネルギーの特性測定装置を用いる無線周波処理システムが光ディスク処理システムを含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２６】
前記複数の電力出力の前記関連する特性が電圧、電流、及び位相を含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２７】
前記無線周波エネルギーの特性測定装置がさらに、前記複数の電力出力を前記単一の伝送手段上に結合するための前記複数の発生手段に接続された結合手段を含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２８】
前記複数の発生手段が２つの発生手段を含み、前記複数の周波数が２つの周波数を含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項２９】
前記複数の周波数が異なった周波数である請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項３０】
前記複数の周波数の１つが２ＭＨｚを含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項３１】
前記複数の周波数の１つが２７ＭＨｚを含む請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項３２】
前記複数のチューニング手段の１つが前記複数の周波数の１つの調波周波数にチューニングされる請求項２３に記載の無線周波エネルギー特性測定装置。
【請求項３３】
前記無線周波エネルギーの特性測定装置がさらに、前記共通の検出手段から供給されるデータを格納するための該共通の検出手段に接続された記憶手段を含み、該共通の検出手段が第１の周波数での第１の発生電力出力の前記の検知された関連する特性の値を伝送するための手段を含む請求項２３に記載の無線周波エネルギーの特性測定装置。
【請求項３４】
供給される無線周波エネルギーの特性測定方法であって、
第１の周波数で１つの伝送手段上に、関連する特性を有する第１の電力出力を発生することと、
第２の周波数で前記伝送手段上に、前記関連する特性を有する第２の電力出力を発生することと、
前記第１の周波数に第１のチューニング手段をチューニングすることと、
前記第２の周波数に第２のチューニング手段をチューニングすることと、
前記チューニング手段の１つを選択することと、
前記選択されたチューニング手段に関連する前記周波数で前記伝送手段上の前記関連する特性を検知することと、
を含む無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項３５】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法を用いる無線周波処理システムが半導体処理システムを含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項３６】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法を用いる無線周波処理システムが光ディスク処理システムを含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項３７】
前記関連する特性が電圧、電流、及び位相を含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項３８】
前記無線周波エネルギーの特性測定方法がさらに、前記複数の電力出力を前記単一伝送手段上に結合するステップを含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項３９】
前記第１の周波数での前記第１の発生電力の前記検知された関連する特性を記憶するステップを更に含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項４０】
前記第２の周波数での前記第２の発生電力の前記検知された関連する特性を記憶するステップを更に含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項４１】
前記第１及び第２の周波数が異なっている請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項４２】
前記第１の周波数が２ＭＨｚを含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項４３】
前記第２の周波数が２７ＭＨｚを含む請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【請求項４４】
前記第２の周波数が前記第１の周波数の調波周波数である請求項３４に記載の無線周波エネルギーの特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマチャンバ（plasma chamber）におけるデータ測定に関する。更に詳しく言えば、本発明はプラズマチャンバにおける異なった周波数の多変数の測定に関する。
【０００２】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】
プラズマ発生を伴う通常の応用においては、電力発生器からプラズマチャンバに入る電圧、電流、及び位相をモニタすることがしばしば必要である。さらに、多くの通常のプラズマ発生の応用では２つあるいはそれ以上の電力発生器が使用され、これらの電力発生器は異なった周波数で電力を発生する。これらの通常の電力発生器は２ＭＨｚと２７ＭＨｚで電力を供給するのが典型的であろう。
【０００３】
上記のチャンバに供給される電圧、電流、及び位相を測定するために、無線周波数（ＲＦ）プローブ（Radio Frequency probe)として知られている装置を使用することが必要なことが往々にしてある。しかしながら、このＲＦプローブは寸法が大きく高価であるために、異なった周波数に対してプローブを１個だけを使って上記パラメータを測定することが望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施例においては、工業用無線周波処理システム（industrial radio frequency processing system）において配送される無線周波エネルギー（radio frequency energy）の特性を測定するための１つの装置が開示されている。この装置は単一の伝送線（single transmission line）上に複数の周波数で複数の電力出力を発生するための複数の発生器と、
上記の複数の出力の関連する特性を検出するための検出器であって、第１の周波数で第１の発生出力の関連する特性を検知し、第２の周波数に代えて(alternating)、その第２の周波数で第２の発生出力の関連する特性を検知するための１つの検出器と、を含む。
【０００５】
本発明の第２の実施例においては、工業用無線周波処理システムにおいて配送される無線周波エネルギーの特性を測定するための１つの方法が開示されている。この方法は、第１の周波数で１つの伝送線上に出力される第１の電力を発生することと、第２の周波数で上記の伝送線上に出力される第２の電力を発生することと、上記の第１の周波数で上記の伝送線上の関連する特性を検知することと、上記の第２の周波数に切り替えて(switching)、上記の第１の周波数を検知するための共通の検知手段を用いて上記の第２の周波数で上記の伝送線上の関連する特性を検知することと、を含む。
【０００６】
本発明の第３の実施例においては、工業用の無線周波処理システムにおいて配送される無線周波エネルギーの特性を測定するための別の装置が開示されている。この装置は、単一の伝送線上に複数の電力出力を発生するための複数の発生器と、複数の周波数に同調させる(tuning)ための複数のチューナ(tuner)と、上記の複数のチューナの１つを選択し、その選択されたチューニング手段の周波数で上記の複数の出力の関連する特性を検出するための１つの検出器と、を含む。
【０００７】
本発明の第４の実施例においては、工業用の無線周波処理システムにおいて配送される無線周波エネルギーの特性を測定するための別の方法が開示されている。この方法は、第１の周波数で１つの伝送線上に第１の電力出力を発生することと、第２の周波数で上記の伝送線上に第２の電力出力を発生することと、第１のチューナを上記の第１の周波数にチューニングさせることと、第２のチューニング手段を上記の第２の周波数にチューニングすることと、上記チューニング手段の１つを選択することと、その選択された周波数に関連する周波数で上記の伝送線上の関連する特性を検知することと、を含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
今、図面を詳細に、まず最初に図１を参照すると、本発明による好適実施例のシステム構成の全体の概略が示されている。本発明は、工業用無線周波処理システムにおいて配送される無線周波エネルギーの特性を測定するために使用することができる。１つの好適実施例では、プラズマチャンバのような、工業用半導体処理システムにおいて使用できる。しかしながら、無線周波特性の測定を必要とする事実上任意の応用でも使用できる。例えば、本発明は光ディスクの製造においても使用できる。
【０００９】
図１に示す構成には、出力経路(output path)１６５に沿っての第１の周波数での電力の出力のための第１の発生手段（generating means）１００と、別の出力経路１６０に沿っての第２の周波数での電力の出力のための第２の発生手段１１０と、経路１６０と１６５からの２つの出力電力を結合するための結合手段（combining means）１２０と、上記の発生手段からの電力出力の与えられた周波数での電圧、電流、及び位相のような特性を検出するための検出手段１３０と、この検出手段１３０からのデータを受信し格納するための記憶手段１８０及びコンピュータ１９０と、プラズマチャンバ１５０とが含まれる。発生手段１００、１１０、結合手段１２０、検出手段１３０、記憶手段１８０、コンピュータ1９０及びプラズマチャンバ１５０は従来の適当な商業的に入手可能な任意の市販のコンポーネントであってよい。例えば、発生手段１００，１１０はＥＮＩ（本出願人）から入手できるＲＦ発生器、モデル番号ＯＥＭ−１２ｂのような任意の適当な商業的に入手可能な無線周波発生器（radio frequency generator）でよい。結合手段１２０は単一電力線上に複数の周波数（multiple frequencies）で無線周波エネルギーを結合することができる任意の適当な商業的に入手可能な電子回路でよい。例えば、商業的に入手可能なハイパス／ローパス組合せフィルタが使用できる。記憶手段１８０は検出手段１３０からのデータ出力を格納することができる、任意の磁気式、光学式（ＤＶＤ−ＲＡＭやＣＤＲのような）、半導体式、あるいはその他のタイプの通常の記憶装置でよい。同様に、コンピュータ１９０は検出手段１３０とインターフェースで接続可能な任意の商業的に入手可能なコンピュータでよい。
【００１０】
更に、記憶手段１８０とコンピュータ手段１９０は、コンピュータに接続されたディスクアレー（disk array）のような別々のユニットであっても良いし、あるいは受け入れ可能な記憶媒体を備えたコンピュータのような単一ユニットであっても良い。検出手段はＥＮＩから入手可能なＶ／Ｉプローブあっても良い。プラズマチャンバ１５０は、Lam Research、あるいはApplied Materialsから入手可能なような任意の適当な商業的に入手可能なプラズマチャンバであって良い。伝送手段１７０は発生手段からの電力出力を伝送するための任意の適当な手段であって良く、例えば、電力線あるいは５０オームの同軸ケーブルであって良い。
【００１１】
上述のように、伝送手段１７０上には複数の周波数が存在するけれども、１個のＲＦプローブのみを使用してプラズマチャンバに供給される位相、電圧、及び電流を検出することが望ましいといえる。
したがって、図２に示した方法は、図１の単一の検出手段１３０が１つより多い周波数での電圧、電流、及び位相を測定することができるようにするものである。これは、まず第１の周波数で電圧、電流、及び位相を測定し、このデータを記憶装置１８０上に格納し、次に共通の検出手段１３０の周波数を第２の周波数の切り替えて、この第２の周波数で電圧、電流、及び位相を測定し、そのデータを記憶手段１８０上に格納することによって、成し遂げるのが好ましい。２つより多い周波数でデータを集めることが望ましい場合は、本方法が感心のある周波数のすべてにわたって同じ順序で繰り返されることになろう。
【００１２】
図２に示したように、本発明のこの好適な方法は以下の幾つかのステップを含む。先ず第１に、ステップ２００で、データは第１の周波数で検出手段１３０から検出される。このデータはプラズマチャンバに供給される無線周波エネルギー（ＲＦエネルギー）に関連する任意のデータであって良い。例えば、このデータは供給電圧、電流、及び位相であって良い。次に、ステップ２１０で、このデータは検出手段１３０から記憶手段１８０に伝送される。より明確に言えば、Ｖ／Ｉプローブが使用されるときは、このデータはＶ／Ｉプローブの分析電子装置（analysis electronics）の一部のＲＡＭに先ず格納され、それからシリアルリンクを介して記憶手段１８０に伝送される。Ｖ／Ｉプローブ内にあるＲＡＭのサイズに応じて、これは他の周波数の取得中あるいはその後で行なわれても良い。ステップ２２０で、伝送されたデータはコンピュータ１９０で使用するために検出手段１３０にインターフェースで接続された記憶手段１８０上に格納される。
【００１３】
次に、ステップ２３０で、検出手段１３０は第２の周波数に切り替えられ、このプロセスはステップ２００に戻ることによって繰り返される。第２の周波数で受け取ったデータは記憶手段１８０の第２の記憶場所に格納され、検出手段１３０は再び第１の周波数に切り替えて戻される（switch back）。上述のように、２つの周波数より多い周波数でデータを集めることが望まれる場合は、本方法が、最初に戻る前に関心のある周波数の全てにわたって同じ順序で繰り返されることになろう。
【００１４】
格納されたデータ点(data points)は、それからコンピュータ１９０あるいは本発明のシステムに通常に接続される他の通常のコンピュータ（図示なし）上にプロットあるいはディスプレーに表示することができる。この方法により、各周波数に対して別個の検出手段を必要とすることなしに、単一の検出手段１３０によって２つの異なった周波数で効率的に電流、電圧、及び位相をモニタすることができることになる。
【００１５】
今度は図３に転ずると、本発明の代替実施例が示されている。この実施例では、複数の発生手段３００，３１０及び３１５が結合手段３２０に給電する。この実施例では検出手段３３０は第１の周波数でプラズマチャンバ３５０に供給されるＲＦエネルギーに関連するデータを測定する。このデータは供給電圧、電流、及び位相を含むことができる。このデータは格納され、そして検出手段３３０は第２の周波数に切り替えられる。これが全ての周波数にわたって一巡されるまで繰り替えされ(cycled through)、その時点で、検出手段３３０は第１の周波数にまた切り替えられて戻る。
【００１６】
この方法はまた基本周波数（base frequency）の異なった調波成分(harmonics)でデータを集める事が望まれる状態においても使用することができる。従って、検出手段は発生手段３００，３１０，３１５によって発生されているよりもっと多くの周波数でプラズマチャンバに供給されるＲＦエネルギーに関連するデータを検出することに実際はなり得るであろう。例えば、もし２つの基本波周波数のみ、即ち、２ＭＨｚと２７ＭＨｚのみが発生されているとすると、例えば４ＭＨｚ，８ＭＨｚ，５４ＭＨｚ，及び８１ＭＨｚのような発生周波数の調波成分でデータを検出することが望まれるかもしれない。
【００１７】
図４はまた別の本発明の実施例を示す。この実施例では、複数のチューニング手段（multiple tuning means）４３１，４３２、及び４３３が単一の検出手段４３０と関連して使用される。この実施例においては３つのチューニング手段が示されているが、任意の数のチューニング手段が使用されてもよい。存在する各発生手段４００，４１５，４１０に対して、あるいは各周波数に対してデータが収集されるべきであり、このため、チューニング手段４３１，４３２及び４３３が線路４７０に取り付けられる。これらのチューニング手段の各々は１つの発生手段が動作している周波数、あるいはデータが収集されるべき周波数にチューニングされる。指定の周波数でデータを検出するために、検出手段４３０は所望のチューニング手段に切り替わる。
【００１８】
同様に、本発明の別の実施例では、任意の数のチューニング手段が任意の数の発生手段と関連して使用される。チューニング手段はそのとき任意の所望の周波数にチューニングされる。例えば、チューニング手段は発生手段によって発生された周波数の任意の調波にチューニングされても良い。例えば、２つの周波数、即ち、２ＭＨｚと２７ＭＨｚのみが発生されている場合の場合，４ＭＨｚ，８ＭＨｚ，５４ＭＨｚ、及び８１ＭＨｚのような発生周波数の調波成分でデータを検出することが望ましいかも知れない。
【００１９】
本発明を上記の本発明の実施例に関して述べたが、本発明にはこれらの実施例そのものに限定されるものではないことは理解されよう。むしろ、添付の特許請求範囲から引き出される本発明の範囲と精神から逸脱することなしに多くの変形や変更があることが当業者に示されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一般的なブロック図である。
【図２】本発明のシステムのフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の第１の代替実施例のブロック図を示す図である。
【図４】本発明の第２の代替実施例のブロック図を示す図である。
【符号の説明】
１００，１１０，３００，３１０，３１５，４００，４１０，４１５…無線周波電力発生手段
１６０，１６５，３５０，３６５，４５０，４６５…出力経路
１２０，３２０，４２０…結合手段
１７０，３７０，４７０…伝送手段
１３０，３３０，４３０…検出手段
１８０，３８０，４８０…記憶手段
１９０，３９０，４９０…コンピュータ
４３１，４３２，４３３…チューニング手段
１５０，３５０，４５０…プラズマチャンバ
【図１】
0005021121.tif 000002
【図２】
0005021121.tif 000003
【図３】
0005021121.tif 000004
【図４】
0005021121.tif 000005