"プラズマチャンバ内のプラズマエクスカーションを検出するための方法であって、プラズマ処理中に前記プラズマチャンバ内の高周波RF電源用電極からバイアス電圧を直接検知することと、複数のアナログフィルタを用いて前記バイアス電圧をフィルタリングして、出力電圧信号を得ることと、前記出力電圧信号を、プラズマエクスカーション事象を表す既定電圧値と比較することと、前記出力電圧信号が前記既定電圧値を超える場合にアラーム信号を生成することとを含む方法。前記バイアス電圧のフィルタリングの前に、分圧器を用いて前記バイアス電圧を低減することを更に含む、請求項1に記載の方法。前記バイアス電圧をフィルタリングすることは、約250Hz~約50kHzの周波数のみを通すように構成されたバンドパスフィルタに前記バイアス電圧を通すことを含む、請求項2に記載の方法。前記バイアス電圧をフィルタリングすることは、前記バイアス電圧を、低域周波数通過フィルタ及び高域周波数通過フィルタに連続的に通すことを含む、請求項2に記載の方法。前記低域周波数通過フィルタは約55kHzより低い周波数を通すように構成されており、前記高域周波数通過フィルタは約230Hzより高い周波数を通すように構成されている、請求項4に記載の方法。前記出力電圧信号を得る前に、前記バイアス電圧を複数のノッチフィルタ及びローパス周波数フィルタに通して、フィルタリングされた直流バイアス電圧信号を得ることを更に含み、前記ローパス周波数フィルタは50kHzより低い周波数を通すように構成されている、請求項2に記載の方法。データ取得モジュールを用いて前記出力電圧信号を絶えず収集することを更に含む、請求項1に記載の方法。アラーム信号が生成されるときにのみ、データ取得モジュールを用いて前記出力電圧信号を収集することを更に含む、請求項1に記載の方法。プラズマチャンバ内のプラズマエクスカーションを検出するためのシステムであって、1つ又は複数の電圧プローブであって、各電圧プローブが、プラズマチャンバ内の高周波電極に付着して、プラズマ処理中の前記高周波電極のバイアス電圧を検知するように構成されている、1つ又は複数の電圧プローブと、プラズマエクスカーション検出ユニットとを備えており、前記プラズマエクスカーション検出ユニットは、1つ又は複数のエクスカーション検出モジュールであって、各エクスカーション検出モジュールが、前記1つ又は複数の電圧プローブのうちの1つから前記バイアス電圧を受け取るように構成され、前記バイアス信号をフィルタリングして出力電圧信号を得るように配置された複数のアナログフィルタを備え、更には、前記出力電圧信号を既定電圧信号と比較して、前記出力電圧信号が前記既定電圧信号を超える場合にアラーム信号を生成するように構成されたコンパレータを備えている、1つ又は複数のエクスカーション検出モジュールと、前記既定電圧信号をホストコントローラから受け取るように構成され、且つ前記アラーム信号を前記ホストコントローラに送信するように構成された1つ又は複数の接続ポートと、前記1つ又は複数のエクスカーション検出モジュールの各々から前記出力電圧信号を収集するように構成され、且つデータロギング及び診断システムに転送するように構成されたデータ取得モジュールとを備えている、システム。前記1つ又は複数の電圧プローブの各々は、160°Cまでの温度に耐えるように構成されている、請求項9に記載のシステム。前記1つ又は複数の電圧プローブの各々は、約100:1の比まで前記バイアス電圧を低減するように構成された電圧低減器を備えている、請求項10に記載のシステム。前記エクスカーション検出モジュールの各々は、約250Hz~約50kHzの周波数を通すように構成されたバンドパスフィルタを備えている、請求項9に記載のシステム。前記エクスカーション検出モジュールの各々は、低域周波数通過フィルタ及び高域周波数通過フィルタを備えている、請求項9に記載のシステム。前記低域周波数通過フィルタは約50kHzより低い周波数を通すように構成されており、前記高域周波数通過フィルタは約250Hzより高い周波数を通すように構成されており、前記エクスカーション検出モジュールの各々は、前記出力電圧信号を得る前に、フィルタリングされた直流バイアス電圧信号を得るように構成された複数のノッチフィルタ及びローパス周波数フィルタを備えている、請求項13に記載のシステム。別々の高周波電極に取り付けられた少なくとも2つの電圧プローブを備えている、請求項9に記載のシステム。本発明は、プラズマ処理チャンバのRF電源電極上の直流DCバイアス電圧を直接監視することによって、プラズマ処理中のアーク、マイクロアーク又は他のプラズマ不安定性などのプラズマエクスカーションを検出するためのシステム及び方法を提供する。監視されるDCバイアス電圧は、その後、一連のアナログフィルタ及び増幅器に通され、プラズマエクスカーション信号が与えられる。プラズマエクスカーション信号は既定値と比較され、プラズマエクスカーション信号が既定値を超えた時点で、アラーム信号が生成される。その後、操作者に警告することができ、且つ/又は処理システムを停止できるように、アラーム信号がシステムコントローラにフィードバックされる。特定の実施形態では、単一の検出制御ユニットによって複数の処理領域を監視することができる。図1は、本発明を用いることができるPECVDチャンバ100の概略的な断面図である。PECVDチャンバ100は、側壁102と、底壁104と、チャンバ蓋106とを含み、それにより累積的に処理領域108を画定する。ガス分配システム110はチャンバ蓋106を貫通して配置され、処理領域108にガスを供給する。ガス分配システム110は、ガス注入口114を有するガスボックス112を含み、ガス注入口は前駆体源111から処理ガスを受け取り、処理ガスをガスボックス112に導入する。ガス分配システム110は、ガスボックス112からの処理ガスを処理領域108に分配するための複数のガス通路118を有するシャワーヘッド116も含む。ガス分配システム110は、処理ガスを所望の温度まで加熱するために、環状の抵抗ヒータなどのガスボックスヒータ120も含むことができる。シャワーヘッド116は、処理領域108内のプラズマ形成を容易にするために、シャワーヘッド116に電気エネルギーを供給するRF電源122に結合される。したがって、シャワーヘッド116は、上側電源用電極としての役割を果たす。RF電源122とシャワーヘッド116との間に自動調整RF整合回路網124が配置される。一実施形態では、RF電力は約13.56MHzの周波数において供給される。底壁104は、ペデスタルヒータ130を支持する心棒128のための通路126を画定する。ペデスタルヒータ130は、処理領域108において基板101を支持するように構成される。ペデスタルヒータ130は、その中に埋め込まれるグランドメッシュ132を含み、グランドメッシュはRFグランドに接続される。したがって、グランドメッシュ132は、シャワーヘッド116とペデスタルヒータ130との間の処理領域108においてプラズマ形成を容易にするグランド電極としての役割を果たす。また、ペデスタルヒータ130は、基板101を所望の処理温度まで加熱する、抵抗加熱素子などの1つ又は複数の加熱素子134も含む。中央処理装置CPU152、メモリ154、支持回路156を含む制御システム150が、チャンバ100の種々の構成要素に結合され、チャンバ100内の処理の制御を容易にする。メモリ154は、チャンバ100又はCPU152に対してローカルに、又はリモートに配置される、ランダムアクセスメモリRAM、リードオンリーメモリROM、フロッピィディスク、ハードディスク又は任意の他の形のデジタル記憶装置などの任意のコンピュータ可読媒体とすることができる。支持回路156は、従来通りにCPU152を支持するためにCPU152に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力/出力回路及びサブシステム等を含む。CPU152によって実行されるときに、メモリ154内に記憶されるソフトウェアルーチン又は一連のプログラム命令によって、チャンバ100はその中でプラズマ処理を実行する。本発明から恩恵を受けることができる堆積チャンバは、炭素をドープされた酸化シリコン、シリコン含有膜、アドバンスドパターンドフィルムadvancedpatteredfilm:APFを含む他の誘電体材料などの酸化物を堆積するように構成されるチャンバを含む。堆積チャンバの一例は、SantaClara、CaliforniaのAppliedMaterials,Inc.から市販されるPRODUCER登録商標チャンバである。PRODUCER登録商標チャンバは、炭素をドープされた酸化シリコン及び他の材料を堆積するために用いることができる2つの分離した処理領域を有するPECVDチャンバである。本発明のために有用な例示的なチャンバの更なる詳細は、米国特許第5,855,681号に記述されており、その特許は参照により本明細書に援用される。チャンバ100は概略的にPECVDチャンバとして示されるが、本発明の使用は、プラズマエッチング又はPVDチャンバなどの他のチャンバに関しても同じく有効である場合がある。図2は、本発明の一実施形態による、電圧に基づくプラズマエクスカーション検出回路200の概略的なブロック図である。検出回路200は高電圧プローブ202を含み、高電圧プローブは、図1に示されるPECVDチャンバ100内のシャワーヘッド116など、プラズマチャンバ206内の上側電源用電極204に直接取り付けられる。電圧プローブ202は、チャンバ206内のプラズマ処理中に電源用電極204において電圧を直接検出するために、電源用電極204に直接結合される。電源用電極204において電圧を直接検出することによって、先に論じられたような従来技術の技法である、RF電力発生器又はRM整合回路網図1において、又はその付近で検出するのとは対照的に、プラズマエクスカーション検出をはるかに高感度に検出できるようになる。例えば、電源用電極204は、その大きなサイズ、及びチャンバ206内のプラズマに対する位置のゆえに、従来のシステム及び方法を用いて通常検出できない、チャンバ206内のマイクロアークなどの非常に小さな電磁グリッチを捕捉する大きなアンテナのように動作する。一実施形態では、電圧プローブ202は、電源用電極204における温度に耐えるために、約160°Cまで、且つそれを超える温度に耐えるように適合される。電圧プローブ202は、電源用電極204において検出された高い電圧を下流の機器類において使用するのに適した±15Vの範囲内に変換するために、100:1分圧器などの分圧器を用いて構成することができる。次に、低減された電圧はRFフィルタ208例えば、約70kHzを超えるブロック周波数によってフィルタリングされ、DCバイアス信号が与えられ、その信号は数RFサイクルにわたって平均された電圧プローブ202からの電圧と定義される。次に、DCバイアス信号は、計測増幅器などの差動増幅器210によって増幅される。差動増幅器210の非反転端子はDCバイアス信号に接続され、差動増幅器210の反転端子は図2に示されるチャンバグランドに接続される。差動増幅器210において、差動増幅器210の非反転端子及び反転端子上に存在する場合がある同相雑音例えば、RFによって誘発された雑音が除去される。差動増幅器210の後方に高速バッファ212が配置され、回路200内の信号処理の次のステージのための分離及び信号中継バッファリングの両方を提供する。次に、高速バッファ212からのDCバイアス信号は、1つ又は複数のノッチフィルタ214に通される。一実施形態では、ノッチフィルタ214は60Hzノッチフィルタである。一実施形態では、ノッチフィルタ214は50Hzノッチフィルタである。代替的には、ノッチフィルタ214は、60Hzノッチフィルタ及び50Hzノッチフィルタの両方を含むことができる。電源用電極204は大きな受信用アンテナのように動作するので、その電極は、図1のチャンバ100内に示されるガスボックスヒータ120又はペデスタルヒータ130など、チャンバ206内に存在するヒータからの望ましくない60Hz北アメリカ又は50Hzヨーロッパ/日本雑音を直接捕捉する。この望ましくない雑音は、DCバイアス信号に渡され、1つ又は複数のノッチフィルタ214によって除去される。フィルタリングされたDCバイアス信号は、その後、4次ローパスフィルタ約50kHzを超えるブロック周波数などのローパスフィルタ216及び増幅器218に通され、フィルタリングされたDCバイアス出力信号220を与えることができる。フィルタリングされたDCバイアス出力信号220は、元のDCバイアス信号を可視化するための中間診断信号を与えることができる。一実施形態では、1つ又は複数のノッチフィルタ214からのDCバイアス信号は高速バッファ222に転送することができ、その高速バッファは、後の信号処理のための分離及び信号バッファリングを提供する。その後、DCバイアス信号は、4次ローパスフィルタなどのローパルフィルタ224に通され、そのローパスフィルタは、ローパスフィルタ216例えば、約250Hzを超えるブロック周波数よりも著しく低く構成される。ローパスフィルタ224を通った後に、その信号は増幅器226によって増幅され、遅いDCバイアス出力信号228を与える。遅いDCバイアス出力信号228は、低速ドリフトDCバイアスレベルを可視化するための中間診断信号を与えることができる。アークなど、チャンバ206内のプラズマエクスカーションが、電源用電極204を通して電圧プローブ202によって受けられる。プラズマアークはDCバイアス信号内にスパイクすなわち、交流AC成分を生成する。チャンバ206内のプラズマ不安定性に対応するこれらのスパイクに関して、フィルタリングされたDCバイアス出力信号220を監視することができる。しかしながら、電源用電極204は、加熱素子のオン/オフ切替など、チャンバ206内で生成される他のAC成分も捕捉する。したがって、生DCバイアス内のこれらの付加的なAC成分は、フィルタリングされたDCバイアス出力220内にも現れる場合があり、プラズマ不安定性の検出を見分けるのを難しくする。それゆえ、更に信頼の高いプラズマエクスカーション検出のためには更なるフィルタリングが必要とされる。一実施形態では、1つ又は複数のノッチフィルタ214からのDCバイアス信号は、更なる信号処理の前に、分離及び信号バッファリングのために高速バッファ230に渡される。その後、DCバイアス信号は、例えば約10μs~約1msの時間スケールで、高速プラズマエクスカーション事象を検出するために特に設計された通過帯域を有するアナログバンドパスフィルタ232を通る。例えば、バンドパスフィルタ232の通過帯域は、約250Hzの低域カットオフ及び約50kHzの高域カットオフを有することができる。その後、DCバイアス信号はハイパスフィルタ234及び増幅器236を通って、エクスカーション出力信号238を与える。ハイパスフィルタ234は更なるACカップリングを与え、増幅器236において増幅する前に任意のDCオフセットを除去する。このように、このエクスカーション出力信号238は、チャンバ206内のAC雑音からの歪みを伴うことなく、DCバイアス内の任意のスパイクが明瞭に検出可能であるように更にフィルタリングされた信号を与える。それゆえ、エクスカーション出力信号238を用いて、アーク又はマイクロアークなど、チャンバ206内の任意のエクスカーション、すなわち、プラズマ不安定性を検出することができる。一実施形態では、エクスカーション出力信号238はコンパレータ240に給送され、コンパレータにおいて、エクスカーション出力信号238の値が、例えばユーザによって供給されるか又は制御システム150図1内にプログラミングされる値である、既定値239と比較される。エクスカーション出力信号238が非常に短い時間例えば、1ms内に既定値239を超える場合には、コンパレータ240は信号をアナログ/デジタルコンバータ242に渡し、スパイク又はプラズマエクスカーションを知らせるデジタルアラーム信号244が生成される。アラーム信号244は、制御システム150にフィードバックされ、操作者に警告することができ、且つ/又は処理システムを停止することができる。図3は、上記の検出回路200を用いるプラズマエクスカーション検出システム300の一実施形態の概略的なブロック図である。図3に示されるエクスカーション検出システム300は、上記のPRODUCER登録商標チャンバなど、2つの処理領域が監視されることになる実施形態とともに用いるためのものである。しかしながら、単一の処理領域の応用形態にも同じく適用可能である。監視されることになる複数の処理領域を有する処理の応用形態では、各処理領域内の電源用電極204は単一の電圧プローブ202によって別々に監視される。各電圧プローブ202は、ケーブル302を介して、RFフィルタ208に接続される。RFフィルタ208それぞれからの電圧信号は検出制御ユニット304に別々に給送され、検出制御ユニットは、監視される処理領域毎に別々の検出モジュール306を含む。検出モジュール306はそれぞれ、後述の図2の枠250及び図7の枠750によって囲まれる回路200の構成要素の全てを含む。検出制御ユニット304は、1つ又は複数の既定値239を受信するための制御システム150への接続308と、各検出モジュール306と制御システム150との間のデジタルアラーム信号244の出力とを含む。さらに、検出制御ユニット304は、データ取得ユニットと、USBポートなどのポート309とを含み、ポートはデータロギング及び診断ソフトウェアを有するパーソナルコンピュータ310に接続することができる。一実施形態では、コンピュータ310は、データ取得ポート309を通して、フィルタリングされたDCバイアス出力信号220、低速DCバイアス出力信号228及びエクスカーション出力信号238のうちの1つ又は複数を絶えず記録する。別の実施形態では、コンピュータ310は、エクスカーション出力信号238が既定値239を超え、対応する検出モジュール306からアラーム信号244が生成されるときに、診断のために、データ取得ポート309を通して、検出モジュール306のうちの1つからフィルタリングされたDCバイアス出力信号220、低速DCバイアス出力信号228及びエクスカーション出力信号238のうちの1つ又は複数を記録するだけである。この機能によって、プラズマ処理中に生成された任意のプラズマエクスカーションの大きさ及び持続時間に関して、自動ロギング及び診断を実行できるようになる。図4A~図4Cは、図2の回路200のコンパレータ240の機能のグラフ表現である。図4Aは、0V~10Vの目盛における既定値239、すなわち、ユーザによってプログラミングされたトリガーレベルのグラフ表現である。この例では、2.5Vの既定値が規定される。この既定値はプロセスレシピに入れられ、システムに単一の正の2.5Vが入れられる場合であっても、±2.5Vの帯域制限として検出制御ユニット304によって解釈される。図4Bは、既定値239が重ねられたエクスカーション出力信号238のグラフ表現である。点405において表されるように、エクスカーション出力信号238は、幾つかの場所において既定値239によって画定される帯域制限を超えるすなわち、2.5Vより大きいか、又は-2.5Vより小さい。図4Cは、エクスカーション出力信号238が、既定値239によって画定される帯域制限を超える点405に対応するアラーム信号244のグラフ表現である。図5は、アーク放電をシミュレートするように意図された処理条件中の生のDCバイアスデータと比較した、回路200から記録されたデータの一例を示す。信号501は、如何なるフィルタリングも用いることなく、電源用電極204から直接取り出された生のDCバイアスデータである。信号502は、フィルタリングされたDCバイアス信号220から出力された対応するデータである。信号503は、エクスカーション出力信号238からの対応するデータである。信号504は、対応するアラーム信号244である。点510における単一のスパイクは、処理中のチャンバ内の物理的なプラズマアークと相関がある。図6は、図5からの点510の拡大図である。図5及び図6を参照すると、生の信号501に関して明らかであるように、生のDCバイアス内の雑音レベルは高い。これは、先に論じられたように、電源用電極204によって捕捉されたRF雑音及び他のAC成分雑音の両方を含む。この雑音は著しい歪みを与え、プラズマエクスカーション又は不安定を正確且つ確実に検出するのを難しくする。信号502は、DCバイアス信号がRFフィルタ208及びノッチフィルタ複数の場合もある214を通してフィルタリングされているので、歪みが著しく小さい。先に論じられたように、信号502において示されるように、ヒータオン/オフ信号などの他のAC成分信号が、フィルタリングされたDCバイアス信号220上に存在する場合があり、プラズマエクスカーションを正確且つ確実に検出するのを難しくする場合もある。信号503、すなわち、エクスカーション出力信号238は概ね歪みがないので、点510におけるスパイクが容易に検出される。この例では、信号503は、約20μs内に、1.0Vの既定値239を十分に超えた。それに応じて、点510において、検出されたプラズマエクスカーションを知らせるために、アラーム信号が生成された。さらに、図6に示されるように、各アラームパルスは一定のパルス幅を有する。したがって、延長された時間にわたってアーク放電が持続するとき、複数のアラーム信号をトリガーすることができる。図7は、別の実施形態による、電圧に基づくプラズマエクスカーション検出回路700の概略的なブロック図である。エクスカーション検出回路700の多くの態様が、エクスカーション検出回路200の態様と同じ、又は類似である。したがって、2つの回路間の同一の構成要素を参照する際に、同一のアイテム番号が用いられることになる。検出回路700は、電源用電極204に直接取り付けられる高電圧プローブ202を含む。電圧プローブ202は100:1分圧器などの分圧器を用いて電圧を低減する。低減された電圧はRFフィルタ208によってフィルタリングされ、DCバイアス信号が与えられる。DCバイアス信号は差動増幅器210によって増幅される。差動増幅器210の非反転端子はDCバイアス信号に接続され、差動増幅器210の反転端子は図7に示されるようにチャンバグランドに接続される。差動増幅器210からのDCバイアス信号はハイパスフィルタ234を通り、ハイパスフィルタは、DCバイアス信号内の任意のDCオフセット又はドリフトを除去する。この時点でDCバイアス内のDC成分を除去することによって、後にAC成分を処理するためのダイナミックレンジが大きく拡大することがわかった。高速バッファ212は、ハイパスフィルタ234後方に配置され、信号処理の次のステージのための分離及び信号中継バッファリングの両方を提供する。次に、高速バッファ212からのDCバイアス信号は、図2に関して説明されたように、1つ又は複数のノッチフィルタ214に通される。その後、DCバイアス信号は、4次ローパスフィルタ例えば、約55kHzを超えるブロック周波数などのローパスフィルタ716及び増幅器218に通され、フィルタリングされたDCバイアス出力信号720が与えられる。フィルタリングされたDCバイアス出力信号720は高速バッファ222に転送され、高速バッファは後続の信号処理のための分離及び信号バッファリングを提供する。その後、フィルタリングされたDCバイアス出力信号720は4次ハイパスフィルタ例えば、約230Hz未満のブロック周波数などのハイパスフィルタ724に通される。ローパスフィルタ716とハイパスフィルタ724との組み合わせは、エクスカーション検出回路200において用いられるバンドパスフィルタ232よりも、阻止帯域における大きな注視と、低域カットオフ周波数例えば、230Hz及び高域カットオフ周波数例えば、55kHzの両方の周囲における急峻な遷移とを提供する。その後、DCバイアス信号を、ハイパスフィルタ724から1つ又は複数のノッチフィルタ728に通すことにより、チャンバからのDCバイアス信号内の雑音を更にフィルタリングすることができる。例えば、処理中にガスボックスヒータ120をオン及びオフすることが、幾つかの異なる周波数における、DCバイアス信号への雑音の一因となる場合がある。特定の周波数が特定されると、1つ又は複数のノッチフィルタ728を選択して、それらの特定の周波数を除去することができる。その後、フィルタリングされた信号は増幅器236において増幅され、エクスカーション出力信号738が与えられる。その後、エクスカーション出力信号738はコンパレータ240に給送され、コンパレータにおいて、エクスカーション出力738の値が既定値239と比較される。エクスカーション出力信号738が規定された時間内に既定値を超える場合には、コンパレータ240は信号をアナログ/デジタルコンバータ242に渡し、スパイク又はプラズマエクスカーションを知らせるデジタルアラーム信号244を生成する。アラーム信号244は制御システム150にフィードバックすることができ、それにより、操作者に警告することができ、且つ/又は処理システムを停止することができる。このようにして、プラズマ処理チャンバのRF電源電極上の直流DCバイアス電圧を直接監視することによって、プラズマ処理中の、アーク、マイクロアーク又は他のプラズマ不安定性などのプラズマエクスカーションを検出するためのシステム及び方法が提供される。監視されたDCバイアス電圧は、その後、一連のアナログフィルタ及び増幅器に通され、プラズマエクスカーション信号が与えられる。プラズマエクスカーション信号が既定値と比較され、プラズマエクスカーション信号が既定値を超えた時点において、アラーム信号が生成される。その後、操作者に警告することができ、且つ/又は処理システムを停止できるように、アラーム信号はシステムコントローラにフィードバックされる。特定の実施形態では、単一の検出制御ユニットによって複数の処理領域を監視することができる。上述の説明は、本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を考案することができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって決定される。"