JP2007513480A - 現場での取付けおよびプラズマ処理システムの利便性のための高周波測定の特性明確化 - Google Patents
現場での取付けおよびプラズマ処理システムの利便性のための高周波測定の特性明確化 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、一般に測定システムに関し、特に、測定システムの構成部品の現場での交換を容易にするための高周波(RF)特性明確化システムに関する。
標準的な高周波(RF)プラズマ生成設備においては、高電力高周波生成器が、所定周波数たとえば13.56MHzの高周波を生成し、その高周波が出力導管を通じてプラズマ室に印加される。一般に高周波電力源とプラズマ室との間にはインピーダンスの不整合が存在するため、高周波電力源とプラズマ室との間にインピーダンス整合ネットワークが配置される。プラズマ室は特徴として非線形的に動作するので、インピーダンス整合ネットワーク内での線路損失と相まって、高周波生成器の全出力よりも少ない電力がプラズマ室に達するという結果を生じる。一般に、電圧および電流用の複合型プローブ(以下、電圧/電流プローブという)として機能するセンサが、プラズマ室への入力電力のごく近傍に配設され、これによってプラズマ室に入る際の高周波の電圧および電流が検出される。できるだけプラズマ室に近接して電圧および電流を正確に検出することは、プラズマ処理の質の目安を与える。これは、室内のシリコンウェハまたは他の処理対象物に対するエッチングまたは堆積の状況を、より良好に制御することに繋がる。
高周波測定システムの個々の部品の現場での代用、交換、整備または後日の追加を可能にする方法および装置。この方法は、現場への設置に先立って全システムの較正を行うことを含む。全システムの較正に続き、全システムの一部として較正したセンサの特性明確化を行う。次に、基本センサの特性を明確化した方法と同様にして、分析モジュールの特性明確化を行う。その後、代替部品として高周波測定システムに含める可能性のある予備センサ群の特性明確化を行う。次いで、特性明確化データを用いて、分析モジュール用および予備センサ用の較正係数を決定する。特定の部品の代替中に使用するために、これらの較正係数をスケーリング行列に入れる。
本発明は、詳細な説明および添付図面から、より深く理解されよう。
以下の好ましい実施の形態の説明は、事実上単なる例示に過ぎず、発明、その応用または使用を制限するものではない。
V(x)=IL[ZLcosh(γx)+Z0sinh(γx)] …(1)
ここで、
ILは位置xにおける負荷電流、
ZLは位置xにおけるインピーダンス、
Z0は特性インピーダンスまたは伝搬定数である。
I(x)=(IL/Z0)[ZLcosh(γx)+Z0sinh(γx)]
…(2)
Zsc=Z0tanh(γx) …(3)
Zoc=Z0coth(γx) …(4)
c(f)=K(f)*P(f)*x(f) …(5)
ここで、
c(f)は較正ベクトル[Vc(f) Ic(f)]、ただし、Vc(f)は選択された開放回路状態および短絡回路状態の電圧較正係数、Ic(f)は電流較正係数、
K(f)は位置xにおける電圧およびインピーダンスを規定する標準行列、
P(f)は既知インピーダンスに対する高周波測定システムの応答を規定する行列、
x(f)は、K(f)行列が適用されたときの較正処理において分析モジュールにより測定される生の電圧(Vv)および電流(Vi)を規定するベクトル[Vv Vi]である。
P(f)*x(f)=S〜(f)*Y(f)*a(f) …(6)
ここで、
x(f)は上述に定義の行列、
P(f)は上述に定義の行列、
S〜(f)は開放回路および短絡回路のためのセンサの特性明確化行列、
Y(f)はセンサによって出力される生電圧データを含むセンサの特性明確化行列、
a(f)は分析モジュールの周波数応答を規定するベクトルである。
a(f)=S〜−1(f)*Y−1(f)*P(f)*x(f) …(7)
a(f)=S−1(f)*P(f)*x(f) …(8)
Claims (14)
- 高周波生成器から負荷への出力を監視するための高周波測定システムであって、
負荷に印加される電圧および電流の少なくとも一方を検出するセンサ要素と、
センサ要素からの検出電圧信号および検出電流信号の少なくとも一方を受信する分析モジュール要素とを含み、
センサ要素および分析モジュール要素の一方は、他方の要素が取付けられたままの状態で交換可能であり、高周波測定システムは、その1つの要素の交換後に再較正されることを特徴とする高周波測定システム。 - センサ要素は、さらに、センサモジュールと、センサモジュールと分析モジュール要素とを結合するケーブルを含むことを特徴とする請求項1に記載の高周波測定システム。
- 1つの交換要素の取付け後に高周波測定システムを較正するために、分析モジュール要素に入力されるスケーリング行列を含むことを特徴とする請求項1に記載の高周波測定システム。
- 高周波生成器から負荷への出力を監視するための高周波測定システムの構成要素の交換方法であって、
基本センサと基本分析モジュールとを含む高周波システムを準備するステップと、
基本高周波測定システムを較正するステップと、
基本センサの周波数応答特性を決定するステップと、
基本分析モジュールの応答特性を決定するステップと、
基本センサ以外の一群のセンサの周波数応答特性を明確化するステップと、
1組の較正係数を決定するステップと、
較正係数に従ってスケーリング行列を生成するステップとを含むことを特徴とする高周波測定システムの構成要素の交換方法。 - 基本センサおよび基本分析モジュールの一方を、代替高周波測定システムを規定する予備センサおよび予備分析モジュールの一方と、交換するステップをさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 代替高周波測定システムを較正するために、スケーリング行列を代替高周波測定システムに適用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- システム全体を較正するステップは、
負荷に高周波信号を印加するための高周波電力源を準備するステップと、
負荷への高周波信号の印加を測定するために当該高周波測定システムを利用するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。 - 負荷は複数のインピーダンスを含むことを特徴とする請求項7に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 複数のインピーダンスは、短絡回路インピーダンスと、開放回路インピーダンスと、50オームインピーダンスを含むことを特徴とする請求項8に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 基本センサの周波数応答特性を明確化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項4に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 分析モジュールの特性を明確化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 高周波測定システムでの動作特性が明確化されている予備センサを準備するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 高周波測定システムのための1組の較正係数を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
- 高周波測定システムを規定するスケーリング行列を生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の高周波測定システムの構成要素の交換方法。
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