JP5555621B2 - 障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーション - Google Patents
障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーション Download PDFInfo
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Description
図1は、従来技術において知られる分光キャリブレーションシステムの図である。しばしば、このキャリブレーションは、分光器の製造業者とともに引き起こされるが、また、エンドユーザによっても実行され得る。分光器102は、放射源104からのスペクトル放射を受け、光をスペクトル内へ分散させる。光検出器103は、分光器102からのスペクトルを受け、スペクトル光を生のスペクトル強度データ(そうでなければ検査されていないスペクトルデータとして参照される)に変換する。放射源104の強度と波長を知ることによって、分光器102と光検出器103は、それらの値に対して検査され得る。ここで使用されるように、光分光器は、適切な要素のそれぞれの参照番号を伴う分光器/検出器として代わりに参照され、又は、分光器及び検出器に関する適切な要素の参照番号を伴う分光器として参照されるであろう。
製造分光器302/303は、その後、図10に示されるフローチャートにおいて例示されるプロセスに上述されるように、その光学ファイバ及び補正光学系314とともに検査される(ステップ1004)。本質的に、補正光学系314は、例えば、統合球308を介して、既知のスペクトル強度とともにまたはこれなしで、光を創り出す光源304のような、検査されていない光源に光学的に接続される。その光は、両方の製造分光器302/303及び参照分光器310/313で受けられる。製造分光器302/303は、検査されていない出力307を創り出し、参照分光器310/313は、分光データ305の検査された出力を創り出す。ここで再び、分光データ305の検査された出力は、製造分光器302/303を検査するための第2の参照を与える。検査されていない出力307は、検査された出力305と比較され、そして、製造分光器302/303の出力は、比較の結果にしたがって検査される。そのようにする場合において、製造分光器302/303の結合されたシステムの応答及び接続された光学接続システムが今、検査される。製造分光器302/303、その光ファイバ316及び補正光学系314とともに、その後、製造チャンバに接続される(ステップ1006)。好ましくは、光ファイバ316は、キャリブレーション中に、光ファイバ内での位置の変化による光ファイバ送信における影響を少なくするために、プロセスチャンバで正確に構成されるべきである。代わりに、光ファイバは、液体光ガイド又はその位置における変化によって影響を受けない他の柔軟な光ガイドによって置き換えられ得る。いくつかのアプリケーションについて、直接上記されるように、その光学収集システムに接続される製造分光器302/303を単に検査することは、プラズマ環境における同一の条件を再度つくること、及び/又は多重プロセスチャンバにおける同一の条件をつくるために必要な精度を与え得る。しかしながら、それは、プラズマチャンバによる光の伝達におけるいかなる効果の原因となるものではない。それ故、より完全な分光器のキャリブレーションは、プロセスチャンバで実行される第2のキャリブレーションステージを含む。
Claims (62)
- 障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーションのための方法であって、局所的な一次標準に対する第1の分光器を検査すること、第1の分光器で第1の光源からの光を受けることであって、第1の光源が、複数の未知のスペクトル強度を放射する第1の光源からの光を受けること、第1の分光器で第1の光源からの光を受けることに応じて、検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、第2の分光器で第1の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び、第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第2の分光器を検査すること、を含むキャリブレーションのための方法。
- 局所的な一次標準は、既知の標準に対してトレース可能な応答を伴う検査された光検出器であり、しかも、局所的な一次標準に対して第1の分光器を検査することは、第1の分光器で第2の光源からの光を受けること、検査された光検出器で第2の光源からの光を受けること、検査された光検出器で第2の光源からの光を受けることに応じて検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、第1の分光器で第2の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び、検査された光検出器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第1の分光器を検査すること、をさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 既知の標準が、米国国立標準技術研究所(NIST)の標準である請求項2に記載のキャリブレーションのための方法。
- 局所的な一次標準が第2の光源である請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源は、複数の既知のスペクトル強度を放射する請求項4に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源によって放射される既知のスペクトル強度が、米国国立標準技術研究所(NIST)の標準に対してトレース可能である請求項5に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1の及び第2の分光器は、第1の光源からの光を同時に受ける請求項4に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第2の分光器を検査することは、第2の分光器によってつくり出される検査されていないスペクトル情報を、第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報と比較すること、及び、第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対する第2の分光器によってつくり出される検査されていないスペクトル情報の比較に基づいて補正係数をつくり出すこと、をさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の分光器で第1の光源からの光を受けること、第3の分光器で第1の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第3の分光器を検査すること、をさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の分光器を光学接続システムに光学的に接続することであって、光学接続システムがスループットレベルを有する第2の分光器を光学接続システムに光学的に接続すること、光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けること、及び、光学接続システムのスループットレベルに応じて第2の分光器のキャリブレーションを変えること、をさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 光学接続システムは、光ファイバをさらに含み、光ファイバの空間的構造を記録することをさらに含む請求項10に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の光源に対して第2の分光器のキャリブレーションを微調整することをさらに含む請求項10に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の光源に対して第2の分光器のキャリブレーションを微調整することは、プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバ内に配置されるビューポートウィンドウに光学接続システムを光学的に接続すること、第2の分光器で第3の光源からの光を受けること、第3の光源に関するスペクトル情報に対して第2の分光器のキャリブレーションを調整することを含む請求項12に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の光源は、単独のスペクトル波長で光を放射する請求項13に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の光源は、複数のスペクトル波長で光を放射する請求項13に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバの内部に第3の光源を配置することをさらに含む請求項11に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内で第3の光源を配置することをさらに含む請求項13に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバの内部でプラズマ及び反応物から第3の光源を保護することをさらに含む請求項17に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに光学接続システムを光学的に接続することは、第2の分光器のキャリブレーション中に光ファイバの空間的構造に基づいて光ファイバを空間的に構成すること、をさらに含む請求項13に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源に対する第2の分光器のキャリブレーションを微調整することをさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第3の光源に対する第2の分光器のキャリブレーションを微調整することは、プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第2の分光器を光学的に接続すること、第2の分光器で第3の光源からの光を受けること、第3の光源に関するスペクトル情報に対する第2の分光器のキャリブレーションを調整することを含む請求項20に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源は、1以上のスペクトル波長で光を放射する請求項21に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバの内部に第2の光源を配置することをさらに含む請求項22に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第2の光源を配置することをさらに含む請求項23に記載のキャリブレーションのための方法。
- 測定安定性の所定のレベルに基づいて第1の分光器を選択することをさらに含む請求項1に記載のキャリブレーションのための方法。
- 既知のスペクトル強度を有する第2の光源に対して第1の分光器を検査することは、ビューポートウィンドウに関するビューアングル内で既知のスペクトル強度を有する第2の光源を配置すること、及びプロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第2の分光器を光学的に接続することをさらに含む請求項5に記載のキャリブレーションのための方法。
- ビューポートウィンドウに関するビューアングル内で第1の光源を配置すること、及びプロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第2の分光器を光学的に接続することをさらに含む請求項26に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1の及び第2の分光器が第1の光源からの光を同時に受ける請求項27に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第1の光源と第2の光源のうちの1つを配置することをさらに含む請求項27に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバの内部のプラズマ及び反応物から第1の光源と第2の光源のうちの1つを保護することをさらに含む請求項29に記載のキャリブレーションのための方法。
- プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第1の光源と第2の光源のうちの1つを配置することをさらに含む請求項27に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源に対する第1の分光器のキャリブレーションを検証することをさらに含む請求項4に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第2の光源に対する第1の分光器のキャリブレーションを検証することは、所定の期間又は所定の測定数のうちの1つを検出すること、第1の分光器で第2の光源からの光を受けること、第1の分光器で第2の光源からの光を受けることに応じて検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、及び、第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報を第2の光源の既知のスペクトル強度と比較すること、をさらに含む請求項32に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1の分光器を第1の光学接続システムに光学的に接続すること、第1の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けること、第1の分光器で第1の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けることに応じて第1のスペクトル情報をつくり出すこと、第2の光学接続システムに第2の分光器を光学的に接続すること、第2の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けること、第2の分光器で第2の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けることに応じて第2のスペクトル情報をつくり出すこと、第2の光学接続システムに第1の分光器を光学的に接続すること、第2の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けること、第1の分光器で第2の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けることに応じて第3のスペクトル情報をつくり出すこと、第2の分光器を第1の光学接続システムに光学的に接続すること、第1の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けること、第2の分光器で第1の光学接続システムを通じて第1の光源からの光を受けることに応じて第4のスペクトル情報をつくり出すこと、をさらに含み、第1の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第2の分光器を検査することは、第1のスペクトル情報及び第3のスペクトル情報を、第2のスペクトル情報及び第4のスペクトル情報と比較することをさらに含む請求項4に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1のスペクトル情報及び第3のスペクトル情報を、第2のスペクトル情報及び第4のスペクトル情報と比較することは、第1のスペクトル情報と第3のスペクトル情報との第1の生成物と、第2のスペクトル情報と第4のスペクトル情報との第2の生成物とを見つけること、及び第2の生成物に対する第1の生成物の比率をさらに含む請求項34に記載のキャリブレーションのための方法。
- 第1の及び第2の光学接続システムが光ファイバを含む請求項35に記載のキャリブレーションのための方法。
- 障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムを検査するためのシステムであって、参照光源と、参照光源に光学的に接続される参照分光器であって、参照光源からの光を受けるために適合される光学ポート、参照分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報を、局所的な一次標準キャリブレーション光源についての生のスペクトル強度情報に対する局所的な一次標準キャリブレーション光源についての既知のスペクトル強度情報の比較に基づいて検査された強度情報に変換するための計算電子機器、及び参照分光器によってつくり出される検査されたスペクトル強度情報を出力するために適合される出力ポートを含む参照分光器と、参照光源に光学的に接続される第2の分光器であって、参照光源からの光を受けるための光学ポート、参照分光器によってつくり出される検査されたスペクトル強度情報を受けるための入力ポート、及び、参照分光器から受ける検査された強度情報と第2の光源について第2の分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報との比較に基づいて、第2の分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報を、検査された強度情報に変換するための計算電子機器を含む第2の分光器と、を含むシステム。
- 局所的な一次標準キャリブレーション光源であって、複数の既知のスペクトル強度を有する局所的な一次標準キャリブレーション光源をさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 局所的な一次標準キャリブレーション光源の帯域幅が、参照分光器についてのスペクトル範囲を含む請求項38に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 既知の標準に対してトレース可能である応答を伴う検査された光検出器をさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 局所的な一次標準キャリブレーション光源は、参照分光器についてのスペクトル範囲を含む請求項40に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 少なくとも部分的にプロセス容積を囲む複数の壁部を含み、外部表面と内部表面を有するビューポートウィンドウであって、プロセスチャンバの壁部の1つに沿って配置されるビューポートウィンドウを含むプラズマチャンバ、及び光学接続システムであって、第2の分光器及びプラズマチャンバにおけるウィンドウに接続される光学接続システム、をさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プラズマチャンバは、プロセスチャンバの壁部の1つに沿って配置される光チャンバであって、ビューポートウィンドウで見ることが可能な光チャンバをさらに含み、光源が光チャンバ内に配置される請求項42に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 光チャンバは、キャリブレーション光源をプロセス容積から分離させるために光チャンバとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置される光チャンバウィンドウをさらに含む請求項43に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 光チャンバは、チャンバウィンドウの少なくとも一部を選択的に覆うために光チャンバウィンドウとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置されるシャッタをさらに含む請求項44に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 光チャンバは、プラズマチャンバの内部におけるキャリブレーション光源からの光のイメージを投影するための光学要素をさらに含む請求項45に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- キャリブレーション光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び、検査されたスペクトル強度情報を受けるために参照分光器に電気的に接続され、検査されたスペクトル強度情報を検査されたスペクトル強度情報に変換する補正係数を決定するため、及び、補正係数を分光器に送るために分光器に電気的に接続されるキャリブレーションモジュール、をさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 第2の分光器と参照光源との間に接続される光学接続システムをさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 第2の分光器の間に接続される統合球光学接続システム、及び参照分光器と参照光源との間に接続される統合球光学接続システムをさらに含む請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 統合球接続システムは、参照光源に接続される第1の光学ポート、及び第2の分光器と参照分光器のうちの1つに接続される第2の光学ポートをさらに含む請求項48に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プロセス容積を少なくとも部分的に囲む複数の壁部を備えるプロセスチャンバと、
外部表面及び内部表面を有するビューポートウィンドウであって、プロセスチャンバの壁部の1つに沿って配置されるビューポートウィンドウと、を備え、
参照光源は、ビューポートウィンドウで目に見えるようにされ、参照光源からの光を受けるための第2の分光器の光学ポートが、参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される請求項37に記載のキャリブレーションのためのシステム。 - プロセスチャンバの壁部の1つに沿って配置される光チャンバであって、ビューポートウィンドウで見ることが可能な光チャンバをさらに含み、参照光源が光チャンバ内に配置される請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プロセス容積から参照光源を分離するために光チャンバとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置される光チャンバウィンドウをさらに含む請求項52に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 光チャンバウィンドウの少なくとも一部を選択的に覆うために光チャンバウィンドウとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置されるシャッタをさらに含む請求項53に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プロセスチャンバのプロセス容積内で参照光源からの光のイメージを投影するために、参照光源と光チャンバウィンドウとの間に配置される結像光学系をさらに含む請求項53に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 結像光学系は、凹面鏡及び収束レンズのうちの1つである請求項55に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 光源を配列するためにプロセス容積内に配置される位置決めジグであって、参照光源に機械的に接続される位置決めジグをさらに含む請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 参照光源は、米国国立標準技術研究所(NIST)に対してトレース可能である複数の既知のスペクトル強度を放射する請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び分光器に検査されたスペクトル強度情報を与えるために分光器に接続されるデータをさらに含む請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- 参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び、検査されたスペクトル強度情報を受けるために参照分光器に電気的に接続され、検査されたスペクトル強度情報を検査されたスペクトル強度情報に変換する補正係数を決定するため、及び、補正係数を分光器に送るために分光器に電気的に接続されるキャリブレーションモジュール、をさらに含む請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プロセスチャンバは、ビューポートウィンドウで定められるウィンドウチャンバ、プロセスチャンバの壁部の1つの一部、及びマルチチャンネルアレイ、ウィンドウチャンバに対してプロセスチャンバの壁部の1つを横切るウィンドウチャンバ進入ポート、をさらに含み、マルチチャンネルアレイは、空気圧的にウィンドウチャンバ内のウィンドウチャンバ圧力を、閉じ込められた圧力から分離するための内部表面と外部表面とを有する本体、及び、所定数のチャンネルを含み、所定数のチャンネルのそれぞれが、内端部及び外端部、チャンネル直径及び内端部と外端部の間のチャンネル長さを伴う断面形状を有し、前記チャンネル直径、前記チャンネル長さ、及び前記所定数のチャンネルの少なくとも1つが、所定数のチャンネルにわたる圧力差とともに、所定数のチャンネルを横切る流速を確立することに関係づけられる請求項51に記載のキャリブレーションのためのシステム。
- プロセスチャンバは、ビューポートウィンドウで定められるウィンドウチャンバ、プロセスチャンバの壁部の1つの一部、及びマルチチャンネルアレイ、ウィンドウチャンバに対してプロセスチャンバの壁部の1つを横切るウィンドウチャンバ進入ポート、をさらに含み、マルチチャンネルアレイは、空気圧的にウィンドウチャンバ内のウィンドウチャンバ圧力を、閉じ込められた圧力から分離するための内部表面と外部表面とを有する本体、及び、所定数のチャンネルを含み、所定数のチャンネルのそれぞれが、内端部及び外端部、チャンネル直径及び内端部と外端部の間のチャンネル長さを伴う断面形状を有し、前記チャンネル直径、前記チャンネル長さ、及び前記所定数のチャンネルの少なくとも1つが、所定数のチャンネルにわたる圧力差とともに、所定数のチャンネルを横切る流速を確立することに関係づけられる請求項42に記載のキャリブレーションのためのシステム。
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