JP2012525683A - 電流フローの可撓接続の断絶を検出するための装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】可動下側電極を有するプラズマ処理チャンバ内の検出回路装置が提供されている。その装置は、第１の可撓コネクタ端と、第２の可撓コネクタ端と、少なくとも１つのスリットとを有する可撓コネクタを備える。スリットの少なくとも一部は、２つの可撓コネクタ端の間に引かれた線に平行な方向に配置される。一端は、可動下側電極に接続され、他端は、プラズマ処理チャンバの構成要素に接続される。可撓導体は、可動下側電極とプラズマ処理チャンバの構成要素との間に低インピーダンス電極路を提供する。装置は、さらに、スリットの片側に配置されたコネクタ材料を通る電流フローを検出するための手段を備える。検出手段は、導体材料の周りに巻き付けられた少なくとも１つのコイルと、断裂による電流フローの遮断を検出するためにコイルに接続された検出回路と、を備える。
【選択図】図４Ａ

Description

プラズマ処理の進歩は、半導体業界の成長をもたらした。基板処理中、チャンバの条件が基板処理に影響を与えうる。基板のプラズマ処理に影響しうる重要なパラメータは、高周波（ＲＦ）電流フローである。

説明を容易にするために、図１は、調節可能なギャップを有する処理チャンバ１０２を備えた容量結合プラズマ処理システム１００の簡単なブロック図を示す。ギャップ調節可能な処理チャンバ１０２において、下側電極（静電チャック１０４など）は、プラズマ（上側電極１１４および下側電極１０４の間（つまり、ギャプ１０６）に生成されうる）が必要に応じて修正されることを可能にするよう調節可能に構成されてよい。

例えば、ＲＦ電源１０８からのＲＦ電流が、基板処理中にＲＦ整合器１１０を通して処理チャンバ１０２に流れ込む状況を考える。ＲＦ電流は、流路１１６に沿って流れ、ガス反応物質と結合し、静電チャック１０４上に配置された基板１１２を処理するためのプラズマを生成しうる。

プラズマ処理システム１００に流れ込むＲＦ電流が、通常、自身のＲＦ電源に戻ろうとすることは、当業者に周知である。しかしながら、ＲＦ電流は、自身のＲＦ電源に戻るよう意図された流路に沿って流れない場合がある。ＲＦ電源に戻るＲＦ電流フローが制御されないと、処理条件が設計ウィンドウから外れることがある。一例としては、ＲＦ電流フローが制御されないと、基板処理中に基板１１２で不均一が生じることがあり、結果として、欠陥デバイスの数が増大しうる。

ＲＦ電流は低インピーダンスの流路に向かう傾向があるため、ＲＦ電流フローを方向付けるために低インピーダンス流路が提供されてよい。低インピーダンス流路を提供する一方法は、１組のストラップ１１８を用いる方法である。一例として、８つのストラップが、静電チャック１０４および／または処理チャンバ１０２の内張に対称に接続されてよい。８つのストラップは、ＲＦ電流が基板１１２に関して放射方向に流れ出ることを可能にし、それにより、不均一性を最小化すると共に、より確定的な流路をＲＦ電流に提供する。

１組のストラップ１１８は、確定的な帰還路をＲＦ電流に提供するために用いられるので、１組のストラップ１１８の完全性が維持される必要がある。換言すると、１組のストラップ１１８は、ＲＦ電流の確定的な流路を確保するために、良好に作動する必要がある。しかしながら、１組のストラップ１１８の完全性を失わせて、不整合なＲＦ帰路インピーダンスを生じさせ、ウェハ処理結果の変動を引き起こすことのある条件が存在しうる。

上述のように、下側電極１０４は、基板プラズマ処理中に生成されたプラズマを修正するために上下動される。静電チャック１０４に取り付けられるため、１組のストラップ１１８も、静電チャック１０４と共に移動するよう構成される。時間と共に、素材疲労（例えば、金属疲労）が、１組のストラップ１１８の破断（ストラップの１つが断裂するなど）を引き起こしうる。ストラップに破断が生じると、ストラップの断面積が変化することにより、ストラップのインピーダンスが増大する。結果として、ＲＦ電流は、意図したように流れなくなる場合がある。

別の例としては、１組のストラップ１１８の内の１ストラップと、下側電極１０４および／または処理チャンバ１０２の内張との間の接続が破断する場合がある。結果として、ＲＦ電流が変化する場合がある。

前述の理由に加えて、ストラップの設計も、ストラップの強度、柔軟性、および、耐久性に影響しうる。例えば、ストラップの形成に用いられた材料の選択が不十分な場合、そのストラップは、腐食性のプラズマ処理条件に耐えることができなかったり、損失の多い電流路を形成して電力供給システムの効率に影響したりする場合がある。基材の選択が不十分であることによる電力喪失は、ストラップを加熱して、早期の故障を引き起こしうる。

本発明は、一実施形態において、可動下側電極を有するプラズマ処理チャンバ内の検出回路装置に関する。その検出回路装置は、第１の可撓コネクタ端と、第２の可撓コネクタ端と、少なくとも１つのスリットとを有する可撓コネクタを備える。スリットの少なくとも一部は、第１の可撓コネクタ端と第２の可撓コネクタ端との間に引かれた線に平行な方向に配置される。第１の可撓コネクタ端は可動下側電極に、第２の可撓コネクタ端はプラズマ処理チャンバの構成要素に接続されており、可撓導体は、可動下側電極とプラズマ処理チャンバの構成要素との間に低インピーダンス電流路を提供するよう構成されている。検出回路装置は、さらに、スリットの片側に配置されたコネクタ材料を通る電流フローを検出するための手段を備える。検出手段は、スリットの片側に配置された少なくとも導体材料の周りに巻き付けられた少なくとも１つのコイルと、電流フローを検出するためにコイルに接続された検出回路と、を備える。

上述の発明の概要は、本明細書に開示された本発明の多くの実施形態の内の１つのみに関するものであり、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定する意図はない。添付の図面を参照しつつ行う本発明の詳細な説明において、本発明の上述の特徴およびその他の特徴を詳述する。

本発明は、添付の図面の図において例として図示されているものであってこれらに限定されるものでは無く、添付の図面において同様の数字は同様な要素を指している。

ギャップ調節可能な処理チャンバを有する容量結合プラズマ処理システムを示す簡単なブロック図。

本発明の一実施形態において、１または複数のストラップを通して流れるＲＦ電流の変化を検出するための統合型検出回路装置の構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、１または複数のストラップを通して流れるＲＦ電流の変化を検出するための統合型検出回路装置の構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、１または複数のストラップを通して流れるＲＦ電流の変化を検出するための統合型検出回路装置の構成例を示す図。

一実施形態において、多層フレキシブル回路においてコネクタの周りに巻き付けられた統合コイルの実装例を示す図。

一実施形態において、図２Ｄの実施形態の機械的実装の一例を示す図。

本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置のための構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置のための構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置のための構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置のための構成例を示す図。

本発明の一実施形態において、回路と１組の抵抗器とを有する積層型検出回路装置のための構成例を示す図。 本発明の一実施形態において、回路と１組の抵抗器とを有する積層型検出回路装置のための構成例を示す図。

本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置を示す簡略図。

本発明の一実施形態において、処理チャンバ内にコネクタを取り付ける様子を示す簡略図。

本発明の一実施形態において、コネクタを取り付けるための位置を特定したコネクタの簡略図。

以下では、添付図面に例示されたいくつかの実施形態を参照しつつ、本発明の詳細な説明を行う。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。

以下では、方法および技術を含め、様々な実施形態について説明する。本発明は、本発明の技術の実施形態を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む製品も含みうることに留意されたい。コンピュータ読み取り可能な媒体としては、例えば、コンピュータ読み取り可能な暗号を格納するための半導体、磁気、光磁気、光学、または、その他の形態のコンピュータ読み取り可能な媒体が挙げられる。さらに、本発明は、本発明の実施形態を実施するための装置も含んでよい。かかる装置は、本発明の実施形態に関するタスクを実行するために、専用および／またはプログラム可能な回路を備えてよい。かかる装置の例は、汎用コンピュータおよび／または適切にプログラムされた専用コンピュータデバイスを含み、本発明の実施形態に関する様々なタスクに適合したコンピュータ／コンピュータデバイスおよび専用／プログラム可能回路を組み合わせたものを含んでもよい。

上述のように、従来技術では、ストラップの破断または断裂により、ＲＦ電流が非確定的に流れる場合があり、基板処理が設計ウィンドウ外で起きる場合がある。本発明の一態様において、発明者は、ＲＦ電流フローについて接続の断絶または変動を適時に特定する構成を備えることによって、多くの基板に欠陥処理が施される前に断裂または破断が特定されうるため、廃棄を最小限に抑えることができると認識した。

しかしながら、ストラップの断裂または破断は、容易に検出されない。現在、チャンバ内の処理条件の異常な変化を特定するために、監視手順が実施されている。しかしながら、ストラップの断裂または破断が引き起こしうる電流フローの変動は、例えば、２パーセント未満でありうるため、特に、処理チャンバが比較的高周波（例えば、２００ＫＨｚ以上の範囲）で動作している場合、標準的な監視手順は、それらの変化を検出できない場合がある。

本発明の実施形態によると、プラズマ処理システム内のストラップ（または、その他の可撓コネクタ）などのコネクタの断線を特定するために、１または複数の検出回路装置が提供される。本発明の実施形態は、コネクタの断裂または破断によるＲＦ電流フローの変化を特定するための統合型検出回路装置を備える。本発明の実施形態は、さらに、ＲＦ電流フローの断絶の検出を可能にするためにコネクタの修正の必要なしにコネクタに接着できる積層型検出回路装置を備える。

本発明の一実施形態では、ＲＦ電流フローの変化を特定するための統合型検出回路装置が提供される。統合型検出回路装置は、ストラップなどコネクタを備える。コネクタは、ＲＦ電流に低インピーダンスを提供しつつも処理チャンバ内の処理条件に耐えうる任意の材料で形成されてよい。当業者に周知のように、従来技術は、現在、処理チャンバ内のコネクタを用いて、ＲＦ電流フローを方向付けている。

一実施形態では、各コネクタは、スリットを備えてよい。スリットは、コネクタから電気的に絶縁された回路装置に接続されてよい。ＲＦ電流は、コネクタを通して流れると、スリットに接続された回路装置のコイルに電流を誘導する。一実施形態において、（検出回路を用いるなどの）回路装置は、電流フローの変化を特定するために、電流フローの共振周波数および／またはインピーダンスを測定するよう構成される。ＲＦ電流フローが変化しない限り、コイルを通って流れる電流は、実質的に一定速度に維持されるため、共振周波数および／またはインピーダンスは実質的に一定のままである。

しかしながら、接続が破断（例えば、断裂）している場合、ＲＦ電流フローが分断および／または変化することにより、コイルを流れる電流に変化が起きる。その変動は、共振周波数および／またはインピーダンスの変化として回路装置によって捕捉されうる。一実施形態において、回路装置は、オペレータに警告を送るよう構成されており、それによって、コネクタの断裂または破断をオペレータに知らせる。

当業者に周知のように、処理チャンバ内の処理条件によって、処理チャンバ内のＲＦ電流フローは必ずしも一定速度にはならない。その代わり、通電導体に欠陥がない場合でも、ＲＦ電流フローには、わずかな変動が生じうる。基板処理中に生じると予測されうる若干の変動に対応するために、回路装置は、一実施形態において、コイルを流れる電流の変化が許容可能な所定の閾値または範囲から外れた場合にのみオペレータへの警告を行うよう構成されてよい。

一実施形態では、コネクタ上のスリットの数および／またはスリットの位置は、好みによって様々であってよい。一例として、統合型検出回路装置は、コネクタの縁部に沿って配置された１組のスリットを備えてよい。別の構成においては、１組のスリットは、コネクタにわたってランダムに配置されてもよい。コネクタの断裂は通例、最大屈曲が起こりうる位置で生じるため、１または複数のスリットは、統計的に断裂または破断が起こる可能性の高いコネクタ上の１または複数の位置もしくはその付近に配置されてよい。さらに別の例において、ほとんどの断裂は統計的にコネクタの縁部に向かって生じるため、１組のスリットは、コネクタの外縁に沿って配置されてもよい。ただし、本発明は、コネクタ上のスリットの数およびスリットの位置によって限定されない。

一実施形態において、複数のスリットを備えた統合型検出回路装置は、単一のストラップ上または複数のストラップの内の任意の１ストラップ上の複数の位置の内の任意の位置における電流フローの変化を検出するための１または複数の回路装置を含む。電流フローの変動を測定するよう構成されるのは１つの回路装置のみであるため、コネクタを流れるＲＦ電流フローの変化は、断裂の位置にかかわらず、単一の回路装置で測定されうる。別の実施形態では、精密なデータ収集を実現するために、各スリットが、それぞれの回路装置に個別に取り付けられてもよい。コイルを通る電流フローを監視するために利用可能な回路装置の数は、好みによって様々であってよいが、統合型検出回路装置を設計する際には、空間の制約および複雑さが、検討の必要がある要素になりうる。

上述の回路装置は、受動装置である。しかしながら、チャンバ条件は、特に、処理チャンバがかなりの高周波で動作している場合に、断裂または破断によるＲＦ電流フローの変化の検出を困難にしうる。これらの場合の検出を向上させるために、回路装置は、ＡＣ（交流電流）信号などの電力をコイルに誘導できる能動装置であってもよい。

一実施形態において、コイルに流れる電力は、処理チャンバを通して流れるＲＦ電流に関連する周波数とは異なる周波数で駆動されてよい。コイル周波数をチャンバ周波数と異ならせることにより、コネクタの断裂または破断によるコイルを通る電流フローの変化が、より容易に検出されうる。さらに、特定の周波数がコイルに印加されているため、電流フローの変化を検出するために用いられる回路は、コイルに誘導されている既知の周波数に特化されてよい。また、回路装置は、特定の周波数を監視するように事前にプログラムされてよく、もはや過剰な周波数を監視する必要がないため、より高いデータ精度が達成されうる。

上述のように、より確定的な帰還路をＲＦ電流に提供するために、複数のコネクタが、下側電極および／またはチャンバの構成要素（内張など）の間に取り付けられてよい。コネクタは、下側電極上に配置された基板から対称的な放射方向にＲＦ電流が流れることを可能にするように配置される。上述のように、一実施形態において、回路装置は、各コネクタが１つの回路装置に接続される１対１の関係性を有してよい。したがって、特定のコネクタの断裂または破断は、そのコネクタと統合された回路装置によって特定される。結果として、オペレータは、「不良」コネクタを速やかに特定して交換することができる。

１対１の回路装置の代わりに、統合型検出回路装置は、一実施形態において、複数のコネクタに対して単一の回路装置のみを備えるよう簡略化されてもよい。コネクタの内の一つに破断が特定された時にどのコネクタを交換すべきかを速やかに決定するために別の方法（迅速な物理的チェックなど）を容易に用いることができる場合には、単一の回路装置が利用されてもよい。また、単一の回路装置は、コネクタのすべてを交換するコストが、各コネクタを監視するためにさらなる回路装置を追加するよりも安い場合に好ましい。

統合型検出回路装置に関するコネクタは、単にスリットを生成するおよび／またはコイルを設けることによって、回路装置に対応するように容易に修正できる。しかしながら、本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置は、コネクタを修正する必要なく利用可能である。その代わり、積層型検出回路装置は、コネクタの片側に固定されてよい。一実施形態において、積層型検出回路装置は、下側電極が上下動されてコネクタが上下動する時に、積層型検出回路がコネクタの条件（弾力性など）を模倣することを可能にするために、予伸長されてよい。

一実施形態において、積層型検出回路装置は、単一の検出ループである。積層型検出回路装置は、コネクタの長さにわたって伸ばされてよい。一実施形態において、検出ループは、枝状または歯状の構成に分岐してよい。枝／歯の数は、製造者の好みに応じて様々であってよい。コネクタは、最大の柔軟性を有する点で破断する傾向があるため、枝／歯は、最も破断しやすい位置として統計的に特定されている位置に配置されてよい。

本発明の一実施形態では、積層型検出回路装置は、１組の抵抗器を備えたＤＣ（直流電流）回路である。抵抗器が破損していなければ、積層型検出回路装置のコイルを流れる正常電流は、通常、かなり低い値を有する。しかし、コネクタに破断が生じると、ＲＦ電流路が抵抗器から離れるように方向付けられることにより、コイルを流れる電流が、著しく高い電流値を有することがある。いくつかの状況では、断裂したコネクタの両側が屈曲によって間欠的に接触しうる場所で、断裂が起きることがある。一実施形態において、検出回路は、電流フローの変化として間欠的な信号を特定するよう事前にプログラムされてもよい。

一実施形態において、積層型検出回路装置は、ＡＣ電力が検出回路に供給される能動回路であってもよい。上述の統合型検出回路装置と同様に、駆動されたＡＣ電力は、コイル周波数を処理チャンバ周波数と異ならせることを可能にし、それにより、監視処理を簡略化する。結果として、特定の周波数データのみが収集されるため、データの精度を向上させることができる。

本発明の特長および利点は、図面と以下の説明を参照すれば、よりよく理解できる。

図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の様々な実施形態において、１または複数のストラップを通して流れるＲＦ電流の変化を検出するための統合型検出回路装置の異なる構成例を示す。統合型検出回路装置は、統合型検出回路装置を実装するためにコネクタを修正する際に簡単な修正しか必要としない点で有利な装置である。

図２Ａのコネクタ２００は、一実施形態において、検出回路装置２０４に接続されたスリット２０２を備える。検出回路装置２０４は、検出回路ループ２０８に取り付けられた監視素子２０６を備えてよく、検出回路ループ２０８は、コイル２１０を備えてよい。

例えば、チャンバに供給されるＲＦ電流が、コネクタ２００を通してＲＦ電源に戻る状況を考える。例えば、ＲＦ電流がＡからＢへ流れると、ＲＦ電流フローは、コイル２１０に電流を誘導する。ＲＦ電流フローの方向は、コネクタ２００の断裂または破断によってＲＦ電流フローに断絶が存在するか否かを判定する際には関係ない。

コイル２１０に誘導された電流に関するデータが、監視素子２０６によって収集および解析される。収集されたデータから、監視素子２０６は、共振周波数およびインピーダンスなど、異なるパラメータを解析しうる。例えば、「良好な状態」にあるコネクタについて、誘導電流は、基板処理中、実質的に一定の既知の速度で流れる。したがって、共振周波数および／またはインピーダンスも、実質的に一定である。しかしながら、破断または断裂が生じると、ＲＦ電流フローが分断され、コイル２１０の誘導電流は、破断または分断の前に存在しうる誘導電流との差を検出できるようになる。

当業者に周知のように、通電導体に欠陥がない場合でも、処理チャンバ内の処理条件により、ＲＦ電流フローにわずかな変動が生じうる。したがって、変動は、必ずしもコネクタの破断を示唆するとは限らない。一実施形態において、誤検出の起きる可能性を最小化するために、監視素子２０６は、検出回路ループ２０８を流れる電流の変化が許容可能な所定の閾値または範囲から外れた場合に、オペレータに警告を送るよう構成されてもよい。

本発明の別の実施形態では、コネクタ２００は、図２Ｂおよび２Ｃに示すように、複数のスリットを備えてもよい。上述の説明からわかるように、コネクタ上のスリットの数および／またはスリットの位置は、好みに応じて様々であってよい。例えば、１組のコネクタは、コネクタの縁部に沿って配置されてよい。別の構成において、１組のスリットは、コネクタにわたってランダムに配置されてもよい。しかしながら、断裂は、最大屈曲が起こりうる位置で生じる傾向があるため、１または複数のスリットは、統計的に断裂または破断が起こる可能性の高いコネクタ上の１または複数の位置もしくはその付近に配置されてよい。ただし、本発明は、コネクタ上のスリットの数およびスリットの位置によって限定されない。

一実施形態において、スリット（２２０および２２２）は、図２Ｂに示すように、単一の監視素子２２４と直列に接続されてよい。別の実施形態では、各スリット（２３０および２３２）は、図２Ｃに示すように、それぞれ独自の監視素子（２３４および２３６）に接続されてもよい。さらに別の実施形態では、複数のコネクタのスリット（コネクタあたり１つのスリット、または、コネクタあたり複数のスリット）が、単一の監視回路に接続されてもよい。検出回路装置の複雑さは様々であってよい。コイルを通る電流フローを監視するために利用可能な回路装置の数は、好みによって様々であってよいが、統合型検出回路装置を設計する際には、空間の制約および複雑さが、検討の必要がある要素になりうる。

コネクタにおけるどの位置の断裂でもコイル上の異なるレベルの誘導電流に変換されるため、コネクタの断裂または破断が、スリット上で起こる必要はない。したがって、コネクタの任意の断裂または破断が、最終的には、コイル上の誘導電流の変化に反映される。しかしながら、分裂が、スリットにおいて、または、スリット付近で生じた場合、変化の大きさが大きくなるため、より容易に検出できる可能性が高い。したがって、複数スリットの設計が好ましい。

図２Ａ、図２Ｂ、および、図２Ｃは、１または複数のスリットの周りに各コイル（コイル２１０など）が巻かれていることを示しているが、コイルは、コネクタのスリットのない領域の周りに巻かれてもよい。一実施形態において、コイルは、図２Ｄに示すように、コネクタの全幅の周りに巻かれてもよい。コネクタ２４０は、検出回路ループ２４４に取り付けられた監視素子２４２を含みうる検出回路装置に接続される。検出回路ループ２４４のコイル２４６は、コネクタ２４０の周りに巻かれる。コネクタ２４０の周りにコイル２４６を巻くことにより、コネクタ２４０を通る全電流フローが測定されうる。

検出回路ループ２４４は、一実施形態において、フレキシブル回路（例えば、フレックス回路）であってよい。図２Ｅは、一実施形態において、図２Ｄの実施形態の機械的実装の一例を示す。図２Ｅにおいて、フレックスコネクタを備える４つの層が存在し、それらの層はすべて、互いに絶縁されている（絶縁は図示せず）。第１の層２５０は、ＲＦ電流を戻すための層である。第２〜第４の層（２５２、２５４、および、２５６）ならびにビアは、コイルと、監視デバイスへの帰還導体（図２Ｄの検出回路ループ２４４）とを実装するために用いられる。フレックス回路は、当業者にとって周知であるため、さらなる説明は省略する。明らかに、フレックス回路の例は、フレキシブル回路の一実装例にすぎない。本発明は、この例によって限定されない。

上述の統合型検出回路装置は、受動装置である。上述のように、一実施形態において、ＡＣ電力がコイルに供給される能動装置が提供されてもよい。例えば、図２ＡにおいてＡＣ電力が特定の周波数で検出回路ループ２０８に提供される状況を考える。過剰な周波数を監視する必要がありえる受動装置と異なり、能動装置の監視素子は、ＡＣ電力がコイルに供給される周波数を監視するだけでよい。換言すると、監視素子は、過剰な周波数の代わりに特定の周波数で変化を検出するよう調整されてよい。したがって、特定の周波数データのみが収集および解析されるため、データの精度を向上させることができる。

一実施形態において、ＡＣ電力は、チャンバ周波数とは異なる周波数で駆動されてよい。特に、比較的高い周波数（例えば、２００ＫＨｚ以上の範囲）で動作しうるチャンバ内では、ＲＦ電流フローの変動の検出が困難な場合があるため、チャンバとは異なる誘導ＡＣ電力をコイルに提供するによって、監視素子は、より容易に変動を検出できるようになる。

図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の様々な実施形態において、積層型検出回路装置のための異なる構成例を示す。図２Ａ〜図２Ｃの統合型検出回路装置と異なり、積層型検出回路装置は、標準的なコネクタ設計に適合する。換言すると、コネクタ設計は、検出回路装置に対応するために修正される必要がない。その代わり、積層型検出回路装置は、ＲＦ電流帰還路を監視するために、コネクタの少なくとも片側に（例えば、適切な接着剤を用いて）固定されてよい。

本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置は、コネクタの条件を模倣するために予伸長されてよい。したがって、基板処理中に下側電極が上下動された時にコネクタが屈曲すると、積層型検出回路装置も、コネクタと共に屈曲する。

一実施形態において、積層型検出回路装置は、単一の検出回路ループである。検出回路ループの構成は、様々であってよい。一実施形態において、検出回路ループは、枝分かれ設計３００（図３Ａ）、歯状設計３０２（図３Ｂ）、両側枝分かれ設計３０４（図３Ｃ）、複数枝分かれ設計３０６（図３Ｄ）などを有してよい。上述の説明からわかるように、本発明は、装置における枝／歯の配置または数によって限定されない。しかしながら、コネクタは、最大の柔軟性を有する点で破断する傾向があるため、枝／歯は、最も破断しやすい位置として統計的に特定されている位置に配置されてよい。

本発明の一実施形態において、積層型検出回路装置は３１０は、１組の抵抗器を備えた回路である（図３Ｅ）。一実施形態では、その回路はＤＣ回路である。別の実施形態では、その回路はＡＣ回路である。積層型検出回路装置３１０は、導体３１４に接続された監視素子３１２を備えてよい。一実施形態において、導体３１４の構成は、検出ループが動作周波数を拾い上げる感度を高めるために変更されてもよい。一例として、図３Ｆの導体３１４ｂは、動作周波数でのＲＦ電流フローの変化に対してより高い感度を有する検出ループを提供する。

一実施形態では、１組の抵抗器（３１６および３１８）またはその他の受動要素が、導体３１４に駆動される電流の値を低くするために、導体３１４に実装されてよい。したがって、断裂３２０が生じて監視ＲＦ電流フローに断絶を引き起こした場合、導体３１４を流れる電流の値は、導体３１４が本質的に開回路になったことから大幅に下がりうる。破断が生じた後に電流値が大幅に低下するため、断裂３２０による監視ＲＦ電流フローの変動は、監視素子３１２によって、より容易に検出されうる。

一実施形態において、積層型検出回路装置３３０は、能動回路として構成される（図３Ｇ）。積層型検出回路装置３３０は、電圧または電流を供給できる監視素子３３４に接続された導体３３２を備えてよい。一実施形態では、電力（ＤＣまたはＡＣ）が、特定の周波数で導体３３２に供給されてよい。異なる周波数を監視する必要がありうる積層型検出回路装置３１０と違って、監視素子３３４は、電力が導体３３２に供給される周波数のみを測定するよう調整されてよい。結果として、特定の周波数についてのデータのみが収集されるため、データの精度を向上させることができる。

一実施形態において、電力が導体３３２に供給される周波数は、処理チャンバ内部に存在しうる周波数と異なってよく、それにより、監視処理が簡略化される。導体３３２における周波数をチャンバ周波数と異ならせることによって、特に、かなり高い周波数（例えば、２００ＫＨｚ以上の範囲の周波数）で動作している処理チャンバ内で、断裂（断裂３３６など）によるＲＦ電流フローの変動がより容易に検出される。

図４Ａは、本発明の一実施形態において、処理チャンバ４００内にコネクタ４０２を取り付ける様子を示す簡略図である。コネクタ４０２は、１組の取り付けブロックを介して下側電極４０４および／または処理チャンバ４００の内張４１２に取り付けられてよい。コネクタ４０２の第１の可撓コネクタ端は、取り付けブロック構造４０６（４０６ａおよび４０６ｂ）によって下側電極４０４に取り付けられてよい。一実施形態において、コネクタ４０２は、取り付けブロック４０６ａおよび取り付けブロック４０６ｂの間に固定されてよい。同様に、コネクタ４０２の第２の可撓コネクタ端は、取り付けブロック構造４０８（４０８ａおよび４０８ｂ）によって処理チャンバの構成要素（内張４１２など）に取り付けられてよい。この場合も、コネクタ４０２は、取り付けブロック４０８ａおよび４０８ｂの間に固定されてよい。

上述のように、コネクタ４０２と、下側電極４０４および／または処理チャンバ４００の内張４１２との間に接続不良が存在すると、非確定的なＲＦ電流帰還路が形成されうる。潜在的な接続不良に対応するために、検出回路の回路枝状パターンは、（図４Ｂの取り付けブロック４５０で示されるように）取り付けブロックまたはその付近に配置されてよい。また、統計的には、応力のかかる領域（位置４５２など）の付近で破断が起きる可能性が高いため、取り付けブロック付近に、または、ブロック境界をまたいで、回路枝状パターンを配置することにより、コネクタ４０２の破断または４５２における短絡を検出する可能性を高めることができる。

コネクタ４０２のみが図示されているが、同様の構成を用いて、ＲＦ電源に戻るようにＲＦ電流フローを方向付けるためのより確定的な流路を提供するために用いられうる他のコネクタを取り付けてもよい。一般に、コネクタは、下側電極上に配置された基板から対称的な放射方向にＲＦ電流が流れることを可能にするように配置される。

一実施形態では、各コネクタは、回路装置と統合される。コネクタおよび回路装置の間に１対１の関係があれば、コネクタに接続された回路装置によって、コネクタの断裂または破断が特定される。

別の実施形態では、単一の回路装置を用いて、２以上のコネクタを監視してもよい。１対多の回路装置では検出装置を簡略化できるが、オペレータは、断裂を実際に有するコネクタを特定するために、さらなる検査（例えば、物理的検査）を行う必要がありうる。しかしながら、コネクタを交換するコストが比較的安い場合、断裂を有するコネクタを特定する代わりに、一群のコネクタ全体を交換してもよい。さらに、一群のコネクタから「不良」コネクタを特定するのに必要なダウンタイムコストが、一群のコネクタ全体を交換するコストよりも大幅に高い場合、いずれかのコネクタが不良であると確定された時に、プラズマ処理システムを長期間停止する代わりに、一群のコネクタ全体を交換してもよい。

上述の説明からわかるように、本発明の１または複数の実施形態は、プラズマ処理チャンバ内のＲＦ電流フローの接続の断絶または変動を検出するための装置および方法を提供する。検出回路装置を１または複数のコネクタと統合することによって、処理チャンバ内のＲＦ電流フローの変動を用いて、コネクタ上の断裂または破断を特定することができる。検出回路装置を用いると、処理チャンバ内の不均一を適時に特定し、プロセスウィンドウを外れた基板処理によるコストのかかる廃棄を最小限に抑えることができる。

以上、いくつかの好ましい実施形態を参照しつつ本発明を説明したが、本発明の範囲内で、種々の代替物、置換物、および、等価物が可能である。本明細書では様々な例を提供したが、これらの例は、例示を目的としたものであり、本発明を限定するものではない。

また、発明の名称および発明の概要は、便宜上、本明細書で提供されているものであり、特許請求の範囲を解釈するために用いられるべきものではない。さらに、要約書は、非常に簡潔に書かれており、便宜上提供されているものであるため、特許請求の範囲に記載された発明全体を解釈または限定するために用いられるべきではない。「セット（組）」という用語が用いられている場合には、かかる用語は、一般的に理解される数学的な意味を持ち、０、１、または、２以上の要素を網羅するよう意図されている。また、本発明の方法および装置を実施する他の態様が数多く存在することにも注意されたい。したがって、以下に示す特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に含まれる代替物、置換物、および、等価物の全てを網羅するものとして解釈される。

Claims (20)

1. 可動下側電極を有するプラズマ処理チャンバで用いる検出回路装置であって、
   第１の可撓コネクタ端と、第２の可撓コネクタ端と、少なくとも１つのスリットとを有する可撓コネクタであって、前記スリットの少なくとも一部は、前記第１の可撓コネクタ端および前記第２の可撓コネクタ端の間に引かれた線に平行な方向に配置され、前記第１の可撓コネクタ端は前記可動下側電極に接続され、前記第２の可撓コネクタ端は前記プラズマ処理チャンバの構成要素に接続され、前記可撓導体は、前記可動下側電極と前記プラズマ処理チャンバの前記構成要素との間に低インピーダンス電流路を提供するよう構成される、可撓コネクタと、
   前記スリットの片側に配置されたコネクタ材料を通る電流フローを検出するための手段であって、前記スリットの前記片側に配置された前記導体材料の周りに少なくとも巻かれた少なくとも１つのコイルと、前記電流フローを検出するために前記コイルに接続された検出回路とを含む手段と、
   を備える、検出回路装置。
2. 請求項１に記載の検出回路装置であって、前記検出回路は、前記電流フローの変化が所定の閾値を超える時を決定するために、前記電流フローに関して収集された１組のパラメータを解析するよう構成される、検出回路装置。
3. 請求項２に記載の検出回路装置であって、前記１組のパラメータは、共振周波数およびインピーダンスの少なくとも一方を含む、検出回路装置。
4. 請求項３に記載の検出回路装置であって、前記可撓コネクタは複数のスリットを備え、前記複数のスリットは単一の検出回路に接続される、検出回路装置。
5. 請求項３に記載の検出回路装置であって、前記可撓コネクタは複数のスリットを備え、前記複数のスリットの各スリットは個別の検出回路に接続される、検出回路装置。
6. 請求項３に記載の検出回路装置であって、交流電流（ＡＣ）信号が、前記コイルに印加される、検出回路装置。
7. 請求項６に記載の検出回路装置であって、前記ＡＣ信号は、前記電流フローに関連する周波数とは異なる周波数を有する、検出回路装置。
8. 可動下側電極を有するプラズマ処理チャンバで用いる検出回路装置であって、
   第１の可撓コネクタ端と第２の可撓コネクタ端とを有する可撓コネクタであって、前記第１の可撓コネクタ端は前記可動下側電極に接続され、前記第２の可撓コネクタ端は前記プラズマ処理チャンバの構成要素に接続され、前記可撓導体は、前記可動下側電極と前記プラズマ処理チャンバの前記構成要素との間に低インピーダンス電流路を提供するよう構成される、可撓コネクタと、
   前記可撓コネクタを通る電流フローを検出するための手段であって、検出回路に取り付けられた少なくとも１つのコイルを含む手段と、
   を備える、検出回路装置。
9. 請求項８の検出回路装置であって、前記電流フローを検出するための手段は、前記下側電極が上下動される時の前記可撓コネクタの条件を前記電流フローを検出するための手段が模倣することを可能にするために予伸長される、検出回路装置。
10. 請求項８に記載の検出回路装置であって、前記電流フローを検出するための手段は、枝分かれ構成を有する、検出回路装置。
11. 請求項１０に記載の検出回路装置であって、前記枝分かれ構成は、少なくとも２つの枝を備える、検出回路装置。
12. 請求項１０に記載の検出回路装置であって、前記電流フローを検出するための手段は、１組の受動構成要素を備え、前記１組の受動構成要素は、１組の抵抗器、１組のインダクタ、および、１組のコンデンサの内の１つを備える、検出回路装置。
13. 請求項８に記載の検出回路装置であって、前記検出回路は、前記電流フローの変化が所定の閾値を超える時を決定するために、前記電流フローに関して収集された１組のパラメータを解析するよう構成される、検出回路装置。
14. 請求項８に記載の検出回路装置であって、交流電流（ＡＣ）信号および直流電流（ＤＣ）信号の内の少なくとも一方が、前記コイルに誘導される、検出回路装置。
15. 請求項１４に記載の検出回路装置であって、前記ＡＣ信号および前記ＤＣ信号の内の前記少なくとも一方は、前記可撓コネクタを通る前記電流フローに関連する周波数とは異なる周波数を有する、検出回路装置。
16. プラズマ処理中に電流路の断絶を特定するための方法であって、
    可動下側電極を有するプラズマ処理チャンバを準備する工程と、
    第１の可撓コネクタ端と第２の可撓コネクタ端とを有する可撓コネクタを準備する工程であって、前記可撓コネクタは、検出回路に接続された少なくとも１つのコイルを有し、前記検出回路に接続された前記コイルは、前記可撓コネクタを通る電流フローを少なくとも検出するために構成される、工程と、
    前記第１の可撓コネクタ端を前記可動下側電極に取り付け、前記第２の可撓コネクタ端を前記プラズマ処理チャンバの構成要素に取り付ける工程であって、前記可撓導体は、前記可動下側電極と前記プラズマ処理チャンバの前記構成要素との間に低インピーダンス電流路を提供するよう構成される、工程と、
    を備える、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記可撓コネクタは、少なくとも１つのスリットを備え、前記コイルは、少なくとも前記スリットの周りに巻かれ、前記スリットの少なくとも一部は、前記第１の可撓コネクタ端と前記第２の可撓コネクタ端との間に引かれた線と平行な方向に配置される、方法。
18. 請求項１６に記載の方法であって、前記検出回路に接続された前記コイルは、接着剤を用いて前記可撓コネクタに固定され、前記検出回路に接続された前記コイルは、前記下側電極が上下動される時の前記可撓コネクタの条件を前記検出回路に接続された前記コイルが模倣することを可能にするために予伸長される、方法。
19. 請求項１６に記載の方法であって、さらに、前記電流フローに関する１組のパラメータについてのデータを少なくとも収集する工程と、前記電流フローの変化が所定の閾値を超える時を決定するために、前記検出回路を用いて前記１組のパラメータを解析する工程と、を備える、方法。
20. 請求項１６に記載の方法であって、前記コイル上に交流電流（ＡＣ）信号および直流電流（ＤＣ）信号の少なくとも一方を誘導する工程を備え、前記ＡＣ信号および前記ＤＣ信号の前記少なくとも一方は、前記可撓コネクタを通る前記電流フローに関連する周波数とは異なる周波数を有する、方法。

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