JP4297645B2

JP4297645B2 - プローブ解析システムのブロードバンド設計

Info

Publication number: JP4297645B2
Application number: JP2002056657A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．カウマウデイビッド
Original assignee: エムケイエスインストゥルメンツ，インコーポレイテッド
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: US6522121B2; EP1244133A3; EP1244133B1; JP2002340944A; KR20020075213A; US20020135378A1; CN1376927A; EP1244133A2; CN1196936C; TW548766B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体プラズマエッチングに関する。詳細には、本発明は、ブロードバンド設計を有する無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体産業において、プラズマエッチングは、半導体回路の製造者にとって欠くことができないものである。実際には、比較的直線的な垂直エッジが必要とされる場合、エッチャが半導体加工においてよく使用されている。例えば、ＭＯＳトランジスタのポリシリコンゲートをエッチングする場合、ポリシリコンのアンダーカットは、トランジスタの動作に悪影響を与えるかもしれない。液体エッチング法を用いる場合、アンダーカットがよく生じる。結果として、プラズマエッチングなどの他のエッチング技術が開発されてきた。電場によって加速されるイオンを使用するプラズマエッチングは、水平に曝された表面のみをエッチングする傾向があり、それによって、アンダーカットを避ける。
【０００３】
効率的にプラズマエッチングプロセス（および任意の他のプラズマプロセス）を実行するために、プラズマチャンバに送達される電力を制御することがきわめて望ましいと考えられてきた。実際には、エッチングプロセスの複雑さが増すにつれて、±１％もの高い精度で電力を制御するという厳しい要件が誘起されている。したがって、電力送達システムに加えて、一般的には、閉ループ制御システムを使用して、実際にチャンバに送達されている電力量をモニタする。
【０００４】
したがって、図７は、エッチングなどのプラズマプロセスを実行する目的で、ＲＦ電力をプラズマチャンバ１３に供給する従来の構成を示す。一般に、閉ループ制御システム１５はＲＦ電力をモニタし、電力送達システム１１に多様な制御信号を供給する。
【０００５】
制御システム１５に対する従来のアプローチでは、多くの理由で、現代プラズマプロセスの厳しさが増していく許容差要件に適合させることができなかった。ある特定の理由は、ＲＦ電力が一般に複数の基本周波数および対応する倍音（ｈａｒｍｏｎｉｃｔｏｎｅ）を有することである。例えば、チャンバ１３に印加される電圧は、２ＭＨｚと２７ＭＨｚとの両方で基本周波数を有し得る。同じことが電流にもあてはまる。２ＭＨｚ信号は、４ＭＨｚ、６ＭＨｚ、８ＭＨｚなどの高調波を有する。２７ＭＨｚ信号は、２５ＭＨｚ、２３ＭＨｚなどの相互変調生成物を有する。これは、これらの周波数の全てに存在するエネルギー量を知るためには、チャンバ１３に送達される電力をしっかりと制御する必要があるから重要である。例えば、これらの周波数の各々において瞬時的な電力の量を表すデジタルスペクトル信号により、電力送達システム１１が、固有周波数ごとに、多様な内部パラメータを調整し得る。他の有用な信号は、デジタル振幅信号とデジタル位相信号とを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の閉ループ制御システム１５は、特定の信号を相互変調信号（例えば、対象の信号の周波数より１０ｋＨｚ大きい信号）とそれぞれ混合することによって、対象の周波数の各々を処理するサンプリングユニットを有する。その混合の結果、１０ｋＨｚにおいて２次の相互変調生成物が生じ、オーディオグレードデジタイザを用いてこの生成物をサンプリングする。したがって、その結果は、（複数のデジタイザによって生成される）複数のデジタル電力信号であり、ここで、各デジタル電力信号は混合周波数信号に対応する。多くの基本周波数および高調波周波数が存在し、サンプリングユニットが極めて複雑で高価になるかもしれない上記の例を理解することが容易である。さらに、高調波を同時にトラッキングするという要求は、このアプローチのもとでは十分に満たすことができない。
【０００７】
従来の制御システム１５に関連する別の困難性は、（インピーダンス整合を向上させるための）周波数同調が半導体産業において一般的になっているという事実に関連する。したがって、基本周波数の従来の理解では、基本周波数を予め決定することですら困難であることもある。さらに、チャンバへのパルス電力が一般的であると想起され、それにより、従来のアプローチのもとでは達成できない、サンプリング回路の応答時間が必要とされる。
【０００８】
ＲＦ信号をデジタル電力信号にデジタル化した後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、それぞれの周波数に対してサンプリングされた電圧信号およびサンプリングされた電流信号から形成された複雑な複合信号に対して実行される。また、そのようなアプローチに関する処理オーバーヘッドは、周波数の個々の処理に起因して、極めて高い。さらに、従来のアプローチは、一般的には、アナログ回路を使用する。アナログ回路は、本質的に、非線形位相応答を備えたフィルタを有し、許容差のエージングおよびドリフトに対する回復性に欠ける。特にチャネル−チャネル整合に関して、従来の設計は、許容差、エージング、ドリフトまたは較正を回復するシステムを提供しないようにできている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムは、複数のアナログ信号に基づいてデジタル電力信号を生成するサンプリングユニットは、該アナログ信号はＲＦ電力送達システムからプラズマチャンバまで送達される電力を特徴づける、サンプリングユニットと、該デジタル電力信号に基づいてデジタルスペクトル信号を生成するためのデジタル処理ユニットとを備え、該サンプリングユニットは、該アナログ信号から第１の複数の周波数を同時にサンプリングし、それにより、該デジタルスペクトル信号が該第１の複数の周波数の信号レベルを規定する。
【００１０】
前記アナログ信号は、アナログ電圧信号とアナログ電流信号とを含み、前記サンプリングユニットは、該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とを第１の所定のバンド幅にバンド制限する第１のフィルタリングモジュールであって、該第１の所定のバンド幅は前記第１の複数の周波数を含む、第１のフィルタリングモジュールと、該第１のフィルタリングモジュールに結合された１次Ａ／Ｄコンバータであって、該１次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第１のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第１のデジタル電流信号を生成し、該第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とが前記デジタル電力信号を規定する、１次Ａ／Ｄコンバータとを含み、該１次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第１のデジタル電圧信号と該第１のデジタル電流信号とが同期化されてもよい。前記第１のフィルタリングモジュールは、前記アナログ電圧信号をバンド制限するための第１のバンドパスフィルタと、前記アナログ電流信号をバンド制限するための第２のバンドパスフィルタとを含んでもよい。
【００１１】
前記第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記１次Ａ／Ｄコンバータと前記デジタル処理ユニットとの間に配置される第１のメモリデバイスをさらに備えてもよい。
【００１２】
前記サンプリングユニットは前記アナログ信号から第２の複数の周波数をさらに同時にサンプリングし、それにより、前記デジタルスペクトル信号は、該第２の複数の周波数の信号レベルをさらに規定されてもよい。
【００１３】
前記サンプリングユニットは、前記アナログ電圧信号と前記アナログ電流信号とを第２の所定のバンド幅にバンド制限するための第２のフィルタリングモジュールであって、該第２の所定のバンド幅は、前記第２の複数の周波数を含む、第２のフィルタリングモジュールと、該第２のフィルタリングモジュールに結合された２次Ａ／Ｄコンバータであって、該２次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第２のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第２のデジタル電流信号を生成し、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが前記デジタル電力信号をさらに規定する、２次Ａ／Ｄコンバータとをさらに含み、該２次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが同期化されてもよい。
【００１４】
前記第２のデジタル電圧信号と前記第２のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記２次Ａ／Ｄコンバータと前記デジタル処理ユニットとの間に配置される第２のメモリデバイスをさらに備えてもよい。
【００１５】
前記第２の複数の周波数は、第２の基本周波数と、該第２の基本周波数に対応する第２の複数の高調波周波数とを含んでもよい。
【００１６】
前記デジタル処理ユニットは、前記第１の複数の周波数および前記第２の複数の周波数において前記デジタル電力信号を同時に処理するためのブロードバンドプロセッサを含んでもよい。
【００１７】
前記ブロードバンドプロセッサは、ウィンドウ関数を前記デジタル電力信号に適用するためのウィンドウモジュールと、前記ウィンドウ化されたデジタル電力信号に基づいて、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）データを計算するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、該ＤＦＴデータに基づいて、デジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成するためのデカルト‐極コンバータと、該ＤＦＴデータに基づいて、前記デジタルスペクトル信号を生成するための周波数弁別器とを含んでもよい。
【００１８】
前記周波数弁別器は、前記ＤＦＴデータをアップサンプリングするための周波数補間器と、該アップサンプリングされたＤＦＴデータに基づいて、前記デジタルスペクトル信号のスペクトル分解能を増加させるための線形補間器フィルタとを含んでもよい。
【００１９】
前記アナログ信号の信号レベルに基づいて、該アナログ信号の減衰を選択的に調整するためのスイッチングモジュールをさらに備えてもよい。
【００２０】
前記デジタル処理ユニットからのディセーブル信号に基づいて、前記スイッチングモジュールを選択的にディセーブルするためのスイッチコントローラをさらに備えてもよい。
【００２１】
前記デジタル電力信号は、デジタル電圧信号とデジタル電流信号とを含み、前記デジタル処理ユニットは、前記第１の複数の周波数において該デジタル電圧信号を処理するための第１のベースバンドプロセッサと、該第１の複数の周波数において該デジタル電流信号を処理するための第２のベースバンドプロセッサとを含み、各ベースバンドプロセッサは対応するデジタル電力信号を有してもよい。
【００２２】
各ベースバンドプロセッサは、所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成するためのデジタル周波数シンセサイザと、該デジタル混合信号に基づいて対応するデジタル電力信号をダウンコンバートし、それにより、前記第１の複数の周波数は、該所定の混合周波数にしたがって減少される、デジタル複合ミキサと、該デジタル複合ミキサに結合され、該デジタル電力信号のデータ品質を落とすデシメーションモジュールと、該デシメーションモジュールに結合され、該第１の複数の周波数の基本周波数に基づいて該デジタル電力信号をバンド制限するローパスフィルタと、該ローパスフィルタに結合され、該デジタル電力信号と所望なサンプリングレートとに基づいて、同相信号と直交信号を生成する、多相補間フィルタと、該多相補間フィルタに結合され、該同相信号と該直交信号とに基づいてデジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成するデカルト‐極コンバータと、該デカルト‐極コンバータに結合され、該デジタル位相信号に基づいて前記デジタルスペクトル信号を生成する、周波数デシメーションモジュールとを含んでもよい。
【００２３】
前記第１の複数の周波数は、第１の基本周波数と、該第１の基本周波数に対応する第１の複数の高調波周波数とを含んでもよい。
【００２４】
本発明による無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムのためのサンプリングユニットは、該サンプリングユニットは、アナログ電圧信号とアナログ電流信号とを第１の所定のバンド幅にバンド制限する第１のフィルタリングモジュールであって、該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とは、第１の複数の周波数を有し、該第１の所定のバンド幅は該第１の複数の周波数を含む、第１のフィルタリングモジュールと、該第１のフィルタリングモジュールに結合された１次Ａ／Ｄコンバータであって、該１次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第１のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第１のデジタル電流信号を生成する、１次Ａ／Ｄコンバータとを備え、該１次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第１のデジタル電圧信号と該第１のデジタル電流信号とが同期化される。
【００２５】
前記第１の複数の周波数は、第１の基本周波数と、該第１の基本周波数に対応する第１の複数の高調波周波数とを含んでもよい。
【００２６】
前記フィルタリングモジュールは、前記アナログ電圧信号をバンド制限するための第１のバンドパスフィルタと、前記アナログ電流信号をバンド制限するための第２のバンドパスフィルタとを含んでもよい。
【００２７】
前記第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記１次Ａ／Ｄコンバータとデジタル処理ユニットとの間に配置される第１のメモリデバイスをさらに備えてもよい。
【００２８】
前記アナログ電圧信号と前記アナログ電流信号とを第２の所定のバンド幅にバンド制限するための第２のフィルタリングモジュールであって、該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とは、第２の複数の周波数を有し、該第２の所定のバンド幅は、該第２の複数の周波数を含む、第２のフィルタリングモジュールと、該第２のフィルタリングモジュールに結合された２次Ａ／Ｄコンバータであって、該２次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第２のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第２のデジタル電流信号を生成する、２次Ａ／Ｄコンバータとをさらに備え、該２次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが同期化されてもよい。
【００２９】
前記第２のデジタル電圧信号と前記第２のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記２次Ａ／Ｄコンバータとデジタル処理ユニットとの間に配置される第２のメモリデバイスをさらに備えてもよい。
【００３０】
前記第２の複数の周波数は、第２の基本周波数と、該第２の基本周波数に対応する第２の複数の高調波周波数とを含んでもよい。
【００３１】
本発明によるプラズマチャンバに送達される無線周波数（ＲＦ）電力を解析するための方法であって、複数のアナログ信号から第１の複数の周波数を同時にサンプリングするステップであって、該アナログ信号は該チャンバに送達される該ＲＦ電力を特徴づける、ステップと、該アナログ信号に基づいてデジタル電力信号を生成するステップと、所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成するステップと、該デジタル混合信号に基づいて該デジタル電力信号をダウンコンバートし、それにより、該第１の複数の周波数を該所定の混合周波数にしたがって減少するステップと、該デジタル電力信号のデータ品質を落とすステップと、該第１の複数の周波数の基本周波数に基づいて該デジタル電力信号をバンド制限するステップと、該デジタル電力信号と所望なサンプリングレートとに基づいて同相信号と直交信号とを生成するステップと、該同相信号と該直交信号とに基づいてデジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成するステップと、該デジタル位相信号に基づいてデジタルスペクトル信号を生成するステップと、該デジタルスペクトル信号は、該第１の複数の周波数の信号レベルを規定するステップとを包含する。
【００３２】
前記アナログ信号から第２の複数の周波数を同時にサンプリングし、それにより、前記デジタルスペクトル信号が、該第２の複数の周波数の信号レベルをさらに規定するステップをさらに包含してもよい。
【００３３】
上記目的および他の目的が、本発明による無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムによって提供される。（ブロードバンドスペクトル解析モードまたはブロードバンドデジタル混合モードのいずれかで動作する）プローブ解析システムは、複数のアナログ信号に基づいたデジタル電力信号を生成するためのサンプリングユニットを含む。アナログ信号は、ＲＦ電力送達システムからプラズマチャンバに送達される電力を特徴付ける。プローブ解析システムは、デジタル電力信号に基づいたデジタルスペクトル信号を生成するためのデジタル処理ユニットをさらに備える。サンプリングユニットは、アナログ信号から第１の複数の周波数（すなわち、バンド幅）を同時にサンプリングし、それにより、デジタルスペクトル信号は、第１の複数の周波数の信号レベルを規定する。したがって、サンプリングユニットはブロードバンドアーキテクチャを有し、プラズマチャンバに送達される電力の閉ループ制御のための従来のアプローチの許容差を改良する。
【００３４】
さらに、本発明によれば、ＲＦプローブ解析システムのサンプリングユニットが提供される。サンプリングユニットは、第１のフィルタリングモジュールと、１次アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータとを有する。第１のフィルタリングモジュールは、第１の所定のバンド幅にアナログ電圧信号とアナログ電流信号とをバンド制限する。アナログ電圧信号およびアナログ電流信号は、第１の複数の周波数を有し、第１の所定のバンド幅は、第１の複数の周波数を含む。１次Ａ／Ｄコンバータはフィルタリングモジュールに接続され、アナログ電圧信号に基づいて、第１のデジタル電圧信号を生成する。１次Ａ／Ｄコンバータは、また、アナログ電流信号に基づいた第１のデジタル電流信号を生成する。１次Ａ／Ｄコンバータは、デュアル（ｄｕａｌ）チャネル機能を有し、それにより、第１のデジタル電圧信号と第１のデジタル電流信号とが同期化される。
【００３５】
本発明の別の局面において、プラズマチャンバに送達されるＲＦ電力を解析する方法が提供される。第１の複数の周波数は、複数のアナログ信号から同時にサンプリングされる。アナログ信号は、チャンバに送達されるＲＦ電力を特徴付ける。方法は、アナログ信号に基づいてデジタル電力信号を生成し、所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成する工程をさらに提供する。デジタル電力信号はデジタル混合信号に基づいてダウンコンバートされ、それにより、第１の複数の周波数は、所定の混合周波数にしたがって減少される。方法は、デジタル電力信号のデータの品質を落とす工程と、第１の複数の周波数の基本周波数に基づいてデジタル電力信号をバンド制限する工程とをさらに提供する。同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号は、デジタル電力信号および所望なサンプリングレートに基づいて生成される。方法は、Ｉ信号およびＱ信号に基づいて、デジタル振幅信号およびデジタル位相信号を生成する工程をさらに提供する。次いで、デジタルスペクトル信号は、デジタル位相信号に基づいて生成される。したがって、デジタルスペクトル信号は、第１の複数の周波数の信号レベルを規定する。
【００３６】
上記の一般的な説明と以下の詳細な説明との両方は、本発明の例示にすぎず、特許請求の範囲に規定される本発明の本質および特徴を理解するための概要および骨組を提供すると意図されることが理解されるべきである。添付の図面が、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組みこまれて、その一部を構成する。図面は、本発明の多様な特徴および実施形態を図示し、明細書とともに本発明の原理および動作を説明するのに役立つ。
【００３７】
本発明の多様な利点は、以下の明細書と添付の特許請求の範囲を読み、図面を参照することによって明らかになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１に示されるように、閉ループ制御システム１０は、プローブヘッド１２とプローブ解析システム２０とを有する。一般的に、プローブヘッド１２は、電力送達システム（図示せず）によってプラズマチャンバ（図示せず）に供給される無線周波数（ＲＦ）電力に基づいて、アナログ電圧信号２８およびアナログ電流信号３０を生成する。多くのアプローチがプローブヘッド１２に対して提案されているが、ある解決法は、ＲＦ電圧をモニタするための電圧検知板１６およびＲＦ電流をモニタするための電流検知板１８の使用に関する。プローブ解析システム２０は、閉ループ制御のために電力送達システムによって必要とされるように、デジタルスペクトル信号とデジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成する。解析システム２０によって生成されるべきデジタル信号の選択は用途に依存すると留意することは重要である。したがって、これらの信号の任意の組み合わせは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく生成され得る。
【００３９】
ここで、図２を参照して、プローブ解析システム２０をより詳細に示す。本発明は、プラズマエッチングプロセスについて主に記載されるが、本発明はそれに限定されるものではないことに留意されたい。実際には、アナログ信号に関連する多くの周波数を同時に解析することが望ましい任意の用途で、本発明の恩恵を受けることができる。したがって、具体的な実施例は、説明の目的のみで使用される。それにもかかわらず、本発明によって提供される特定の利益の多くは、プラズマエッチングに比類なく適している。
【００４０】
一般的に、解析システム２０は、ブロードバンドサンプリングユニット２２およびデジタル信号処理ユニット２４を有することが示され得る。サンプリングユニット２２は、複数のアナログ信号２８、３０に基づいて、デジタル電力信号２６を生成する。アナログ信号２８、３０は、ＲＦ電力送達システム（図示せず）からプラズマチャンバ（図示せず）に送達される電力を特徴付ける。以下により詳細に説明するように、デジタル処理ユニット２４は、デジタル電力信号２６に基づいたデジタルスペクトル信号を生成する。デジタル振幅信号およびデジタル位相信号もまた生成され得る。サンプリングユニット２２は、アナログ信号２８、３０から第１の複数の周波数を同時にサンプリングし、それにより、デジタルスペクトル信号は第１の複数の周波数に対する信号レベルを規定する。したがって、ブロードバンドアーキテクチャにおいて周波数を同時にサンプリングすることによって、電力送達の制御の著しい向上が為され得る。
【００４１】
（サンプリングユニット）
具体的に、アナログ信号２８、３０は、アナログ電圧信号２８とアナログ電流信号３０とを含む。好ましくは、サンプリングユニット２２は、第１の所定のバンド幅までアナログ電圧信号２８とアナログ電流信号３０とをバンド制限する第１のフィルタリングモジュール３２を含む。第１の所定のバンド幅は、第１の複数の周波数を含む。したがって、例えば、第１の所定のバンド幅は、２ＭＨｚの基本周波数と、１０ＭＨｚまでの範囲の基本周波数の高調波とを含み得る。１次アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３４は、フィルタリングモジュール３２に接続される。１次Ａ／Ｄコンバータ３４は、アナログ電圧信号２８に基づいた第１のデジタル電圧信号２６ａ（Ｖ_LF）を生成する。１次Ａ／Ｄコンバータ３４は、また、アナログ電流信号３０に基づいた第１のデジタル電流信号２６ｂ（Ｉ_LF）を生成する。したがって、第１のデジタル電圧信号２６ａおよび第１のデジタル電流信号２６ｂは、デジタル電力信号を規定する。
【００４２】
１次Ａ／Ｄコンバータ３４はデュアルチャネル機能を有し、それにより、第１のデジタル電圧信号２６ａおよび第１のデジタル電流信号２６ｂが同期化されることに留意することは重要である。以下に詳細に説明するように、同期化は、ブロードバンドサンプリング方式ならびにシステム全体の動作にたいして重要な意味をもつ。例えば、同期化は、そのモデルから生じる位相出力および振幅出力の比較を可能にする。図示された１次Ａ／Ｄコンバータ３４は２つのＡ／Ｄコンバータを含む単一ＩＣ内にインプリメントされるが、本発明はそれに限定されないことにさらに留意すべきである。例えば、別のＩＣパッケージ内の２つの別のＡ／Ｄコンバータを用いることによって費用削減が為され得る。そのような場合において、Ａ／Ｄコンバータは、２つのＡ／Ｄコンバータを含む単一ＩＣパッケージをエミュレートとするように閉結合される（サンプリングを同期化される）。
【００４３】
この点に関して、第１デジタル電圧信号２６ａと第１デジタル電流信号２６ｂを一時的に記憶するために、メモリ記憶素子（例えば、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）４０）は、１次Ａ／Ｄコンバータ３４とデジタル処理ユニット２４との間に配置され得ることが理解され得る。したがって、コンバータ３４のサンプリングレートがデジタル処理ユニット２４の処理レートを超える場合、コンバータデータは、データをパイプライン化するために一時的に記憶され得る。これは、以下に説明するデジタル処理ユニット２４のベースバンド設計にとって特に有用である。しかし、ＦＩＦＯ４０は、コンバータ３４のサンプリングレートがデジタル処理ユニット２４のハードウェア処理クロックレートを超えない場合、必ずしも必要ではない。
【００４４】
フィルタリングモジュール３２は、アナログ電圧信号２８をバンド制限するための第１のバンドパスフィルタ３６と、アナログ電流信号３０をバンド制限するための第２のバンドパスフィルタ３８とを含むことが好ましい。さらに、プローブ解析システム２０は、アナログ信号２８、３０の信号レベルに基づいて、アナログ信号２８、３０の減衰を選択的に調整するためのスイッチングモジュール４２を含み得る。したがって、スイッチコントローラ４４およびＲＦスイッチは、アナログ信号の振幅に応じて減衰経路を選択するために、フィルタリングモジュール３２とコンバータ３４との間に配置される。所望ならば、スイッチが減衰経路を選択することをディセーブルするような信号が供給されることが示され得る。したがって、スイッチコントローラ４４は、デジタル処理ユニット２４からのディセーブル信号に基づいて、スイッチングモジュール４２を選択的にディセーブルする。
【００４５】
サンプリング方式は、多くのサンプリング部にさらに分割され得ることが理解される。添え字ＬＦによって示された上記のサンプリング方式は、アーキテクチャの基本概念図である。しかし、サンプリングレートの１／２より大きい周波数が信号のバンド幅内に存在する場合、スペクトルの畳み込みが生じる。これは、アンダーサンプリングまたはエイリアシングと一般によばれている。アンダーサンプリング信号は、１／２サンプリングレートまで、ＤＣのデジタル化したバンド幅内で現れる。アンダーサンプリングプローブ信号によるアプローチは、Ｋｅａｎｅに付与された米国特許第５，５６５，７３７号に記載される。本明細書において、米国特許第５，５６５，７３７号を参考として援用する。基本周波数のスペクトル畳み込み、または、ある基本周波数の高調波は、別の基本周波数または基本周波数の高調波（単数または複数）のバンド幅と一致する場合、第２のサンプリングモデルが必要である。第２のサンプリングモデルは、添え字ＨＦによって示される。
【００４６】
したがって、サンプリングユニット２２は、アナログ信号から第２の複数の周波数をさらに同時にサンプリングし、それにより、デジタルスペクトル信号は、第２の複数の周波数の信号レベルをさらに規定する。したがって、サンプリングユニット２２は、第２のフィルタリングモジュール４６と、２次Ａ／Ｄコンバータ４８とを含む。第２のフィルタリングモジュール４６は、アナログ電圧信号２８とアナログ電流信号３０とを第２の所定のバンド幅までバンド制限する。第２の所定のバンド幅は、第２の複数の周波数を含む。第２の所定のバンド幅は、用途に応じて、第１の所定のバンド幅と重なってもよいし、重ならなくてもよいことに留意することが重要である。２次Ａ／Ｄコンバータ４８は、アナログ電圧信号２８に基づいて第２のデジタル電圧信号５０ａを生成し、アナログ電流信号３０に基づいて、第２のデジタル電流信号５０ｂを生成する。したがって、第２のデジタル電圧信号５０ａおよび第２のデジタル電流信号５０ｂは、信号２６ａおよび信号２６ｂによって規定されるデジタル電力信号をさらに規定する。上述したように、２次Ａ／Ｄコンバータ４８はデュアルチャネル機能を有し、それにより、第２のデジタル電圧信号５０ａと第２のデジタル電流信号５０ｂとは同期化される。
【００４７】
好ましいプローブ解析システム２０は、第２のデジタル電圧信号５０ａと第２のデジタル電流信号５０ｂとを一時的に記憶するために、２次Ａ／Ｄコンバータ４８とデジタル信号処理ユニット２４との間に第２のメモリデバイス（例えば、ＦＩＦＯ５２）をさらに含むことがさらに理解され得る。
【００４８】
したがって、第２の所定のバンド幅は、２７ＭＨｚの基本周波数と、２２ＭＨｚまでの範囲の基本周波数の高調波とを含み得る。上述したように、周波数の範囲は、用途に応じて重なり得る。
【００４９】
（デジタル信号処理ユニット（ベースバンド））
ここで、図３〜６に関して、本発明がデジタル処理ユニットのベースバンドまたはブロードバンド設計のいずれかを提供することが理解される。具体的には、図３は、第１のベースバンドプロセッサ５４と第２のベースバンドプロセッサ５６とを有するデジタル処理ユニット２４’を示す。第１のベースバンドプロセッサ５４は、第１の複数の周波数において、デジタル電圧信号２６ａを処理する。第２のベースバンドプロセッサ５６は、第１の複数の周波数において、デジタル電流信号２６ｂを処理し、それにより、ベースバンドプロセッサ５４、５６の各々は、対応するデジタル電力信号を有する。同様な配置を用いて、第２の複数の周波数における信号を処理し得ることは重要である。
【００５０】
デジタル周波数シンセサイザ５８は、所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成することが理解され得る。デジタル混合信号は、示されるような余弦成分および正弦成分（または、関数）を有する。第１のベースバンドプロセッサ５４において、デジタル複合ミキサ６０は、一般に、デジタル混合信号に基づいたデジタル電圧信号２６ａ（すなわち、対応するデジタル電力信号）にダウンコンバートする。したがって、第１の複数の周波数の中心周波数は、所定の混合周波数にしたがって減少する。デジタル複合ミキサ６０は時間ドメインを乗算化し、周波数ドメインにおける和項および差項の両方を作成することが理解される。この機能を実行するために、複合ミキサ６０は、２つのデジタル乗算器６２、６４を含む。乗算器６２、６４の両方は、サンプリングユニットからデータを受け取る。第１の乗算器６４はシンセサイザ５８からデジタル混合信号の正弦成分を受け取り、第２の乗算器６２は余弦成分を受け取る。
【００５１】
乗算器６２、６４からの出力は、デジタル波形を表す。デジタル波形は、１）合成された周波数とＡ／Ｄ波形サンプルによって表される周波数との和、２）合成された周波数とＡ／Ｄ波形サンプルによって表される周波数との差を含む。したがって、デジタル複合ミキサ６０の出力における差項は、Ａ／Ｄ波形の周波数変換されたバージョンである。シンセサイザ５８の周波数を調整することによって、入力スペクトルに含まれる任意の信号の周波数は、より低い周波数またはＤＣにシフトダウンされ得る。ＤＣへの混合、または、オフセット周波数への混合のいずれかは許容されるが、オフセット周波数への混合がよりのぞましい。これは、２の補数およびコンバータの性能に起因して、ＤＣ成分が理論的に存在するからである。したがって、オフセット周波数への混合は、ＤＣ成分との任意の干渉を避ける。さらに、オフセット周波数への混合は、基本ＲＦ周波数（単数または複数）の高調波を本質的に含む調整可能なバンドパスフィルタの使用を可能にする。
【００５２】
複合ミキサ６０の出力は、デシメーションモジュール６６に供給される。その結果、電圧信号スペクトルおよび電流信号スペクトルに含まれる周波数より低い周波数にシフトすることにより、デシメーションプロセスに従うフィルタステージのためのナイキスト基準を満たすようなサンプルを必要としない。したがって、デシメーションモジュール６６は、デジタル複合ミキサ６０に結合される。ここで、デシメーションモジュール６６は、デジタル電力信号のデータ品質を落とす。データの品質をデシメーションすることは、処理オーバーヘッドを減らし、マルチレートフィルタを組みこむことによってフィルタ性能を向上させる機能を提供する。カスケードされた積分器コム（ｃｏｍｂ）フィルタがデシメーションを得ることが好ましい。
【００５３】
ローパスフィルタ６８は、デシメーションモジュール６６の出力の周波数応答を形作るためにデシメーションモジュール６６に結合される。ローパスフィルタ６８は、第１の複数の周波数の基本周波数に基づいて、デジタル電力信号をバンド制限する。したがって、このステージは、プログラム可能フィルタを含む。プログラム可能フィルタフィルタの目的は、混合ダウン信号をバンド制限することである。フィルタのバンド幅は、プラズマチャンバプロセスにおいて使用されるＲＦ基本周波数（単数または複数）のバンド幅の範囲（単数または複数）に含むまれる。例えば、チャンバプロセスがｆ_lowからｆ_highまでの範囲での周波数同調方式を使用する場合、ローパスフィルタは、ＢＷ＝ｆ_high−ｆ_lowのバンド幅を収容する。したがって、ローパスフィルタ６８のバンド幅は、本実施形態において、少なくともＢＷであるように選択される。
【００５４】
ＲＦ基本周波数のバンド幅が大きすぎる場合、ローパスフィルタ６８の係数は、入力信号周波数の範囲に応じて選択され得る。例えば、チャンバプロセスがｆ’_lowからｆ’_highまでの範囲での周波数同調方式を使用する場合、ローパスフィルタ６８は、ＢＷ’＝ｆ’_high−ｆ’_lowのバンド幅を収容する。このバンド幅はかなり大きく、ベースバンド方式の精度に影響し得る。この場合、ローパスフィルタ６８は、ｎ個のセットの係数で設計される。ｎ個のセットの係数は、ｎ個の周波数応答を生成し、ＢＷ’を介した隣接フィルタの各々の遷移領域におけるバンド通過領域および重なりを均等に分散させる。同調周波数が、ローパスフィルタ６８のバンド幅応答から移動する場合、フィルタ６８は、新たな係数のセットでプログラムされる。その周波数は、ベースバンド方式の周波数出力によってトラッキングされる。また、上記周波数同調範囲およびフィルタバンド幅は、説明の目的のみで使用される。
【００５５】
多相補間フィルタ７０は、ローパスフィルタ６８に結合される。補間フィルタ７０は、デジタル電力信号と所望なサンプリングレートとに基づいて、同相（Ｉ）信号および直交（Ｑ）信号を生成する。したがって、補間フィルタ７０は、記号抽出に対して使用され、係数Ｋによってデータストリームのサンプリングレートを変換する。次いで、データは、対象の周波数で再サンプリングされる。このプロセスは、直接形状ＦＩＲ構造の有効なインプリメンテーションとして考えられ得る。補間フィルタ７０のインプリメンテーションは、かなり平らなパスバンド（リプルはあるかもしれないが）および線形位相応答を有する。線形位相応答は、それぞれＩ値およびＱ値を導出するのに必要な変換を提供する。
【００５６】
デカルト−極コンバータ７２は、Ｉ信号とＱ信号とに基づいて、デジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成することがさらに理解され得る。したがって、Ｉ値およびＱ値は、デカルト座標から極座標まで変換される。その結果の位相値は、周波数弁別モジュール７４に渡される。周波数弁別モジュールは、信号の周波数を導出し、デジタル位相信号に基づいてデジタルスペクトル信号を生成する。したがって、振幅、位相、周波数は、ＲＦ基本周波数信号と任意の数の倍音に導出される。第１の５つの倍音は、一般的に、対象のエネルギーのほとんどを含むことが考えられている。したがって、好ましい実施形態は、基本信号および第１の５つの倍音のそれぞれのサンプリングに関する。
【００５７】
第２のベースバンドプロセッサ５６の構成要素は、デジタル電流信号２６ｂに対する機能および目的と同様であることが理解される。また、デジタル処理ユニット２４’のデジタル形態は、大規模集積回路（ＬＳＩ）および／またはプログラム可能デジタル信号処理（ＤＳＰ）チップの任意の組み合わせにおいてインプリメントされ得る。基本波およびそれぞれの倍音の各々に対して、ＩおよびＱの多くのチャンネルがあるので、ＬＳＩインプリメンテーションは、並列処理に関連する速度の利点を実現するために、好ましい。
【００５８】
（デジタル処理ユニット（ブロードバンド））
ここで、図４を参照すると、デジタル処理ユニットは、第１の複数の周波数および第２の複数の周波数におけるデジタル電力信号を同時に処理するためのブロードバンドプロセッサ２４”を代替的に含み得る。したがって、図４に示される処理ブロック図は、図２で特定されるコンバータ３４、４８の対の各々に繰り返される。本発明は時間ドメインシーケンスを周波数データに変換する任意のアプローチを限定しないことに留意されたい。したがって、本明細書で記載されるＦＦＴは複数の周波数に対する振幅および位相を導出する有効性を提供するが、ウェーブレットおよびハートレイなどの他の変換が使用され得る。
【００５９】
図４を参照しつづけて、処理ブロック図の第１のステップは、ウィンドウ関数を入力データに適用することが理解され得る。したがって、ウィンドウモジュール７６は、ウィンドウ関数をデジタル電力信号に適用する。ウィンドウ関数は、従来の信号処理技術のアプリケーションにおいてよく理解される。一般的なウィンドウ関数のいくつかは、矩形、ハミング、ブラックマン、ハニング、最小４項ブラックマンハリス（ｍｉｎｉｍｕｍ４ｔｅｒｍＢｌａｃｋｍａｎ−Ｈａｒｒｉｓ）である。ウィンドウ関数の選択は、主に、メインローブ広がりとサイドローブロールオフとの間のトレードオフである。最小４項ブラックマンハリスウィンドウ関数を本明細書で記載するが、（高い処理ゲインに対して）ウィンドウ関数の選択は、ユーザ設定可能である。
【００６０】
ウィンドウ関数の結果は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール７８に渡る。ＦＦＴモジュール７８は、ウィンドウ化されたデジタル電力信号に基づいて、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）データを計算する。Ｎ点ＦＦＴ計算は、大きなバンド幅に対するスペクトル解析を可能にする結果を提供する。デカルト‐極コンバータ８０は、ＤＦＴデータに基づいて、デジタル振幅信号およびデジタル位相信号を生成する。具体的には、振幅および位相は、ＲＦ基本（単数または複数）および関連する倍音に対するそれぞれのビンのエネルギーに対して計算され得る。Ｎ点計算は、また、ユーザ設定可能であるが、その設計は少なくとも４０９６点設定を可能にする。４０９６点は、最適な処理ゲインにとって好ましい。
【００６１】
周波数トラッキングは、周波数弁別器８２にインプリメントされることが理解される。一般に、周波数弁別器８２は、ＤＦＴデータに基づいたデジタルスペクトル信号を生成する。周波数弁別器８２は補間フィルタを含むことが好ましい。図５は、好ましい周波数弁別器８２をより詳細に図示する。Ｘｎ［ｋ］はブロードバンド処理アプローチに対するＦＦＴステージによって生成されるその結果の離散フーリエ変換を表すことが理解される。周波数補間器８４は、係数ＭだけＤＦＴデータをアップサンプリングする。アップサンプリングされた結果（Ｇ_NM［Ｋ］）は、デジタルスペクトル信号のスペクトル分解能を向上させるために、線形補間器フィルタ８６に供給される。
【００６２】
ここで、図６を参照して、補間器フィルタは、離散フーリエ変換係数の間にあるアップサンプリングされたデータ点にわたってフィッティング関数８８を生成することが理解され得る。信号処理技術は、等価なＮＭ点ＤＦＴシーケンスを生成する。これを適用することにより、システムは、ＮＭ点ＤＦＴが必要となるさらなる処理オーバーヘッドなしに、Ｎ点ＤＦＴより限定された精度までＲＦ基本周波数をトラッキングすることができる。例えば、入力信号のスペクトル応答がある場合、目標は、ｆ_s／Ｎよりよい精度を有するＮ点ＤＦＴから特定の周波数ｗ_cを決定することと想定する。ｆ_sはサンプリングレートであり、ｆ_s／ＮはＦＦＴ計算の周波数分解能であることが理解される。周波数弁別器は、ｗ_c−ｄｗとｗ_c＋ｄｗのＦＦＴ係数の範囲を介して図５のブロック図を適用することにより、周波数分解能の増加が可能である。
【００６３】
当業者は、上記説明から、本発明の広範な教示が、多様な形態でインプリメントされ得ることを理解し得る。したがって、本発明は、その特定の実施例に関連して記載され得るが、他の改変が、図面、明細書、特許請求の範囲の理解に基づいて、当業者にとって明らかであるので、本発明の真の範囲は、それほど制限されるべきではない。
【００６４】
【発明の効果】
無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムは、ブロードバンド設計を有する。解析システムは、複数のアナログ信号に基づいてデジタル電力信号を生成するためのサンプリングユニットを備える。アナログ信号は、ＲＦ電力送達システムからプラズマチャンバに送達される電力を特徴付ける。解析システムは、デジタル電力信号に基づいてデジタルスペクトル信号を生成するためのデジタル処理ユニットをさらに備える。サンプリングユニットは、アナログ信号から第１の複数の周波数を同時にサンプリングし、それにより、デジタルスペクトル信号は、第１の複数の周波数のための信号レベルを規定する。サンプリングユニットは、また、アナログ信号から第２の複数の周波数を同時にサンプリングし得、それにより、デジタルスペクトル信号は、第２の複数の周波数に対する信号レベルをさらに規定する。サンプリングユニットのブロードバンドアーキテクチャにより、チャンバに送達される電力の閉ループ制御を、従来のアプローチでは達成不可能な許容差まで可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の原理にしたがった閉ループ制御システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の原理にしたがったブロードバンドサンプリングユニットを示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の原理にしたがったベースバンドデジタル処理ユニットを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の原理にしたがったブロードバンドデジタル処理ユニットを示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の原理にしたがった周波数弁別器を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の原理にしたがって、より制限された精度まで周波数をトラッキングすることを示すプロットである。
【図７】図７は、本発明の理解に有用な従来の電力送達構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０閉ループ制御システム
１２プローブヘッド
１６電圧検知板
１８電流検知板
２０プローブ解析システム
２８アナログ信号
３０アナログ信号

Claims

複数のアナログ信号に基づいてデジタル電力信号を生成するサンプリングユニットであって、該複数のアナログ信号はＲＦ電力送達システムからプラズマチャンバまで送達される電力を特徴づける、サンプリングユニットと、
該デジタル電力信号に基づいてデジタルスペクトル信号を生成するためのデジタル処理ユニットと
を備え、
該サンプリングユニットは、該複数のアナログ信号から第１のセットの周波数を同時にサンプリングし、それにより、該デジタルスペクトル信号が該第１のセットの周波数の信号レベルを規定し、
該サンプリングユニットは、該複数のアナログ信号から第２のセットの周波数をさらに同時にサンプリングし、それにより、該デジタルスペクトル信号は、該第２のセットの周波数の信号レベルをさらに規定する、無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システム。
前記複数のアナログ信号は、アナログ電圧信号とアナログ電流信号とを含み、
前記サンプリングユニットは、
該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とを第１の所定のバンド幅にバンド制限する第１のフィルタリングモジュールであって、該第１の所定のバンド幅は前記第１のセットの周波数を含む、第１のフィルタリングモジュールと、
該第１のフィルタリングモジュールに結合された１次Ａ／Ｄコンバータであって、該１次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第１のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第１のデジタル電流信号を生成し、該第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とが前記デジタル電力信号を規定する、１次Ａ／Ｄコンバータと
を含み、
該１次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第１のデジタル電圧信号と該第１のデジタル電流信号とが同期化される、請求項１に記載のプローブ解析システム。
前記第１のフィルタリングモジュールは、
前記アナログ電圧信号をバンド制限するための第１のバンドパスフィルタと、
前記アナログ電流信号をバンド制限するための第２のバンドパスフィルタと
を含む、請求項２に記載のプローブ解析システム。
前記第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記１次Ａ／Ｄコンバータと前記デジタル処理ユニットとの間に配置される第１のメモリデバイスをさらに備える、請求項２に記載のプローブ解析システム。
前記サンプリングユニットは、
前記アナログ電圧信号と前記アナログ電流信号とを第２の所定のバンド幅にバンド制限するための第２のフィルタリングモジュールであって、該第２の所定のバンド幅は、前記第２のセットの周波数を含む、第２のフィルタリングモジュールと、
該第２のフィルタリングモジュールに結合された２次Ａ／Ｄコンバータであって、該２次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第２のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第２のデジタル電流信号を生成し、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが前記デジタル電力信号をさらに規定する、２次Ａ／Ｄコンバータと
をさらに含み、
該２次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが同期化される、請求項１に記載のプローブ解析システム。
前記第２のデジタル電圧信号と前記第２のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記２次Ａ／Ｄコンバータと前記デジタル処理ユニットとの間に配置される第２のメモリデバイスをさらに備える、請求項５に記載のプローブ解析システム。
前記第２のセットの周波数は、第２の基本周波数と、該第２の基本周波数に対応する第２の複数の高調波周波数とを含む、請求項１に記載のプローブ解析システム。
前記デジタル処理ユニットは、前記第１のセットの周波数および前記第２のセットの周波数において前記デジタル電力信号を同時に処理するためのブロードバンドプロセッサを含む、請求項１に記載のプローブ解析システム。
前記ブロードバンドプロセッサは、
ウィンドウ関数を前記デジタル電力信号に適用するためのウィンドウモジュールと、
前記ウィンドウ化されたデジタル電力信号に基づいて、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）データを計算するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュールと、
該ＤＦＴデータに基づいて、デジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成するためのデカルト‐極コンバータと、
該ＤＦＴデータに基づいて、前記デジタルスペクトル信号を生成するための周波数弁別器と
を含む、請求項８に記載のプローブ解析システム。
前記周波数弁別器は、
前記ＤＦＴデータをアップサンプリングするための周波数補間器と、
該アップサンプリングされたＤＦＴデータに基づいて、前記デジタルスペクトル信号のスペクトル分解能を増加させるための線形補間器フィルタと
を含む、請求項９に記載のプローブ解析システム。
前記複数のアナログ信号の信号レベルに基づいて、該複数のアナログ信号の減衰を選択的に調整するためのスイッチングモジュールをさらに備える、請求項１に記載のプローブ解析システム。
前記デジタル処理ユニットからのディセーブル信号に基づいて、前記スイッチングモジュールを選択的にディセーブルするためのスイッチコントローラをさらに備える、請求項１１に記載のプローブ解析システム。
前記デジタル電力信号は、デジタル電圧信号とデジタル電流信号とを含み、
前記デジタル処理ユニットは、
前記第１のセットの周波数において該デジタル電圧信号を処理するための第１のベースバンドプロセッサと、
該第１のセットの周波数において該デジタル電流信号を処理するための第２のベースバンドプロセッサと
を含み、
各ベースバンドプロセッサは対応するデジタル電力信号を有する、請求項１に記載のプローブ解析システム。
各ベースバンドプロセッサは、
所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成するためのデジタル周波数シンセサイザと、
該デジタル混合信号に基づいて対応するデジタル電力信号をダウンコンバートし、それにより、前記第１のセットの周波数は、該所定の混合周波数にしたがって減少される、デジタル複合ミキサと、
該デジタル複合ミキサに結合され、該デジタル電力信号のデータ品質を落とすデシメーションモジュールと、
該デシメーションモジュールに結合され、該第１のセットの周波数の基本周波数に基づいて該デジタル電力信号をバンド制限するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタに結合され、該デジタル電力信号と所望なサンプリングレートとに基づいて、同相信号と直交信号を生成する、多相補間フィルタと、
該多相補間フィルタに結合され、該同相信号と該直交信号とに基づいてデジタル振幅信号とデジタル位相信号とを生成するデカルト‐極コンバータと、
該デカルト‐極コンバータに結合され、該デジタル位相信号に基づいて前記デジタルスペクトル信号を生成する、周波数弁別モジュールと
を含む、請求項１３に記載のプローブ解析システム。
前記第１のセットの周波数は、第１の基本周波数と、該第１の基本周波数に対応する第１の複数の高調波周波数とを含む、請求項１に記載のプローブ解析システム。
無線周波数（ＲＦ）プローブ解析システムのためのサンプリングユニットであって、該サンプリングユニットは、
アナログ電圧信号とアナログ電流信号とを第１の所定のバンド幅にバンド制限する第１のフィルタリングモジュールであって、該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とは、第１のセットの周波数を有し、該第１の所定のバンド幅は該第１のセットの周波数を含む、第１のフィルタリングモジュールと、
該第１のフィルタリングモジュールに結合された１次Ａ／Ｄコンバータであって、該１次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第１のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第１のデジタル電流信号を生成する、１次Ａ／Ｄコンバータと、
該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とを第２の所定のバンド幅にバンド制限するための第２のフィルタリングモジュールであって、該アナログ電圧信号と該アナログ電流信号とは、第２のセットの周波数を有し、該第２の所定のバンド幅は、該第２のセットの周波数を含む、第２のフィルタリングモジュールと、
該第２のフィルタリングモジュールに結合された２次Ａ／Ｄコンバータであって、該２次Ａ／Ｄコンバータは、該アナログ電圧信号に基づいて第２のデジタル電圧信号を生成し、該アナログ電流信号に基づいて第２のデジタル電流信号を生成する、２次Ａ／Ｄコンバータと
を備え、
該１次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第１のデジタル電圧信号と該第１のデジタル電流信号とが同期化され、
該２次Ａ／Ｄコンバータはデュアルチャネル機能を有し、それにより、該第２のデジタル電圧信号と該第２のデジタル電流信号とが同期化される、サンプリングユニット。
前記第１のセットの周波数は、第１の基本周波数と、該第１の基本周波数に対応する第１の複数の高調波周波数とを含む、請求項１６に記載のサンプリングユニット。
前記フィルタリングモジュールは、
前記アナログ電圧信号をバンド制限するための第１のバンドパスフィルタと、
前記アナログ電流信号をバンド制限するための第２のバンドパスフィルタと
を含む、請求項１６に記載のサンプリングユニット。
前記第１のデジタル電圧信号と前記第１のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記１次Ａ／Ｄコンバータとデジタル処理ユニットとの間に配置される第１のメモリデバイスをさらに備える、請求項１６に記載のサンプリングユニット。
前記第２のデジタル電圧信号と前記第２のデジタル電流信号とを一時的に記憶するために、前記２次Ａ／Ｄコンバータとデジタル処理ユニットとの間に配置される第２のメモリデバイスをさらに備える、請求項１６に記載のサンプリングユニット。
前記第２のセットの周波数は、第２の基本周波数と、該第２の基本周波数に対応する第２の複数の高調波周波数とを含む、請求項１６に記載のサンプリングユニット。
プラズマチャンバに送達される無線周波数（ＲＦ）電力を解析するための方法であって、
複数のアナログ信号から第１のセットの周波数を同時にサンプリングするステップであって、該複数のアナログ信号は該チャンバに送達される該ＲＦ電力を特徴づける、ステップと、
該複数のアナログ信号から第２のセットの周波数を同時にサンプリングし、それにより、該複数のデジタルスペクトル信号が、該第２のセットの周波数の信号レベルをさらに規定する、ステップと、
該複数のアナログ信号に基づいて複数のデジタル電力信号を生成するステップと、
所定の混合周波数を有するデジタル混合信号を生成するステップと、
該デジタル混合信号に基づいて該複数のデジタル電力信号をダウンコンバートし、それにより、該第１のセットの周波数を該所定の混合周波数にしたがって減少するステップと、
該複数のデジタル電力信号のデータ品質を落とすステップと、
該第１のセットの周波数の基本周波数に基づいて該複数のデジタル電力信号をバンド制限するステップと、
該複数のデジタル電力信号と所望のサンプリングレートとに基づいて複数の同相信号と複数の直交信号とを生成するステップと、
該複数の同相信号と該複数の直交信号とに基づいて複数のデジタル振幅信号と複数のデジタル位相信号とを生成するステップと、
該複数のデジタル位相信号に基づいて複数のデジタルスペクトル信号を生成するステップと、
該複数のデジタルスペクトル信号は、該第１のセットの周波数の信号レベルを規定するステップと
を包含する、方法。