JP5388434B2 - 可変のインピーダンス分析を用いたマッチングネットワークの特性化するための方法 - Google Patents

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明の実施形態は、主に半導体処理システムのためのマッチングネットワークに関する。より詳細には、本発明の実施形態はマッチングネットワークの特性化に関する。

（関連技術の説明）
エッチング又は蒸着の処理システムなどのプラズマを用いた半導体処理システムにおいて、高周波（ＲＦ）マッチングネットワークが、実質的に抵抗性のインピーダンス（例えば、５０オーム）を有するＲＦソースからのＲＦパワーを負荷に結合するのに用いられ、この負荷は、一般には処理チャンバ内の処理プラズマであり、複素インピーダンスを有する。このマッチングネットワークは、電源からのＲＦパワーをプラズマに効率的に結合するために、ＲＦ電源のインピーダンスをプラズマすなわち負荷のインピーダンスに整合するよう動作する。

半導体ウエハー処理システムに広く用いられているマッチングネットワークの１つのタイプは、同調可能なマッチングネットワークであり、直列に接続された周波数に依存する受動性素子及び並列に接続された周波数に依存する受動性素子が、電源と負荷との間でインピーダンス整合を行うために動的に同調されうる。そのような同調可能なマッチングネットワークの１つは、１９９９年９月１４日に発行され、直列に接続されたインダクタ及び並列に接続されたキャパシタを有するマッチングネットワークを記述する、本件出願と同じ出願人に譲渡された米国特許第５，９５２，８９６号に開示されている。マッチングネットワークコントローラは、電源のインピーダンスと負荷のインピーダンスとの間のインピーダンスマッチを行うために、キャパシタ及びインダクタのシャントの位置を機械的に同調若しくは調整する。より詳細には、負荷のインピーダンスは変化するにつれ、アクチュエータは、インピーダンスマッチを維持するために、マッチングネットワーク内のインダクタ及びキャパシタの同調可能な素子を連続的に調整する。

同調可能なマッチングネットワークにおいて、マッチングネットワークは非消耗的な負荷（一般には容量性素子）において終結し、これによりマッチングネットワークは同調し、電流を測定することができる。この状況において、電力が既知のものであり、電流が正確であれば、Ｒ_ＭＷ＝Ｐ_ｉｎ／I^２である。しかしながら、この計算による方法の欠点は、（ａ）１つの整合セットポイントのみしか検査され得ないこと、（ｂ）マッチングネットワークは典型的にはゼロの抵抗性の負荷状況に同調し得ず、それは電力の計測の正確さを低減する（従って、抵抗の計算の不正確さを増す）不整合の状態をもたらすこと、及び（ｃ）このマッチングネットワークは、適切な動作のための整合出力でのＲＦ電流の正確な計測を必要とするが、それは従来の構成によってではなし得ないことである。

さらに、従来のマッチングネットワークは、典型的には、負荷の総合インピーダンスをマッチングネットワークの動作同調範囲に動かすために、５０Ωで終端された負荷に直列に能動素子を単に導入するものである。この構成において、全電力は５０Ωにおいて消費され、それにより特定のポイントにおける、より正確な計測が可能となる。マッチングネットワークが、５０Ωにとても近い（若しくは、終端された負荷の抵抗に近い）抵抗性を有するならば、マッチングネットワークによる電力損失は２つの電力メータを用いて正確に計測され得る。終端の負荷のインピーダンスが既知であれば、これは整合のための等価な直列抵抗に変換されうる。しかしながら、複素数であれば、単にリアクティブな負荷は大変に困難である。従って、代替の負荷における計算されない損失は、マッチングネットワークにおける電力消費を過大予測し、この構成の従来のマッチングネットワークに対する現実の抵抗の近似より高いものとなってしまう。
従って、マッチングネットワークの等価な直列抵抗の、より改善された近似が可能なマッチングネットワークの分析技術の必要性がある。

発明の概要

可変インピーダンスの分析を用いたマッチングネットワークの等価な直列抵抗を計算する方法、及び、それを用いて分析されたマッチングネットワークが本明細書において提供される。一実施形態において、マッチングネットワークの等価な直列抵抗を計算するための方法は、マッチングネットワークを負荷に接続し、負荷のインピーダンスの範囲にかけて、マッチングネットワークの出力を計測し、測定された出力及び負荷の抵抗性との間の関係に基づいてマッチングネットワークの等価な直列の抵抗を計算することを含む。この負荷は代替の負荷であるかもしれないし、処理チャンバ内に形成されたプラズマであるかもしれない。

別の実施形態において、マッチングネットワークを特性化するための方法は、マッチングネットワークを可変のインピーダンスの代替負荷に接続し、負荷のインピーダンスの範囲にかけて、マッチングネットワークの出力を計測し、計測された出力と負荷の抵抗性との間の関係に基づいてマッチングネットワークの等価な直列抵抗を計算し、計算された有効な抵抗に基づいてマッチング特性の状態を評価することを含む。

詳細な説明

本発明は、一般に、様々な負荷抵抗における直列のマッチングネットワークの出力の外挿により、マッチングネットワークのための等価な直列の抵抗（ＥＳＲ）を正確に近似するよう動作するマッチングネットワークの分析技術を提供する。マッチングネットワークのＥＳＲの近似により、整合の同調スペース内での全ての点における直列抵抗に起因する、マッチングネットワークの損失（これはマッチングネットワークの挿入損ともいわれる）の近似が可能となる。また、本発明は一般に、本発明による方法により特徴づけられたマッチングネットワークを提供するものである。

図１は本発明の実施形態に係るマッチングネットワークを特性化するために好適なシステム１００の一般的なブロック図である。システム１００は、一般にマッチングネットワーク１０６を介して負荷１０４と通じる電源１０２を含む。プローブ１０８は一般にマッチングネットワーク１０６の出力のところで、電流、若しくは、電流に比例するある他の計測値を測定するために設けられる。

電源１０２は、一般に約１０から１０,０００ワットの電力を有し、約２００ｋHzから約２００MHｚの周波数を有する信号を生成することができるＲＦ電源などの１つ以上のＲＦ電源である。一実施形態において、電源１０２は約１０- ５,０００ワットの範囲の電力、及び、約１３．５６MHzの周波数を有する信号を生成することができるＲＦ電源である。他の実施形態において、電源１０２は約１０- ５,０００ワットの範囲の電力を有し、例えば、約２MHｚの第１の周波数及び約１３MHｚの第２の周波数；約２MHｚの第１の周波数及び約６０MHｚの第２の周波数；約１３MHｚの第１の周波数及び約６０MHｚの第２の周波数；及び約２MHｚの第１の周波数、１３MHzの第２の周波数、及び、６０MHｚの第３の周波数を有する信号を生成することができる多周波ＲＦ電源（若しくは、複数の多周波ＲＦ電源）である。以上の周波数の組み合わせは、説明のためのみのものであり、他の単一又は複数の周波数の組み合わせが本発明と組み合わされて用いられることが考えられる。

選択的に、電源１０２は整合器／負荷へと導かれる低い電力の信号を生成するための信号生成器、若しくは、ネットワークアナライザであるかもしれない。一実施形態において、電源１０２は整合の性能に影響を及ぼすほど十分な電力を消費しないパワーレベルを有する信号を生成するように構成されている。一実施形態において、電源１０２は約０．１ミリワットから約１０ワットの範囲の電力を有する信号を生成することができ、これにより効果的にマッチングネットワークの内部部品の加熱を最小化することが出来る。

負荷１０４はプラズマを用いた半導体処理チャンバ内に形成されるプラズマであるか、若しくは、（可変のインピーダンスの代用負荷などの）擬似の負荷であるかもしれない。例えば、一実施形態において、負荷１０４は、適宜な温度及び圧力において、半導体処理チャンバ（図示せず）の内部にガスを提供し、プラズマを形成するため処理チャンバ内に設けられた電極に、例えば周波数１３．５６MHｚで、電源１０２からの十分なＲＦ電力を与えることにより作られるかもしれない。電源１０２により生成されたプラズマは、電源１０２が回路的に見たときの負荷である。選択的に、負荷１０４は、処理チャンバ内のプラズマをシュミレートするために、負荷（例えば、可変インピーダンスの代用負荷）を提供する回路に、電源１０２（及びマッチングネットワーク１０６）を結合することにより提供される。代用負荷は、電源１０２の電力要件内で動作するように好適に設計されているかもしれない。従って、負荷１０４は約１０−５,０００ワットの範囲の電力を取り扱うことができる。選択的に、負荷１０４は上記に説明されたように低い電力の電源１０２により動作するよう設計され得（すなわち、０．１ミリワットから約１０ワットの範囲の電力を取り扱うことが出来る）、これにより、負荷１０４をフィールドテストのためにポータブルにすることができ、持ち運び保管などが容易に可能となる効果がある。

理想的に効率の良いシステムであれば、電源１０２により供給される電力の１００パーセントが負荷１０４、例えば、半導体処理チャンバ内のプラズマにより消費されるだろう。しかしながら、システムの効率を低減せしめるいくつかの要素が存在する。例えば、負荷１０４からの反射電力は負荷１０４により消費される実質電力を低減する。従って、マッチングネットワーク１０６のようなマッチングネットワークが、典型的には電源と負荷との間のインピーダンスのマッチングを取るように電源１０２と負荷１０４との間に設けられ、これにより反射電力を最小化し、電源１０２の効率的な使用を最大化する（例えば、電源１０２により分配された実際の電力に比べ、負荷により消費された電力の量を最大化する）。

一般に、マッチングネットワーク１０６は、負荷１０４からの反射電力を最小化し、これにより、電源１０２の有効利用が最大化されるような態様により、電源１０２から負荷１０４へ電力を送信するよう構成された回路を含む。典型的には、マッチングネットーク１０６は、（しばしば、マッチングネットワークの同調と言われるが）負荷からの反射電力が最小化されるように、マッチングネットワークのインピーダンスを調整するよう動作するマッチングネットワーク内の、キャパシタなどの調整可能な部品により反射電力を最小化する。いくつかのマッチングネットワークは、選択的に、又は、付加的に、電力１０２により供給される信号の周波数の調整により同調されるかもしれない。

反射電力に起因する損失に加え、処理システム内の伝送効率の悪さにより、マッチングネットワーク１０６を含む、電源１０２と負荷１０４との間に設けられたケーブル及び部品内において、付加的な電力消費が生じる。従って、負荷１０４から電源１０２への反射電力を最小化するためのマッチングネットワーク１０６の能力に加え、マッチングネットワーク１０６も、マッチングネットワークが挿入された処理システムの効率的な動作を行うために、できるだけ少ない電力を消費するべきである。従って、マッチングネットワーク１０６のＥＳＲの正確な計測は、プロセスパラメータのより正確な制御、負荷により消費される電力のより正確な知識などの多くのプロセスにとっての利点をもたらす。

更に、マッチングネットワーク１０６のＥＳＲの正確な計測により、適切な動作と、複数のシステムのためのマッチングネットワークのペアリングと、（適合しないネットワークを拒絶して、異なる効率を有するグループに分別するための）マッチングネットワークの品質管理と、（例えば、様々なベンダーからのマッチを評価することなどの）マッチングネットワークの比較及び評価とを確実ならしめるために、マッチングネットワークの寿命期間の間、マッチングネットワークの動作チェックを行う事ができる。また、マッチングネットワーク１０６のＥＳＲの正確な計測により、マッチにおける電力損失における変化が計算されるように、ハードウェアが交換された時のプロセス内の電力の計測が可能となる（例えば、ＥＳＲ＝ｘのマッチが失敗し、ＥＳＲ＝１．１ｘを有するマッチに交換されると、電力はプラズマにおける消費電力が同調するように計測される）。また、より大きい電力での計測は、同調点における損失の消費電力の効果を計測するよう行われ得る。例えば、温度が上がると、金属の導電率は下がり、マッチングネットワークのＥＳＲは上昇し、これによりマッチ内において消費されるべき電力が多くなり、更に増加されるマッチングネットワークの部品の温度の増加などを引き起こす。

マッチングネットワークの挿入損を特性化するために、マッチングネットワークのＥＳＲを決定する方法が提供される。図２は、マッチングネットワークのＥＳＲを決定するための方法２００の一実施形態を図示する。この方法２００はステップ２０２で開始され、そこでは、電源はマッチングネットワークを介して負荷に接続される。マッチングネットワークは、例えば、プラズマを用いた半導体処理チャンバに関連して用いられるマッチングネットワークなどの、電源への負荷のインピーダンスをマッチングするのに好適ないかなるマッチングネットワークであっても良い。一実施形態において、マッチングネットワークは可変のシャントにより周波数同調される、図１を参照して上述されたようなマッチングネットワークであるかもしれない。また、上述されたように、負荷は同調可能な負荷であり、プラズマを有するプロセスチャンバ、若しくは、可変インピーダンスの代用負荷のような代用負荷であるかもしれない。電源により供給される信号の周波数はマッチングネットワークが典型的に動作する駆動周波数であるべきである。しかしながら、類似の幅の他の周波数が同様に用いられるかもしれない。この駆動周波数でのＥＳＲは（例えば、表皮効果など）消耗的な損失と周波数との間の既知の関係を用いて計算され得る。典型的には、マッチングネットワークは負荷からの反射電力を最小化するよう調整される。

次に、ステップ２０４において、マッチングネットワークの出力での電力が負荷インピーダンスの範囲にわたり測定される。この負荷インピーダンスの範囲は、特定のプロセス、又は、複数のプロセスにおける動作の間、負荷により生成されるであろう負荷インピーダンスの範囲を反映するよう選択されるかもしれない。選択的に、この範囲は更に所要の量だけ延長されるかもしれない。選択的に、この負荷インピーダンスは所要の範囲であるように選択されるかもしれない。電流は、インピーダンスの範囲にかけてあらかじめ選択された間隔で計測されるかもしれない。一般に、計測の回数は、一次、二次、三次の多項式に十分に適合するように電流計測が行われるよう選択されるかもしれない。例えば、一実施形態において、電流は、この範囲にかけて５から１０％ずつ増加されて計測されるかもしれない。

ステップ２０４の間、負荷は、可変インピーダンスの代用負荷を適宜、構成することにより、若しくは、その中に形成されるプラズマが所要のインピーダンスを有するように（例えば、チャンバの圧力、チャンバガスの選択、ＲＦ電力、特性化されていない追加的な電力などのプラズマのインピーダンスに影響を及ぼすプロセスパラメータを変えることにより）プロセスチャンバのプロセスパラメータを制御することにより、第１のインピーダンスに設定される。電流は、図１に示されるようなプローブ１０８を介してマッチングネットワークの出力のところで計測されるかもしれない。選択的に、又は、組み合わされて、電力に比例する他の計測値が、Ｂループプローブ、レガルスキーコイル、ピアソンコイル、スロッテッドアンテナなどからの計測される信号など、電流を計測する以外の方法により計測されるかもしれない。このようにして、負荷は、次のインピーダンス、及び、その負荷インピーダンスのために測定された計測値にセットされる。これは、所望のマッチングネットワークの出力が全ての所要の負荷インピーダンスで計測されるまで繰りかえされる。

次に、ステップ２０６においてマッチングネットワークのＥＳＲが収集されたデータを用いて計算される。一実施形態において、マッチングネットワークのＥＳＲ（Ｒ_ＭＷ）は計測された電流と負荷（Ｒ_ＬＯＡＤ）の抵抗との間の関係を用いて計算される。特に、Ｒ_ＭＷは1／Ｉ^２及びＲ_ＬＯＡＤとの間の関係を線形回帰により計算される。この関係は以下のように決定される。

マッチングネットワーク及び負荷の組み合わせは、電源接続のための特性化された終端を提供する（典型的には、５０Ω）。マッチングネットワーク及び負荷により消費される電力は、等式（１）により説明されるように、一般に２つの成分に分けられる。なお、Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}は総電力、P_ＭＷはマッチングネットワークにより消費される電力、P_ＬＯＡＤは負荷により消費される電力である。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}＝Ｐ_ＭＷ＋Ｐ_ＬＯＡＤ （１）

消費される総電力は、等式２に示されるように、各要素（Ｒ_ＭＷ及びＲ_ＬＯＡＤ）の消耗成分、及び、ネットワーク（Ｉ_ＭＷ及びＩ_ＬＯＡＤ）を通る電流に関連づけられる。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}＝Ｉ_ＭＷ ^２・Ｒ_ＭＷ＋Ｉ_ＬＯＡＤ ^２・Ｒ_ＬＯＡＤ （２）

マッチングネットワーク及び負荷は直列に接続されるので、各コンポーネンツを通過する電力は同じであり、単にＩとして表され得る。従って、消費される総電力は等式３により表される。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}＝Ｉ^２・（Ｒ_ＭＷ＋Ｒ_ＬＯＡＤ） （３）

等式３を整理することにより、等式４により示されるように、抵抗成分は等式の一方の側に置かれるかもしれない。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}/Ｉ^２=Ｒ_ＭＷ＋Ｒ_ＬＯＡＤ （４）

また、等式５により示されるように、電流計測の線形の不正確さは、未知の定数ｋを電流に掛け合わせることにより求められる。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}/ｋ^２・Ｉ^２=Ｒ_ＭＷ＋Ｒ_ＬＯＡＤ （５）

この関係により、等式６及び７に示されるように、Ｒ_ＬＯＡＤ及び1／Ｉ^２との関係をプロッティングすることにより、ある傾きと切片を有した線形の関係が生じる。
傾き（Slope） = ｋ² /Ｐ_{ＴＯＴＡＬ} （６）
切片（Intercept） = ｋ² ・Ｒ_ＭＷ/Ｐ_{ＴＯＴＡＬ} （７）

従って、等式６及び７によると、傾きに対する切片の割合はＲ_ＭＷである。これらの等式は、マッチングネットワークの出力の計測の正確さは特性化のファクターではないことを示している。何故なら、それは傾きに対する切片の割合が等式６及び７から得られると、それは等式から相殺されてしまうからである。この実施形態の一般的要件は、信号がマッチポイントのところでの実際のＲＦ電流に線形に対応していること（図１に示された電流のプローブ１０８を参照）、及び、ゼロのＲＦ電流はゼロの信号を生むことのみである。このように、マッチングネットワークのＥＳＲは、マッチングネットワークの効率、すなわち、電力が消費される負荷に比べ、ＲＦ分配システムにおいて消費される電流のパーセントをより正確に近似するために、正確に計測され得る。

上述の方法の実施形態は、電流と負荷の抵抗との間の関係が非線形である場合にも適用可能である。例えば、この関係は放物線、若しくは、他の曲線に沿ったものであるかもしれない。この関係が非線形である場合、マッチングネットワークの出力の計測はより高い精度により、１つの曲線（例えば、二次若しくは三次の多項式）にデータを適合させるに十分な負荷インピーダンスの範囲に沿った所要の点において計測される。その曲線に対する等式が決定されると、その等式の第１の微分係数はその曲線上の所要の点での傾きをもたらし、これにより上述に得られた線形の関係の近似が行われる。マッチングネットワークのＥＳＲは上述のように計算され得る。選択的に、線形の回帰分析が、最も適合するものを決定するために、この曲線の所要の領域若しくは生のデータに対して行われ得る。

図３は本発明の１つの方法を用いて得られたデータの例示的なプロットを図示する。本発明の方法を例示的なマッチングネットワークに適用すると、図３に示されるように、Ｉ^２の逆数（軸３０４）対Ｒ_ＬＯＡＤ（軸３０２）のデータプロット３００が生成される。データの点を繋ぐ線の等式は、等式８に示されるように決定された。
Y＝０．００１x−０．０００２ （８）

この線は高いレベルの精度をもって合致した（特定の測定に対する最小二乗回帰を用いた０．９９９６というＲ^２の値）。上述の等式を用いて、マッチングネットワーク（Ｒ_ＭＷ）のＥＳＲがこの場合においては１６４ｍΩであると決定された。

更に、ＥＳＲのオフセットの極性は、いかにして負荷インピーダンスが計測されたかに基づいて決定される。例えば、ＥＳＲのオフセットが、同調した状態におけるマッチングネットワークのインピーダンスを用いて計測され、負荷が電力分配システムの特性インピーダンス（典型的には、５０オーム）となるよう整合終端された入力でのそのインピーダンスの複素共役であるとすると、ＥＳＲは負の値となるであろう。何故なら、それは計測されたインピーダンスから減算される必要があるからである。ＥＳＲのオフセットが負荷のところで計測されると、ＥＳＲは正の値となる。なぜなら、それは理想的な同調をもたらすためネットワークに加算される必要があるからである。このように、２つの測定のアプローチが、ＥＳＲのレンジと同様に、計測の正確さを備えた測定をもたらすために行われるかもしれない。

本発明の上述に説明された測定方法の更なる利点は、マッチングネットワークのいかなる同調ポイントにおいてもＥＳＲ（ＥＳＲ）を予測することができることである。この利点の重要性は、図４のプロットにおいて示されており、そのプロットは、１つの可変のシャントで周波数同調されたマッチングネットワークに対する周波数に関してのＥＳＲの目立った変化を示している。図４のプロットは、明らかにシャントエレメントの変化（典型的には、５０オームの負荷抵抗となるよう負荷インピーダンスの実行値部分を調整するように用いられるエレメント）に関するＥＳＲの変化が、１／Ｉ^２対Ｒ_ＬＯＡＤの分析の間に予期される線形応答からのずれを見ることにより一次関数により近似されうることを図示している。もし目立った非線形性が観察されると、特定の整合状態に対する負荷インピーダンスのところを中心とする、より小さいＲ_ＬＯＡＤの範囲は、そのポイントでのＲ_ＭＷの近似をもたらし、整合同調スペースにかけての二次元のマップをもたらす。例えば、非線形の応答を部分的に線形で近似することが成し得るように、データが取得される実行インピーダンスの範囲を少なくすることにより、観察される、いかなる非線形も近似されうる。

本発明の他の実施形態において、本発明の特性化方法は、回路が処理システムにインストールされる前に、マッチングネットワークをテストするのにも用いられるかもしれない。より詳細には、本発明の特性化方法は、製造されたマッチングネットワーク回路が特定のプラズマ処理動作のために指定された所定のセットの許容度内にあるか否かを決定するために用いられるかもしれない。選択的に、又は、組み合わされて、マッチングネットワークは、同じ、若しくは、類似の（すなわち所定の許容度範囲内にある）有効な抵抗を有する、グループ化されたユニットと比較されて、これにより（複数のマッチングネットワークを有するチャンバ、又は、所定のカスタマーに対する複数の処理システムのためになど）ユニットのマッチングを行い、より効率的、若しくは、より効率的でないユニットに対し異なる価格の設定などを行い得る。

他の実施形態において、半導体処理チャンバに接続されるマッチングネットワークは、マッチングネットワークのトラブルシューティングを行うためにテストされるかもしれない。例えば、処理チャンバ内のプロセスパラメータは、ＲＦパワー、周波数、チャンバの圧力などを変えることなどにより、チャンバ内のプラズマの負荷インピーダンスを変化させるため変えられる。マッチングネットワークの出力の電流は、変化されるプロセスパラメータの関数として計測される。また（例えば、可変キャパシタの位置、可変インダクタの位置、電源信号の周波数など）マッチングネットワークの同調部品の位置もまた変えられるプロセスパラメータの関数として記録される。マッチングネットワークは、処理チャンバから外され、マッチングネットワークのインピーダンスの複素共役は、処理チャンバと接続された時と同じ同調状態におけるマッチングネットワークとの５０オームに終端されたマッチングネットワークの入力により計測されうる。次に、同じ同調状態で取得された電流及びインピーダンスの計測値はマッチングネットワークのＥＳＲを取得するために上述されたように解析される。選択的に、負荷のインピーダンスは直接、計測される。マッチングネットワークのＥＳＲが取得されると、この計測は、（製造時若しくは他の前の時点で出されたベースラインのＥＳＲの読み取り値などの）以前の計測、若しくは、所定の標準（品質仕様）と比べられるかもしれない。

このように、インピーダンスの所定範囲にかけてマッチングネットワークに対する挿入損の特性化の方法が本明細書において説明されてきたが、従来のマッチングネットワークの分析技術によってでは、実質的に認識されていない効果をもたらす。例えば、ＲＦ計測の正確さは、本発明の方法におけるＥＳＲ近似の正確さに影響を及ぼさない。計測された実際のＲＦ電流と、実際のＲＦ電流との間の線形の非正確さはこの分析では相殺するが、これは従来のマッチングネットワーク分析技術では不可能であった。更に、本発明の方法では、同調損は、従来の特性化技術のように、単なる単一のポイントのセッティングのみではなく、マッチングネットワークの同調スペース内の全ての点にかけて決定される。マッチングネットワークの同調スペースの全体にかけて特性化できるという効果は重要である。何故なら、同調の挿入損は、直列及びシャントの同調状態に大きく依存しているからである。従って、同調スペースの全体にかけて特性化できる効果は、従来のマッチングネットワークの特性化によってでは、なし得なかった問題を克服するものである。更に、電力の計測は一般に５０オームの終端インピーダンスのところでなされ、これは従来の損失近似方法において用いられている、非整合の条件に比べて、より高い精度の電力計測をもたらす。

本発明者は本明細書において複数の実施形態を説明してきたが、本発明は特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。むしろ、発明者は上述の実施形態の全部又は部分若しくは組み合わせが、本発明の真の範囲を逸脱することなく、本発明において実施されうると考えている。従って、上述の説明は本発明の実施形態を示すものであり、本発明の更なる追加的な実施形態が特許請求の範囲により決定されるように、その基本範囲を逸脱することなく考えられうる。

本発明の上述に引用された特徴が詳細に理解されるように、上記に短く要約された本発明の、より特定的な説明が、その実施形態を参照して行われ、それらのいくつかは添付図面に図説されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを説明するものであり、本発明の範囲を制限するものとは考えられず、本発明は他の同等に有効な実施形態をも含みうる。

本発明の方法と共に用いられる適宜なシステムの一実施形態の一般的なブロック図である。 本発明の一実施形態による方法を示す図である。 本発明の一実施形態を用いて得られたデータの例示的なプロットを示す図である。 可変のシャントで周波数同調されたマッチングネットワークに対し等価な直列抵抗対周波数の例示的なプロットを示す図である。

Claims (17)

1. 電源のインピーダンスを負荷により提供される負荷インピーダンスの範囲に整合するマッチングネットワークを特性化するための方法であって、
   マッチングネットワークを負荷に接続し、
   負荷インピーダンスの範囲にかけて、前記マッチングネットワークの出力を計測し、これによって複数の計測された出力を取得し、
   負荷インピーダンスの前記範囲にかけて、前記複数の計測された出力と対応する複数の負荷抵抗との間の関係に基づいて前記マッチングネットワークの等価な直列抵抗を計算することを含む方法。
2. 前記負荷は可変インピーダンスの代用負荷である請求項１記載の方法。
3. 前記代用負荷は所望の範囲のインピーダンスを生成することができる同調可能な回路を含む請求項２記載の方法。
4. 前記計算された実効抵抗に基づいて、前記マッチングネットワークの状態を評価することを更に含む請求項１、２又は３のいずれか１項記載の方法。
5. 前記負荷はプロセスチャンバ内に形成されたプラズマである請求項１記載の方法。
6. 前記プロセスチャンバのパラメータを選択的に制御することにより前記プラズマのインピーダンスを変えることを更に含む請求項５記載の方法。
7. 前記選択的に制御されたパラメータは、温度、電力、周波数、抵抗又は圧力のうちの少なくとも1つを含む請求項６記載の方法。
8. 前記マッチングネットワークの前記計算された等価直列抵抗を、許容可能な等価な直列抵抗の値のあらかじめ定められた範囲に比較することにより、前記マッチングネットワークは修繕若しくは交換を必要とするかどうかを決定することを更に含む請求項６記載の方法。
9. 前記等価な直列抵抗を計算するステップは、更に、前記複数のマッチングネットワークの計測された出力対前記対応する複数の負荷抵抗の線形回帰プロットを生成することを更に含む請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
10. 前記等価な直列抵抗を計算するステップは、更に、前記対応する複数の負荷抵抗の関数として、前記複数のマッチングネットワークの計測された出力を表す多項式を決定することを含む請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
11. 前記マッチングネットワークの計測される各出力は電流である請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
12. 前記マッチングネットワークの計測される各出力は電流に比例する計測値である請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
13. 前記負荷インピーダンスの範囲は前記マッチングネットワークに対する同調スペースにかけて広がる請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
14. 前記評価するステップは更に、前記計算された等価な直列抵抗を所定の許容可能な抵抗レベルと比較することを更に含む請求項１、２又は５のいずれか１項記載の方法。
15. 前記比較するステップに応じて、前記マッチングネットワークを受け入れることを更に含む請求項１４記載の方法。
16. 前記比較するステップに応じて、前記マッチングネットワークを拒絶することを更に含む請求項１４記載の方法。
17. 前記比較するステップに応じて、他のマッチングネットワークを備えた前記マッチングネットワークをグループ化することを更に含む請求項１４記載の方法。

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