特許 7232181 スペクトル高周波分析を用いた処理チャンバハードウェア障害検出

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-21

(45)【発行日】2023-03-02

(54)【発明の名称】スペクトル高周波分析を用いた処理チャンバハードウェア障害検出

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230222BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019524351

(86)(22)【出願日】2017-10-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-12-12

(86)【国際出願番号】 US2017056200

(87)【国際公開番号】W WO2018089161

(87)【国際公開日】2018-05-17

【審査請求日】2020-10-05

(31)【優先権主張番号】15/349,139

(32)【優先日】2016-11-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ガンタサーラ， サチエンドラ ケー．

(72)【発明者】

【氏名】ヴェヌゴパル， ヴィジャイヤクマール シー．

(72)【発明者】

【氏名】ト， ヒョンホ

【審査官】馬場 慎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０９９４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０１０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１７８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６２５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９１２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１５３９８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／００ － １６／５６

Ｃ２３Ｆ １／００ － ４／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００ － １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理チャンバに障害を割り当てる方法であって、
処理チャンバに高周波（ＲＦ）信号を印加して、前記処理チャンバ内に共振を発生させることと、
前記処理チャンバ内の印加された前記ＲＦ信号の共振を測定することと、
測定された前記共振からフィンガープリントを抽出することと、
抽出された前記フィンガープリントを、各ライブラリフィンガープリントが処理チャンバの障害と関連付けられている、フィンガープリントライブラリと比較することと、
抽出されたフィンガープリントが、対応するライブラリフィンガープリントとどの程度一致するかを示す類似度指数を、抽出された前記フィンガープリントと、前記フィンガープリントライブラリ内の少なくとも１つのライブラリフィンガープリントとの組み合わせに割り当てて、複数の類似度指数を生成することと、
各類似度指数を閾値と比較することと、
前記類似度指数が閾値より大きい場合、関連付けられた前記ライブラリフィンガープリントを用いて、前記処理チャンバに障害を割り当てることと、
単一の処理チャンバの障害構成についてのライブラリフィンガープリントの閾値を、
複数の処理チャンバおよび複数の測定の、単一の障害構成についてのフィンガープリントを収集すること、
同じ障害構成についての収集された前記フィンガープリントの様々な対について類似度指数を計算すること、ならびに
計算された前記類似度指数の最小値を前記障害構成についての前記閾値として選択すること、
によって設定することと、
を含む方法。

【請求項2】

類似度指数を割り当てることが、複数のライブラリフィンガープリントについて類似度指数を割り当てることを含み、比較することが、前記類似度指数の各々を前記閾値と比較することを含み、前記方法が、前記類似度指数の値に基づいて前記ライブラリフィンガープリントをランク付けすることを、さらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記処理チャンバに障害を割り当てることが、ランク付けされた前記ライブラリフィンガープリントの各々について障害を割り当てることを含み、前記方法が、割り当てられた前記障害の各々に、前記ランク付けに基づいて優先度を割り当てることを、さらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記類似度指数が前記閾値を下回るライブラリフィンガープリントを、棄却することを、さらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記フィンガープリントライブラリが、様々な障害を有する様々なチャンバに適用される対照実験を用いて収集される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記処理チャンバの障害が、欠けているハードウェア構成要素、ハードウェア構成要素の寸法、および磨耗したハードウェア構成要素のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

類似度指数を割り当てることが、測定されたインピーダンスの相関係数および測定された位相の相関係数を決定すること、ならびに前記相関係数を組み合わせることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記相関係数を組み合わせることが、前記相関係数の二乗値を合計することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

ＲＦ信号を印加することが、周波数帯域を掃引するＲＦ掃引信号を印加することを含み、測定することが、前記周波数帯域にわたって測定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

フィンガープリントを抽出することが、周波数帯域にわたるインピーダンスおよび位相の形状および大きさを抽出することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記形状および大きさを、２列および前記周波数帯域内の複数の周波数の各々について１行の行列に変換することを、さらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記共振が、インピーダンス共振を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

処理チャンバに障害を割り当てるためのシステムであって、
処理チャンバに高周波（ＲＦ）信号を印加して、前記処理チャンバ内に共振を発生させ、前記処理チャンバ内の印加された前記ＲＦ信号の共振を測定するネットワークアナライザと、
コントローラであって、
測定された前記共振からフィンガープリントを抽出し、
抽出された前記フィンガープリントを、フィンガープリントライブラリであって、各ライブラリフィンガープリントが処理チャンバの障害と関連付けられている、フィンガープリントライブラリと比較し、
抽出されたフィンガープリントが、対応するライブラリフィンガープリントとどの程度一致するかを示す類似度指数を、抽出された前記フィンガープリントと、前記フィンガープリントライブラリ内の少なくとも１つのライブラリフィンガープリントとの組み合わせに割り当てて、複数の類似度指数を生成し、
各類似度指数を閾値と比較し、
前記類似度指数が閾値より大きい場合、関連付けられた前記ライブラリフィンガープリントを用いて、前記処理チャンバに障害を割り当て、
単一の処理チャンバの障害構成についてのライブラリフィンガープリントの閾値を、
複数の処理チャンバおよび複数の測定の、単一の障害構成についてのフィンガープリントを収集すること、
同じ障害構成についての収集された前記フィンガープリントの様々な対について類似度指数を計算すること、ならびに
計算された前記類似度指数の最小値を前記障害構成についての前記閾値として選択すること、
によって設定する、
コントローラと、
を備えるシステム。

【請求項14】

類似度指数を割り当てることが、測定されたインピーダンスの相関係数および測定された位相の相関係数を決定すること、ならびに前記相関係数を組み合わせることを含む、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記処理チャンバに障害を割り当てることに続いて、前記処理チャンバを検査すること、前記処理チャンバを修理すること、前記処理チャンバの少なくとも一部を交換すること、および前記処理チャンバの少なくとも一部を改修することからなる群より選択される動作を実行することを、さらに含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本説明は、プラズマ処理チャンバに関し、特に、スペクトル高周波分析を使用してチャンバ内の障害を決定することに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップおよびマイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、シリコンウェハまたは他の基板は、異なる処理チャンバ内で様々な異なるプロセスに曝される。チャンバは、ウェハをいくつかの異なる化学的および物理的プロセスに曝し、それによって微細な集積回路が、基板上に形成される。集積回路を構成する材料層は、化学気相堆積、物理気相堆積、エピタキシャル成長などを含むプロセスによって形成される。材料層のいくつかは、フォトレジストマスクおよび湿式または乾式エッチング技術を使用してパターニングされる。基板は、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、ガラス、または他の適切な材料であり得る。

【0003】

これらの製造プロセスでは、プラズマを使用して、様々な材料層を堆積またはエッチングすることができる。プラズマ処理は、熱処理よりも多くの利点を提供する。例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）は、類似の熱プロセスにおけるよりも低い温度で且つより高い堆積速度で堆積プロセスを実行することを可能にする。したがって、ＰＥＣＶＤは、材料をより低い温度で堆積させることを可能にする。

【0004】

これらのプロセスで使用される処理チャンバは、温度、ガス濃度および圧力、高周波電磁波、印加電荷、異なる部品間の相対的な差、ならびにプロセスの他の多くのパラメータを制御するための多くの構成要素を有する。同時に、ワークピース上に形成されたフィーチャが非常に小さいので、処理パラメータは、非常に正確に制御されなければならない。加えて、ワークピースは、製造上の遅れを最小限にするために、チャンバ内外に迅速に配置されることができなければならない。

【0005】

チャンバ設定においてハードウェア、構成、または部品に何らかの障害またはミスマッチがあると、チャンバ内のプロセスを正確に制御することが困難になる可能性があり、あるいは単にプロセスのパラメータを変化させる可能性がある。これは、ウェハ上のデバイスがどのように製造されるかに影響を及ぼし、歩留まりを低下させるかまたは不良バッチを引き起こす可能性がある。場合によっては、チャンバにツールダウンの状況があるかもしれない。これらの出来事は、予定外のダウンタイム、歩留まりの低下、あるいはウェハのスクラップを、潜在的に引き起こす可能性がある。

【0006】

チャンバは通常、チャンバを開けて手動で各構成要素を検査することによって、検査されテストされる。部品の置き間違え、ＲＦ（高周波）ガスケットの欠落などの、ハードウェア取り付けの問題の解決についても、同じことが言える。この種の検査およびテストは、時間がかかり、チャンバを製造から取り出し、洗浄し、冷却させ、その後に長い復旧プロセスが続くことを、必要とする。

【発明の概要】

【0007】

処理チャンバに障害を割り当てる方法が、記載されている。いくつかの実施形態は、処理チャンバに高周波（ＲＦ）信号を印加して、チャンバ内に共振を発生させることと、チャンバ内の印加されたＲＦ信号の共振を測定することと、測定された共振からフィンガープリントを抽出することと、抽出されたフィンガープリントをフィンガープリントのライブラリと比較することと、抽出されたフィンガープリントと、フィンガープリントライブラリ内の少なくとも１つのフィンガープリントとの組み合わせに類似度指数を割り当てることと、各類似度指数を閾値と比較することと、類似度が閾値より大きい場合、ライブラリフィンガープリントを用いて処理チャンバに障害を割り当てることと、を含む。

【0008】

本発明の実施形態が、添付の図面の図において、限定ではなく例として示される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態による、処理チャンバおよびネットワークアナライザのためのコネクタを有する処理システムの部分断面図である。

【図2】一実施形態による、処理チャンバ内の障害を決定するプロセスフロー図である。

【図3】一実施形態による、処理チャンバ内の障害の特性を決定するプロセスフロー図である。

【図4】一実施形態による、閾値を使用してフィンガープリントを選択するプロセスフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書に記載されているように、半導体またはマイクロエレクトロニクス処理チャンバの設定における障害が、自動化されたインピーダンスまたは位相測定を使用して、検出され得る。この手法は、チャンバが使用されている現場および品質管理に向けて製造されている現場において使用されている現在の手動手順を増強するために、使用され得る。自動測定は、多くの異なるタイプおよび構成のチャンバに適用することができる。名目上のシグネチャおよび障害ライブラリが、確定されて、テスト結果と比較される。テスタは、現場で容易に設定することができる携帯型スペクトルアナライザを使用して、構築することができる。

【0011】

記載された手法は、処理チャンバを開けて、その構成要素の全てを手動で検査する必要性を、減少させる。このプロセスは、面倒で不正確である。ネットワークアナライザが、チャンバのインピーダンスフィンガープリントを抽出し、これを予め確定された障害シグネチャのライブラリと比較するために、エクスシトゥまたはインシトゥで接続され得る。位相が使用されてもよい。１０分以内に、既知の障害を特定して検出することができる。その後、手動のトラブル解決手順が、検出された障害に直接導かれ得る。

【0012】

いくつかの実施形態では、携帯型ネットワークアナライザが、バイアスＲＦロッドに接続された固定具を用いてチャンバに取り付けられる。アナライザは、１～１８０ＭＨｚ、または任意の他の適切な範囲などの周波数スペクトルにわたってＲＦ信号を送り、チャンバに特有のインピーダンススペクトルを出力する。名目上のスペクトルからのいかなる変動も、チャンバ設定における潜在的なミスマッチの指標である。変動は、チャンバの部品、部品の接続、およびＲＦ信号のリターンパスなどにあり得る。

【0013】

図１は、本発明の実施形態による、チャックアセンブリ１４２を含むプラズマ処理システム１００の概略図である。プラズマエッチングまたは堆積システム１００は、プラズマ処理に適した任意のタイプの高性能半導体またはマイクロエレクトロニクスチャンバであり得る。例示的な実施形態が、プラズマシステム１００に関して説明されているが、実施形態は、他のタイプの処理チャンバに適するように適合させることができる。

【0014】

プラズマ処理システム１００は、接地されたチャンバを含む。プロセスガスが、マスフローコントローラ１４９を介してチャンバに接続されたガス源１２９からチャンバ１０５の内部に供給される。チャンバ１０５は、大容量真空ポンプスタック１５５に接続された排気バルブ１５１を介して排気される。ＲＦ電力がチャンバ１０５に印加されると、ワークピース１４０上の処理領域内にプラズマが形成される。ＲＦバイアス電力１２５が、チャックアセンブリ１４２に結合されて、プラズマを励起する。第２のＲＦバイアス電力１２６を使用して、種々の周波数または振幅の電力を供給することができる。両方の電源は、電力管１２８を介して下部電極１２０に結合されているＲＦ整合器１２７に接続されている。ＲＦソース電力１３０が、プラズマを誘導的または容量的に励起するための高周波ソース電力を供給するために、他の整合器（図示せず）を介してプラズマ発生要素１３５に結合される。ＲＦソース電力１３０は、ＲＦバイアス電力１２５よりも高い周波数を有することができる。他の電源が接続されて、チャックまたはチャンバ内の他の構造にバイアスまたは他の電圧を供給してもよい。

【0015】

ワークピース１４０は、開口部１１５を通ってロードされ、チャンバ内のチャックアセンブリ１４２に固定される。ワークピースは、半導体処理および関連技術において使用される任意のウェハ、基板、または他の材料であってよく、本発明は、この点において限定されない。ワークピースは、チャックアセンブリの冷却ベースアセンブリ１４４上に配置されているチャックアセンブリの誘電体層またはパックの上面に配置されている。静電チャック（ＥＳＣ）では、クランプ電極（図示せず）が、誘電体層に埋め込まれている。他のタイプのワークピースホルダーが、ＥＳＣの代わりとして使用されてもよい。

【0016】

システムコントローラ１７０が、チャンバ内の製造プロセスを制御するために、様々な異なるシステムに結合されている。コントローラ１７０は、温度制御アルゴリズム（例えば、温度フィードバック制御）を実行するための温度コントローラ１７５を含むことができ、ソフトウェアもしくはハードウェアのいずれでもよく、またはソフトウェアとハードウェアの両方の組み合わせであってもよい。システムコントローラ１７０は、中央処理装置１７２、メモリ１７３、および入出力インターフェース１７４をさらに含む。温度コントローラ１７５は、温度センサ１４３から温度測定値を受け取り、チャックアセンブリ１４２とプラズマチャンバ１０５の外部の熱源および／またはヒートシンクとの間の熱伝達速度に影響を及ぼす出力制御信号を生成して、ヒータおよび冷却剤を制御する。システムコントローラは、クランプ電極、冷却剤、ガス注入、およびここに示されている障害検出の特徴を不明瞭にしないようにここに示されていない他の機能などのキャリアの他の機能を制御してもよい。

【0017】

実施形態では、ヒータに加えて、冷却剤流れゾーンがあってもよい。この例示的実施形態では、温度コントローラ１７５は、熱交換器（ＨＴＸ）／冷却器１７７に結合されている。熱交換器／冷却器１７７とチャックアセンブリ１４２内の流体導管１９９との間のバルブ１８５または他の流量制御装置が、チャック内の導管１９９を通る熱伝達流体の流速を制御するように、温度コントローラ１７５によって制御され得る。熱伝達流体は、限定されないが脱イオン水／エチレングリコールなどの液体、３ＭからのＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）もしくはＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ，Ｉｎｃ．からのＧａｌｄｅｎ（登録商標）などのフッ素化冷却剤、または過フッ素化不活性ポリエーテルを含有する流体などの任意の他の適切な誘電性流体であり得る。

【0018】

テスト目的のために、テストコントローラ１７８が、ネットワークアナライザ１７９に結合される。ネットワークアナライザは、チャンバに印加するための掃引信号などのＲＦ信号を生成する。この実施形態において、ネットワークアナライザは、チャンバの下側でＲＦホットロッドに取り付けられる。バイアス電源１２５、１２６によって使用されるのと同じロッドまたはコネクタが使用されてもよく、または追加のテストインターフェースコネクタが、ＲＦロッドに追加されてもよい。ネットワークアナライザは、代わりに、上部電源プレート１３５に、またはネットワークアナライザがチャンバ内に共振を引き起こすことを可能にする任意の他の場所もしくは取り付け具に接続してもよい。

【0019】

テスト中、バイアス電源１２５、１２６、１３０は、切断またはシャットダウンされて、ネットワークアナライザが、チャンバに印加される信号を制御する。ネットワークアナライザは、ある周波数範囲内の複数の周波数で低ＲＦ電力信号をチャンバに送り、この周波数スペクトルにわたるスペクトル高周波応答を読み取る。ＲＦ信号はチャンバ内で共振し、ネットワークアナライザは、チャンバ内で共振するＲＦ信号を測定する。その後、これらの信号は、ネットワークアナライザまたはテストコントローラによって保存または記録されてもよい。テストコントローラは、ネットワークアナライザを制御することによってチャンバのテストを制御することができるように、システムコントローラ１７０のようなＣＰＵ１９２、メモリ１９３、およびＩ／Ｏ１９４を有する追加の計算資源であってもよい。２つのコントローラは、テスト目的のために調和させるために、ローカルエリアネットワーク、周辺機器、または他の接続を使用して、互いに接続されてもよい。テストコントローラおよびネットワークアナライザのユーザインターフェースが、テストの結果を評価するために使用されてもよい。実際のテストは、所定の周波数範囲にわたる異なる振幅の複数の周波数掃引として実行することができる。次に、ネットワークアナライザは、チャンバ内のＲＦエネルギーのインピーダンス、位相、振幅、および他の所望の特性を決定する。テストは、チャンバ内にワークピース１４０を有して実施されてもよいし、または有さずに実施されてもよい。一般的には、テスト中にプラズマもプロセスガス１２９も存在しないであろう。チャンバは、周囲の空気で満たされてもよいし、または排気システム１５１、１５５によって低圧もしくはほぼ真空の状態になるようにポンピングされてもよい。

【0020】

テストコントローラ１７８およびプロセスコントローラ１７０は両方とも、オペレータがマシンプロセスを制御することを可能にするためのユーザインターフェースを用いてテスト、プロセス、または温度制御ソフトウェアを実行する従来のコンピュータの形態であってもよい。端末は、大容量記憶媒体に結合されたプロセッサ、ユーザインターフェース、およびコントロールボックスへのインターフェースを有することができる。端末は、高速メモリ、無線または有線通信インターフェース、追加のプロセッサなどの他の構成要素（図示せず）を有することができる。大容量記憶装置は、ソリッドステート記憶装置、光学記憶装置、または磁気記憶装置に命令、パラメータ、および様々なログを有する機械可読媒体の形態であり得る。ネットワークアナライザは、テストコントローラ端末からの命令またはコマンドに応答して、ＲＦ入力を生成し、反射を受け取る。ネットワークアナライザは、テストコントローラからの一般的なコマンドに従って自律的に動作することができてもよい。あるいは、テストコントローラ１７８は、ネットワークアナライザ１７９に統合されていてもよいし、その一部であってもよい。

【0021】

チャンバの様々な構成要素が、異なる周波数でのネットワークアナライザによるチャンバのインピーダンス測定値に影響を与える。これらの違いにより、それぞれのシグネチャが、様々な重要なチャンバ構成要素の障害に固有である、多変量シグネチャのライブラリを確定することが、可能になる。次いで、障害検出プロセスを使用して、現在のチャンバシグネチャをライブラリ内のシグネチャと比較して、障害のタイプを識別することができる。障害は、欠けている構成要素、正しく取り付けられていない構成要素、または欠陥のある構成要素であり得る。

【0022】

表１は、いくつかの異なるタイプの障害に対して高感度の共振特徴部の表の例である。これらの障害は、一般的にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥとして表示されている。チャンバの共振に影響を与えるいかなる障害が、テストされてもよい。共振周波数の例が、ヘッダ行にわたって、１、２、３、４、５、６、７、および８として記載されている。通常、これらは、１～２００ＭＨｚの範囲内の異なる特性周波数である。対応する障害の影響が、表示されている各周波数の各行に表示されている。これらの結果は、特定の狭帯域入力周波数を使用して、入力掃引信号によって、または入力広帯域信号によって生成され得る。表は、障害がテストチャンバ内に生成された後にテストチャンバにおける複数の共振周波数を測定することから作成され得る。これは、周波数ＡからＨにおける名目上のベースライン構成を提供する。

【0023】

チャンバは、入力ＲＦ信号に対して識別可能な応答を示すあらゆる障害についてテストされ得る。いくつかの機械的障害は、ずれた構成要素、欠けている構成要素、不適切で欠陥のある構成要素材料、磨耗、ひび割れ、損傷した構成要素である。短絡、オープンまたはクローズドグラウンドなどの電気的障害もまた検出することができる。検出された障害は、ライナー、電気的アセンブリ、フィルタ、スクリーン、シャワーヘッドなどの、上述の構成要素のうちの任意のものに関係し得る。

【0024】

示されているように、チャンバは、周波数８で共振を有し、チャンバ内に障害Ａがある場合、この共振は、右に、すなわち、より高い周波数にシフトされる。このシフトの量が、特徴化されてもよく、障害がどれほど深刻であるか、および障害のいくつかの特性に応じて、変化し得る。異なるチャンバ内の異なる構成要素もまた、異なる量のシフトを引き起こし得る。示されているように、これが、チャンバの共振における唯一の変化である場合、障害Ａは、ある程度の確実性をもって評価され得る。しかしながら、ここに表示されていない、同様に周波数８で効果を有する他の障害があるかもしれない。

【0025】

同様に、障害Ｂは、周波数１の共振ピークを減衰させ、周波数２のピークと周波数５のピークを右にシフトさせる効果を有する。周波数１のピークは、記載されている障害のうちの４つによって影響を受けることに、注意されたい。障害Ｃは、共振ピークを増幅し、他方、障害Ｂと障害Ｄは、ピークを減衰させる。障害Ｅは、ピークを完全に除去する。これらの組み合わされた効果により、障害の性質を正確に決定することがより困難になる。したがって、様々な異なるフィンガープリントが確定されて、異なる障害をより正確に区別するために、比較され得る。

【0026】

別の言い方をすると、表１は、インピーダンススペクトルに対するいくつかの異なる障害タイプのいくつかの感度特性を要約している。特性の多変量性は、異なる障害に対して固有のシグネチャをもたらす。障害Ａは、周波数８およびおそらくは他の周波数で共振特徴部を右にシフトさせる。加えて、インピーダンスの大きさは、ベースライン補正された障害Ａとは数オーム異なり得る。同様に、障害Ｂは、低い周波数の共振特徴部に影響を与える。さらに、周波数５でのより大きい共振は、障害Ａの場合よりもはるかに大きい、場合によっては２桁大きいインピーダンス差をもたらす。これらの大きな差により、安定した障害分類が可能になる。差が小さいほど、分類は困難になる。

【0027】

広帯域ベクトルネットワークアナライザ１７９を使用して、１～１８０ＭＨｚなどの広い周波数範囲にわたってインピーダンスを測定することができる。そのようなネットワークアナライザは、入力ＲＦ電力を供給し、次いでＺＭａｇ（インピーダンスの大きさ）、位相角変化、ならびに等価直列／並列抵抗およびリアクタンスを含む出力を測定することができてもよい。チャンバ１００のＲＦロッドまたは同様のＲＦ入力装置１２７に結合されたそのようなツールを使用して、プロセスは、既知の優良なチャンバをベンチマークすることから開始することができる。既知の優良なチャンバの特性を測定することによって、インピーダンススペクトルのデータベースを開発することができる。これは、既知の優良なチャンバ間の変動のベースラインを見つけるために使用することができる。この名目上の変動が、特徴化されてもよい。

【0028】

ベースラインおよび名目上の変動を確定したら、障害のあるチャンバを測定することができる。インピーダンス変化に対するＲＦ経路内の任意の重要部品の感度が、ＲＦスペクトルを分析することによって測定され得る。各部品のインピーダンススペクトルは、障害シグネチャを確定するために使用され得る。新しいチャンバのインピーダンススペクトルを既知の障害シグネチャおよびベースラインチャンバと比較することによって新しいチャンバをテストして、あらゆる置き間違えられた、位置ずれした、またはその他の欠けている部品を検出することができる。広範囲の様々な部品とその正しい取り付けが、この手法を用いて検出され得る。これらの部品は、誘電絶縁体、ＲＦガスケット、接続ボルトなどを含み得る。

【0029】

図２は、ネットワークアナライザとテストコントローラを使用して障害を決定するプロセスフロー図である。２０２で、ＲＦ信号が、処理チャンバに印加されて、チャンバ内に共振を発生させる。チャンバは、最近製造され、使用前に品質管理プロセスを受ける新しいチャンバであり得る。処理チャンバは、その代わりに、製造プロセスで使用されて来て、メンテナンスチェックまたは修理を受けるチャンバであってもよい。２０４で、印加された信号に応答したチャンバの共振が、ネットワークアナライザで測定される。ネットワークアナライザは、印加されたＲＦ信号の反射を同じＲＦ入力装置で受け取り、受け取った反射を元の入力ＲＦ信号と比較することによって、ネットワークアナライザは、入力ＲＦ信号に対する共振、吸収および他の影響を決定することができる。共振は、様々な異なる方法のうちの任意の方法で測定することができる。インピーダンスおよび位相が尺度として特に有用であることがわかった。いくつかの実施形態において、測定は、広い周波数帯域にわたるインピーダンス（Ｚ）および位相（Φ）スペクトルに対するものであり得る。広い周波数帯域をカバーするために、掃引信号または異なる周波数の複数の狭帯域離散信号を使用することができる。

【0030】

２０４において、フィンガープリントが、測定値から抽出される。フィンガープリントは、多くの異なる形を取ることができる。いくつかの実施形態では、各フィンガープリントは、周波数帯域全体にわたるインピーダンスおよび位相の形状および大きさによって特徴付けられる。上記のネットワークアナライザの場合、周波数帯域は、０から１８０ＭＨｚまでであってもよい。数学的には、フィンガープリントは、位相に対して１つ、インピーダンスに対して１つの、２つの列を持つ行列で表すことができる。その場合、行は、周波数ポイントの範囲に対応する。行数は、所望の精度および周波数範囲に基づいて決定することができる。そのようなフィンガープリントは、行列 FP=[Zφ] として表すことができる。

【0031】

次いで、このフィンガープリントは、２０８において、記載されているように対照実験を通して収集されたフィンガープリントのライブラリと比較され得る。２１０において、テストフィンガープリントとライブラリ内のフィンガープリントとの各組み合わせに対して類似度指数が割り当てられ得る。ライブラリフィンガープリントはそれぞれ、チャンバ内の共振を使用して識別することができる特定の障害に関連している。表１の例では、共振を用いて特徴付けられた５つの異なる障害がある。このような場合、フィンガープリントライブラリは、各障害に１つずつ、５つの異なるフィンガープリントを有する。これは、５つの異なる比較を提供する。ライブラリフィンガープリントの数は、テストシナリオによって異なってもよい。異なるチャンバおよび同じチャンバタイプの異なる構成は、それぞれ異なるライブラリを有してもよい。

【0032】

類似度指数は、チャンバ共振が、障害を有する類似のチャンバの共振とどれほどよく一致するかの指標を与える。類似度指数が大きいほど、テスト中のチャンバの構成が、ライブラリ内のフィンガープリントによって識別される障害構成を有する可能性が高くなる。閾値が、障害を示すほど十分に大きくはない差異および変動を解決するために、設定されてもよい。２１２において、各障害に対する類似度指数が、対応する閾値と比較される。

【0033】

類似度指数は、様々な異なる方法のうちの任意の方法で決定することができる。１つの方法は、相関係数を使用することである。一例として、インピーダンススペクトルと位相スペクトルの相関係数が、別々に決定されてもよい。次に、２つの係数を、様々な異なる方法のうちの任意の方法で組み合わせることができる。例えば、平均値、最大値関数または二乗値の合計が、使用されてもよい。

【0034】

ｘ個のフィンガープリントの各々に対する類似度指数ＳＩｘは、テストフィンガープリントＦＰ_ｔｅｓｔとｘ個のライブラリフィンガープリントＦＰｘの各々との相関として特徴付けることができ、以下のように示すことができる。
SI_x= corr (FP_test, FP_x )

【0035】

有用な閾値を使用して、閾値よりも大きい類似度は障害である可能性が非常に高いということを、確定することができる。そのような場合には、２１４において、障害がチャンバに割り当てられる。閾値未満の類似度は、２１６で棄却される。２２０で全ての類似度指数が処理されるまで、２１８でこの比較が続けられる。

【0036】

閾値よりも大きい類似度指数は、降順にランク付けされて、適切なトラブル解決手順を優先させるために使用されてもよい。全ての類似度指数が処理されると、システムは、１組の考えられる障害を蓄積している。障害は、測定されたフィンガープリントに十分に近いライブラリフィンガープリントに対応する。類似度指数、または対応する閾値からの各指数の距離を使用して、２２２で、障害は、可能性が最も高いものから最も低いものまでランク付けされ得る。より高い類似度指数に対応する障害は、より低い指数を有する障害よりも可能性が高いとランク付けされ得る。障害がランク付けされると、次いで２２４で、優先度が障害に割り当てられ得る。あるいは、ランク付け、優先度、または類似度指数に関係なく、全ての障害が調査されてもよい。

【0037】

図３は、フィンガープリントのライブラリを確立するプロセスフロー図である。このライブラリは、ベースライン共振応答と、様々な障害状態に対する特有の共振応答とで構成されている。これは、ｎ個の障害に対して次のように書くことができる。
Library → {FP_baseline, FP_fault1, FP_fault2… FP_faultn}

【0038】

ベースラインフィンガープリントは、２５２における、完全に機能している欠陥のない無障害バージョンのチャンバの複数の測定に基づく。これは、障害のあるチャンバを比較することができる対照を提供する。様々な障害のうちのいずれが、特徴化されてもよい。通常、製造中または使用中に発生する可能性が最も高い障害が、特徴化される。一例として、特定のハードウェア構成要素が、ベースライン構成から取り除かれて、次いで、構成要素が欠けている状態でチャンバが複数回測定されてもよい。２５４で、様々な構成要素を取り除いて、これを繰り返すことができる。厚いまたは薄いエッジリングなどの異なる寸法を有するハードウェア構成要素など、他の障害が、同じ方法でテストされ、特徴化されてもよい。新品、耐用年数の中間、耐用年数の終わりなど、使用年数が異なるハードウェア構成要素が、測定されてもよい。２５６で、選択された障害状態および構成のそれぞれについて、フィンガープリントが収集される。

【0039】

収集された障害は全て、周波数範囲にわたるインピーダンスと位相の曲線の形状と大きさによって区別され得る。インピーダンスおよび位相の代わりにまたはそれに加えて、他のパラメータを使用することができる。フィンガープリントが収集されたら、それらを使用して、各障害状態の閾値を設定することができる。２５８において、同じ構成に対するフィンガープリントが、比較される。これらは、異なるテスト、同じ設計の異なるチャンバ、および同じテストを行う異なる人からのものであり得る。同じ構成に対するフィンガープリントを対にすることによって、類似度指数が決定される。これは、各組み合わせが比較されるときに多数の対を提供する。閾値は、２６０において、類似度指数の最小値として選択されてもよい。最小値は、同じ障害のテスト間の最大変動を表す。個々の実施態様に応じて、閾値をより高くまたはより低く設定することができる。

【0040】

このように、閾値は、測定ユニットごとの測定ツールの違い、チャンバの取り付けおよび組み立て方法の違い、ならびに使用中のチャンバの性能に影響を与えるほど十分に重要ではない他の些細な変動を解決する。記載された例では、閾値は、閾値を超える類似度指数が重要であると見なされるように、設定されている。

【0041】

図４は、閾値を使用してライブラリフィンガープリントを選択する、単純化されたプロセスフロー図である。この手法により、障害をより迅速かつ簡単に選択することができる。プロセスが開始され、次いで２７０で、ＲＦ信号がチャンバに印加される。本明細書の例では、信号は、ＲＦ整合器またはチャンバ上の他の適切なＲＦ入力位置に結合されたネットワークアナライザによって印加される。２７２において、ネットワークアナライザは、入力信号によって引き起こされるチャンバ内の共振を測定する。入力信号は、ピークシフト、減衰および増幅を有する表１を参照して説明されたように、修正される。

【0042】

２７４において、フィンガープリントが、高周波スペクトル応答の測定から抽出される。２７６において、この抽出されたフィンガープリントが、フィンガープリントのライブラリ内のフィンガープリントと比較される。任意の組み合わせについて、２７８で、類似度指数が、抽出されたフィンガープリントとライブラリフィンガープリントとの組み合わせに割り当てられる。２８０において、指数は、そのライブラリフィンガープリントについての閾値と比較され、類似度指数が、対応する閾値よりも大きい場合、２８２において、障害が、処理チャンバに割り当てられる。障害は、その組み合わせのライブラリフィンガープリントに対してすでに識別されている障害になるであろう。障害が割り当てられた後に、チャンバの検査、修理、交換、改修などの適切な措置を講じることができる。

【0043】

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図する。本明細書で使用される「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の項目のあらゆる全ての可能な組合せを指し、それらを包含することもまた理解されよう。

【0044】

用語「結合された」および「接続された」は、それらの派生語とともに、構成要素間の機能的または構造的関係を説明するために、本明細書で使用され得る。これらの用語は互いの同義語として意図されていないことを、理解されたい。むしろ、特定の実施形態において、「接続された」は、２つ以上の要素が互いと直接に物理的、光学的、または電気的な接触をしていることを示すために、使用され得る。「結合された」は、２つ以上の要素が互いと直接または間接（それらの間に介在する他の要素がある）のいずれかで物理的、光学的、または電気的な接触をしていること、および／または２つ以上の要素が互いと協働する、もしくは相互作用する（例えば、因果関係にあるような）ことを示すために、使用され得る。

【0045】

本明細書で使用される「上（ｏｖｅｒ）」、「下」、「間」、および「上（ｏｎ）」という用語は、そのような物理的関係が注目すべきである場合に、ある構成要素または材料層の、他の構成要素または層に対する相対位置を指す。例えば、材料層に関しては、他の層の上（ｏｖｅｒ）または下に配置された１つの層は、当該他の層と直接接触していてもよいし、または１つ以上の介在層を有していてもよい。さらに、２つの層の間に配置された１つの層は、２つの層と直接接触していてもよいし、または１つ以上の介在層を有していてもよい。対照的に、第２の層の「上（ｏｎ）」にある第１の層は、その第２の層と直接接触している。構成要素アセンブリに関して、同様の区別がなされるべきである。

【0046】

上記の説明は例示的であり限定的ではないことを意図していることが、理解されるべきである。例えば、図中のフロー図は、本発明の特定の実施形態によって実行される特定の工程順序を示しているが、そのような順序は必須ではない（たとえば代替実施形態は、異なる順序で工程を実行し、特定の工程を組み合わせ、特定の工程を重ねることなどができる）ことが理解されるべきである。さらに、上記の説明を読んで理解すれば、他の多くの実施形態が、当業者には明らかとなろう。特定の例示的実施形態を参照して、本発明を説明したが、本発明は、説明した実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の趣旨と範囲内で修正および変更を加えて実施できることが、理解されよう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して、決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】