一种通过在等离子体限制体积中对等离子体点火来确定等离子体系统的健康状况的设备和方法，利用点火电路生成点火信号，并在所述等离子体限制体积附近的偏置区域与接地区域之间施加所述点火信号。感测所述点火电路中的参数，并将所感测到的参数与第一参数阈值比较。如果所述感测到的参数与所述第一电压阈值不同，则确定与所述等离子体限制体积相关的条件，并可以采取校正动作。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子体系统的点火以及用于监测等离子系统的健康状况的设备和方法
技术介绍
本公开涉及等离子体源，特别是涉及用于等离子体源的点火以及用于利用等离子体点火过程的监测来提供等离子体源的故障诊断的设备和方法。现有技术电感耦合等离子体(ICP)源或变压器耦合等离子体(TCP)源中的等离子体的点火通常涉及在等离子体容器内施加高压脉冲，以将气体初始分解为电离状态，随后生成等离子体。高电压脉冲的持续时间和幅度通常被固定在被设计为在优选操作条件下实现等离子体击穿的一些预定值上。传统的点火方案被设计为输送最高的实际脉冲电压，以分解气体并产生等离子体。在一些情况下，这种方法会对电子器件施加不必要的应力，并且还会在偏置的等离子体块上施加不必要的高电场。在传统的等离子体源中，选择较高的点火电压以解决可能抑制点火的不利的气体条件。这些不利条件可以包括例如高气压、低气体流量、或带毒(即气体中存在污染物)、或缺乏足够的电子密度以产生初始等离子体击穿。高点火电压导致高电场，这转而增大了产生气体雪崩击穿(其中高电场区域中的一些电子获得了足够的能量来使气体分子电离，从而在高电场区域中释放出更多的电子，导致气体雪崩击穿)的可能性。在这种传统系统中，通过实施这种电压调节，即使在有利的气体条件下，也施加高压，这会使电子器件更快磨损，并会增大等离子体容器内部电弧放电的机会。高压点火脉冲串会导致电弧放电和劣化，进而产生微粒缺陷，这些缺陷可能会降低先进半导体加工应用中高性能芯片的良率。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种通过在等离子体限制体积中对等离子体点火来确定等离子体系统的健康状况的方法。该方法包括利用点火电路生成点火信号，并在所述等离子体限制体积附近的偏置区域与接地区域之间施加所述点火信号。感测所述点火电路中的参数，并将所感测到的参数与第一参数阈值比较。如果所述感测到的参数与所述第一参数阈值不同，则确定与所述等离子体限制体积相关的条件。在一些示例性实施例中，所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染。在一些示例性实施例中，所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。可以报告所确定的条件，并且可以采取与所述确定的条件相关的校正动作。在一些示例性实施例中，所述校正动作包括检查进料气体中的污染物和消除所述污染物的源。在一些示例性实施例中，所述校正动作包括提供净化气体通过所述等离子体限制体积，以降低所述等离子体中的污染物量。在一些示例性实施例中，所述方法还包括确定击穿时间，所述击穿时间为施加所述点火信号的时间与所述感测到的参数相对于第二参数阈值发生变化的时间之间的时间量。在一些示例性实施例中，所述方法还包括当所述击穿时间超过击穿时间阈值时确定与所述等离子体限制体积相关的条件。在一些示例性实施例中，所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染物。在一些示例性实施例中，所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。在一些示例性实施例中，所述点火电路中的所述感测到的参数为所述点火电路中的电压。在一些示例性实施例中，所述点火电路中的所述感测到的参数为所述点火电路中的电流。根据第二方面，提供了一种通过在等离子体限制体积中对等离子体点火来确定等离子体系统的健康状况的设备。点火电路生成点火信号。输入端在所述等离子体限制体积附近的偏置区域与接地区域之间施加所述点火信号。传感器感测所述点火电路中的参数。处理单元将所感测到的参数与第一参数阈值比较，并在所述感测到的参数与所述第一参数阈值不同时确定与所述等离子体限制体积相关的条件。在一些示例性实施例中，所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染物。在一些示例性实施例中，所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。所述处理电路可以报告所确定的条件，并且所述处理电路可以采取与所述确定的条件相关的校正动作。在一些示例性实施例中，所述校正动作包括检查进料气体中的污染物和消除所述污染物的源。在一些示例性实施例中，所述校正动作包括提供净化气体通过所述等离子体限制体积，以降低所述等离子体中的污染物量。在一些示例性实施例中，所述处理电路确定击穿时间，所述击穿时间为施加点火电压的时间与所感测到的参数相对于第二参数阈值发生变化的时间之间的时间量。在一些示例性实施例中，所述处理电路在所述击穿时间超过击穿时间阈值时确定与所述等离子体限制体积相关的条件。在一些示例性实施例中，所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染物。在一些示例性实施例中，所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。在一些示例性实施例中，由所述传感器感测到的参数为所述点火电路中的电压。在一些示例性实施例中，由所述传感器感测到的参数为所述点火电路中的电流。附图说明参照所示多个附图以本公开实施例的非限制性示例的方式在以下详细描述中进一步描述本公开，其中贯穿附图的若干视图以相同附图标记表示相似部件。图1包括本公开所针对的用于生产活化气体的环形变压器耦合等离子体源的示意性功能框图。图2包括根据一些示例性实施例的包括图1所示类型的等离子体源的系统的示意性功能框图，其包括在其中对等离子体点火的环形等离子体管、块或等离子体限制区域。图3是示出根据一些示例性实施例的开关频率与所得点火电压VSpark之间的关系的图线。图4包括根据一些示例性实施例的具有方形点火脉冲的用于等离子体点火的波形的图线。图5包括根据一些示例性实施例的示出图4的方形点火序列的逻辑流程的逻辑流程图。图6包括根据一些示例性实施例的具有三角形或倾斜点火脉冲的用于等离子体点火的波形的图线。图7包括根据一些示例性实施例的示出图6的三角形或倾斜点火序列的逻辑流程的逻辑流程图。图8包括根据一些示例性实施例的如上文详细描述的环形等离子体管、等离子体块或等离子体限制区域的视图，其具有用于施加点火电压VSpark并监测等离子体块中的电压的连接件。图9是根据一些示例性实施例的编程后的VSpark点火波形VSpark_Program的随时间的波形图。图10包括根据一些示例性实施例的示出在图9的时序曲线中示出的等离子体点火期间的电压监测的逻辑流程的逻辑流程图。图11包括根据一些示例性实施例的环形等离子体管、等离子体块或等离子体限制区域的示意图，其具有用于施加点火电压VSpark并因此施加点火电流ISpark、以及用于监测等离子体块中的电流的连接件。图12包括根据一些示例性实施例的示出在图9的时序曲线中示出的等离子体点火期间的电流监测的逻辑流程的逻辑流程图。图13A至图13C包括根据一些示例性实施例的在不同点火条件下的编程后的VSpark点火波形和所得的感测到的VSpark_Readback信号随时间的波形图。图14A和图14B包括根据一些示例性实施例的分别在冷启动点火情景和正常点火情景下的编程后的VSpark点火波形VSpark_Program、所得的感测到的VSpark_Readback信号和VLoop信号随时间的两个波形图。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过在等离子体限制体积中对等离子体点火来确定等离子体系统的健康状况的方法，包括：/n利用点火电路生成点火信号；/n在所述等离子体限制体积附近的偏置区域与接地区域之间施加所述点火信号；/n感测所述点火电路中的参数；/n将所感测到的参数与第一参数阈值比较；以及/n如果所述感测到的参数与所述第一参数阈值不同，则确定与所述等离子体限制体积相关的条件。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 US 15/705,6431.一种通过在等离子体限制体积中对等离子体点火来确定等离子体系统的健康状况的方法，包括：
利用点火电路生成点火信号；
在所述等离子体限制体积附近的偏置区域与接地区域之间施加所述点火信号；
感测所述点火电路中的参数；
将所感测到的参数与第一参数阈值比较；以及
如果所述感测到的参数与所述第一参数阈值不同，则确定与所述等离子体限制体积相关的条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括报告所确定的条件。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括采取与所述确定的条件相关的校正动作。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述校正动作包括：
检查进料气体中的污染物；以及
消除所述污染物的源。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述校正动作包括：
提供净化气体通过所述等离子体限制体积，以降低所述等离子体中的污染物量。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括确定击穿时间，所述击穿时间为施加所述点火信号的时间与所述感测到的参数相对于第二参数阈值发生变化的时间之间的时间量。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述击穿时间超过击穿时间阈值时确定与所述等离子体限制体积相关的条件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述条件为所述等离子体限制体积中的气体的污染物。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述条件为用于等离子体点火的自由电子密度不足。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述点火电路中的所述感测到的参数为所述点火电路中的电压。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述点火电路中的所述感测到的参数为所述点火电路中的电流。
【专利技术属性】
技术研发人员：阿图尔·古普塔，科林·桑福德，约书亚·拉蒙塔奇，凯文·文策尔，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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