检测无约束等离子事件的系统技术方案

披露了用于在等离子处理室中检测无约束等离子事件的系统。该系统可包括置于等离子处理室中的传感器，其用于在该等离子处理室中存在无约束等离子时提供电流。该系统还可包括用于将电流转换为电压的转换器，以及包括去除电压中的噪声以提供第一信号的滤波器。该系统还包括检测器，其用于采用该第一信号的放大信号和／或该第一信号确定该无约束等离子的存在。该系统还可包括导线，其用于耦合该传感器和该转换器，以将电流从该传感器传导至该转换器。该系统还可包括屏蔽，其用于围绕该导线的至少一部分，从而至少减少该导线接收的电磁噪声。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测无约束等离子事件的系统
技术介绍
等离子处理系统长期以来被用于处理衬底(例如半导体晶片)以生产集成电路。 等离子可在各种等离子处理系统中生成，例如电子回旋共振(ECR)等离子处理系统、电感 耦合(ICP)等离子处理系统或者电容耦合(CCP)等离子处理系统。在许多情况下，将等离 子约束在等离子处理系统的等离子处理室内的特定区域(例如在正被处理的衬底正上方 的区域内)可提供某些优点。为了便于讨论，图1显示了等离子处理室100的范例，其中等离子在处理过程中被 约束。考虑如下情况，例如，衬底124被放置在电极110上，电极110被安装在与室102连接 的基座120上。电极110通过基座120的内部与远程电源114(例如射频(RF)功率发生器) 连接。当室102内的压强(可通过泵(未示)降低)达到所需水平时，处理气体150 (可以 是化学品的混合物)通过入口 104被导入室102。为了处理衬底124，电极110可以处理气 体150电容耦合来自电源114的功率以形成等离子106。通常等离子106通过一组约束环 108被包含在室102的所需区域内。在衬底处理过程中，来自等离子106的气体(其可包括 来自处理气体150的化学成分、等离子106内化学反应形成的化学成分以及衬底124处理 的化学副产物的混合物)可在通过出口 126从室102去除之前流经约束环108和非等离子 室容积128。该路线通过路径136表示，且通常会导致室102的内部暴露至高度反应性气 体，即使当等离子106被包含时。然而，在衬底124的处理过程中，等离子106可意外地或者不受控地迁移出室102 中的包含区域。换言之，可在约束环108外侧的室102的区域中形成无约束等离子138。这 种无约束等离子138的形成是不被期待的，因为无约束等离子138可以引起如下至少一种 情况发生的方式改变处理等离子106的品质明显降低衬底124的性能，损伤室102，以及 损伤基座120或其子系统。例如，衬底124可能由于蚀刻或沉积速率的改变受到损伤和/ 或被无约束等离子138生成的微粒缺陷或元素污染物污染而损伤。处理室102和/或基座 120可通过例如暴露至无约束等离子138导致的室材料的侵蚀或腐蚀被物理损伤。此外，处 理室102的元件可由于无约束等离子138可能改变等离子功率通过室返回到地的途径而受 到电损伤。在一个实施例中，来自电源114的等离子功率可通过不是被设计携带等离子功 率的室元件返回到地。由前文可知，无约束等离子事件可由多种原因引起。例如，当等离子变得不稳定 时，等离子会不受约束。在另一实施例中，当等离子室内产生电弧时，可产生无约束等离子 事件。在仍然另一实施例中，当处理参数如等离子功率、等离子组成、气体供应流、操作压等 波动时会使等离子不受约束。此外，无约束等离子事件的发生可能是偶发的且通常不可预知。这种不可预知性 的一个原因在于无约束等离子具有不同的形式。此外，由于无约束等离子显示的可变和不 可预知的形式，无约束等离子事件对衬底处理的具体作用通常无法预知。例如，无约束等离 子可具有低密度或高密度。在另一实施例中，该无约束等离子所占的空间可大可小。在仍 然另一实施例中，无约束等离子可以是稳定的等离子或者是波动、偶发等离子。甚至该无约5束等离子在室内的位置也会在处理过程中变化。已经采用了各种方法来检测无约束等离子事件。一种方法包括使用通常具有多电 极的静电探针如VI探针或Langmuir探针来检测无约束等离子事件。在一个实施例中，具有 未保护电极(通常由金属制成)的Langmuir-型探针可被暴露至室环境。该Langmuir-型 探针通常被电气偏置(electrically biased)，使得当该探针暴露至等离子时，直流电流 (DC)可从该等离子流至该探针的电极。例如，Langmuir-型探针122被定位在期望等离子 约束区域以外的等离子环境中。通过采用电流检测器148，经电源118在Langmuir-型探针 122上的DC电流变化可被测得。此外，DC电源(未示)可用于偏置该探针。然而，Langmuir-型探针的操作需求(即，该电极未被保护，且与该等离子存在DC 电接触)限制了 Langmuir-型探针在检测无约束等离子事件中的用途。此外，由于无约束 等离子事件不可预知的性质，该Langmuir-型探针可能需要在衬底被处理的过程中连续运 行以确保有效。然而，连续使用可能导致将Langmuir-型探针的未保护电极暴露至等离子 处理过程中通常存在于室内的化学物质的混合物。这种化学物质的混合物(包括为处理衬 底提供的化学品、在处理等离子内生成的新化学物质以及在衬底处理过程中形成的化学副 产物)通常同时包括对Langmuir-型探针正常运作的能力产生不利影响的腐蚀成分和沉积 成分。在一个实施例中，腐蚀性成分(例如，氯、氟和溴等)可引起Langmuir-型探针不 正常运作，例如无法及时和/或准确检测无约束等离子事件。此外，腐蚀电极可能成为间接 损伤被处理的衬底的微粒缺陷和/或金属污染物来源。在另一实施例中，该混合物的沉积 成分(例如，无机SiOx基副产物和有机CFx基聚合物)可导致在探针的电极上形成电绝缘 膜；因此，该膜可妨碍所需的等离子_电极DC接触，从而阻止该探针准确和/或及时感知等 离子的存在。由前文可以理解，Langmuir-型探针不是理想的检测无约束等离子事件的手 段。被采用的另一种方法是识别处理过程中衬底的偏压变化来检测无约束等离子事 件。参考图1，当电源114供应的功率与室100内的等离子106相互作用时可在衬底124上 生成偏压。通常可安装传感器140(例如，在电极110中)以允许直接测量处理过程中衬底 124上的偏压并可使用偏压检测器144来将该偏压与一阈值进行比较。因此，当等离子106 的特性由于无约束等离子138而改变时，可使用传感器140测量该偏压并可使用偏压检测 器144来检测该偏压的变化。附加地或者替代性地，该偏压的变化可通过测量与衬底偏压相关的参数变化进行 间接检测。例如，当衬底偏压由于无约束等离子138而变化时，由电源114供应至电极110 以维持等离子106的功率也发生变化。因此，用RF功率检测器142监测供应至等离子106 的功率也可以对无约束等离子事件进行检测。然而，通过监测偏压来检测无约束等离子事件受到检测由无约束等离子事件引起 的偏压变化的困难的限制。在采用更高频率的发生器(例如60MHz)生成等离子时，检测偏 压变化特别困难。通过更高频率发生器生成的偏压很小；且由于无约束等离子事件通常在 更低功率水平发生，从DC偏置信号的较小变化来检测无约束等离子事件可能非常困难或 不可能。因此，该技术的使用具有局限，因为其无法可靠地检测无约束等离子事件。在仍然另一现有技术的方法中，光学传感器可被用于检测无约束等离子事件。本6领域技术人员了解等离子通常会发光。因此，可采用光学传感器来检测从无约束等离子的 发出的光。在一个实施例中，参考图1，光学传感器132可临近透明窗130安装，该透明窗 130具有需要监测的室102的区域的可视通路(在此指通道134)。因此，当等离子106不 受约束时，来自无约束等离子138的光可进入通本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在等离子处理室中检测无约束等离子事件的系统，该系统包括：传感器，其设置于该等离子处理室中，该传感器配置为在该等离子处理室中存在无约束等离子时提供电流；转换器，其配置为将该电流转换为电压；滤波器，其配置为从该电压去除噪声以提供第一信号；检测器，其配置为使用输入信号确定该无约束等离子的存在，该输入信号包括该第一信号和该第一信号的放大信号中的至少一个；导线，配置为耦合该传感器和该转换器，该导线配置为将电流从该传感器传导至该转换器；以及屏蔽，其配置为围绕该导线的至少一部分，从而至少减少该导线接收的电磁噪声。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰皮斯，赛义德法尔杰夫润泰赫拉尼，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]