谐波导出的电弧探测器制造技术

一种电弧探测系统包括射频（ＲＦ）信号探针，该ＲＦ信号探针感应ＲＦ等离子体室的输入端处的ＲＦ信号并基于该ＲＦ信号的电压、电流和功率中的至少一种生成一信号。信号分析器接收该信号，监测该信号中具有大于或等于该ＲＦ信号的基波频率的频率的频率分量，并基于所述频率分量生成输出信号。该输出信号指示该ＲＦ等离子体室中正在发生电弧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及射频等离子体处理系统中的电弧探测。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息，并不构成现有技术。近几十年来，RF等离子体被广泛地用于半导体制造。现场数据显示， 电弧是晶片缺陷和损坏的主要原因。实时电弧探测对于维持和提高IC制造 的产量至关重要。电弧是等离子体室中的部件之间的能量的突然释放，伴随着范围通常在 1至100微秒的快速电磁瞬变。电弧探测设备通常包括两部分用于拾取信 号的朗缪尔(Langmuir)探针，以及实时信号处理单元。基于探针耦合，探 测可以分为入侵式技术和非入侵式技术。现在参见图1,示出射频(RF)等离子体输送系统IO的若干种配置中 的一种。RF等离子体输送系统10包括向等离子体室14提供电力的RF发生 器12。阻抗匹配网络16可以被插置在RF发生器12的输出端与等离子体室 14的输入端之间的馈线中。朗缪尔4笨针18可以被插入等离子体室14中。 朗缪尔探针18基于等离子体室14中的等离子体生成信号。数据获取仪器 20接收并处理该信号以特征化等离子体。朗缪尔探针18是用于等离子体诊断的常规探针，并且被很好地开发用 于确定包括密度、温度和能量的等离子体特性。朗缪尔探针18本质上是被 插入等离子体鞘层以获得等离子体信息的天线。由于朗缪尔探针18被插入 等离子体室14的内部，因此朗缪尔探针18对于室处理过程是入侵式的。尽管这种评估等离子体运转的方法准确且能够提供信息，但是朗繆尔探针18 的侵入性限制了其在生产环境中的应用。非入侵式电弧探测可以基于在产生电弧期间发生的宽带辐射。使用光学 探测和荧光光语的技术基于这种原理。这些方法通常需要各种传感器，因此 比朗缪尔探针18更加昂贵。
技术实现思路
一种电弧探测系统，包括射频(RF)信号探针，该RF信号探针感应 RF等离子体室的输入端处的RF信号并基于该RF信号的电压、电流和功率 中的至少一种生成一信号。信号分析器接收该信号，监测该信号中具有高于 该RF信号的基波频率的频率的频率分量，并基于所述频率分量生成输出信 号。该输出信号指示该RF等离子体室中正在发生电弧。一种电弧探测系统，包括射频(RF)信号探针，该RF信号探针感应 RF等离子体室的输入端处的RF信号并基于该RF信号的电压、电流和功率 中的至少一种生成一信号。模数转换器将该信号转换成数字信号。信号分析 器接收该数字信号，监测该数字信号中该RF信号的具有高于该RF信号的 基波频率的频率的频率分量，并基于所述频率分量生成输出信号。该输出信 号指示该RF等离子体室中正在发生电弧。一种探测RF等离子体处理系统中的电弧的方法，包括感应RF等离 子体室的输入端处的RF信号，基于该RF信号的电压、电流和功率中的至 少一种生成一信号，监测该信号中具有高于该RF信号的基波频率的频率的 频率分量，并基于所述频率分量生成输出信号。该输出信号指示该RF等离 子体室中正在发生电弧。一种探测RF等离子体处理系统中的电弧的方法，包括感应RF等离 子体室的输入端处的RF信号，基于该RF信号的电压、电流和功率中的至 少一种生成一信号，将该信号转换成数字信号，监测该数字信号中该RF信 号的具有高于该RF信号的基波频率的频率的频率分量，并基于所述频率分量生成输出信号。该输出信号指示该RF等离子体室中正在发生电弧。进一步的应用领域将通过这里提供的描述变得明显。应当理解，描述和 具体示例仅仅意在例示的目的，并不意于限制本公开内容的范围。附图说明这里描述的附图仅用于例示的目的，并不意在以任何方式限制^/>开内容 的范围。图1是根据现有技术的RF等离子体输送系统的功能框图2是包括RF分析器的RF等离子体输送系统的功能框图3是RF分析器所采用的过程流程图4A和图4B是RF电压在产生等离子体电弧期间的曲线图5A和图5B分别是RF谐波在正常等离子体中和电弧等离子体中的曲线图6是RF谐波在产生等离子体电弧期间的一组曲线图7是RF电压在产生等离子体电弧期间的相移的曲线图8是RF电压信号包络在数字滤波器之前和之后的一组曲线图；以及图9是RF电压信号包络在模拟高通滤波器之后的曲线图。具体实施例方式以下描述在本质上仅仅是示例性的，并不意在对本公开内容、其应用或 使用构成限制。应当理解，在附图中，相应的附图标记始终表示相同或相应 部件和特征。现在参见图2，示出RF等离子体处理系统50的若干个实施例中的一个。 等离子体处理系统50包括RF信号探针52和相关联的探测等离子体室56 中的电弧的RF分析器54。 RF电源58为等离子体室56提供电力。在一些 实施例中，阻抗匹配网络60可以被插在RF电源58的输出端与等离子体室 56的输入端之间的^j;贵线中。RF信号探针52连接到等离子体室56的输入端的馈线中。RF信号探针 52基于馈线中的RF电压和/或电流生成一个以上信号。这些信号被传送到 对信号进行数字化的模数转换器(A2D) 64。在一些实施例中，模拟滤波器 62可以在这些信号被传送到A2D 64之前对它们进行滤波。数字化信号#1传 送到RF分析器54。在一些实施例中，数字滤波器66可以在这些数字化信 号被传送到RF分析器54之前对它们进行滤波。RF分析器54对数字化信号执行频语分析，以判断该RF信号中是否存 在特定的谐波，判断这些谐波与RF功率的基波频率之间的关系，并判断这 些谐波彼此之间的关系。RF分析器54基于对谐波的分析判断等离子体室 56中是否有电弧。在一些实施例中，RF电源58可以是MKS ENI Products Spectrum 1.5KW 13.56MHz (MKS ENI产品的频谱系列1.5KW 13.56MHz) RF发生器，阻 抗匹配网络60可以是MKS ENI Products MWH-100 Matchwork ( MKS ENI 产品的MWH-100匹配网络)，RF信号探针52可以是MKS ENI Products VIP2000 (MKS ENI产品的VIP2000 )宽带探针头，并且/或者等离子体室 62可以是AMAT电容耦合钟罩室。现在参见图3，示出可以被RF分析器54用来探测等离子体室56中的 电弧的过程的若干个实施例中的一个。该过程开始于块70，从RF信号探针 52接收信号。这些信号基于在等离子体室56的输入处的RF功率。在块72， 该过程确定阻抗(Z)幅度、阻抗相位、电压、电流、正向功率和反射功率。 如块74所指示的，该过程也可以直接或间接量化在RF电源58的输出端和 在阻抗匹配网络60处的RF功率的前述特性。在块76，该过程从上述信号中提取谐波信息。块78和块80指示谐波 信息可以通过对信号运用模拟高通、带通和/或带阻滤波器来提取。块82和 块84指示谐波信息也可以通过对来自块70的数字化信号运用数字高通、带 通、带阻滤波器、执行FFT和/或执行模式识别来提取。对于电弧探测而言， 提取基波频率的前九个谐波的谐波信息应当是足够的，不过可以使用更多或更少的谐波来获得探测电弧的期望灵敏度。在块86,该过程将在等离子体处理期间的参数与基线等离子体处理所 获得的相同参数进行比较。块88和块90指示所比较参数可以包括模拟信噪 比(SNR)和基波频率与谐波频率的比较。块92和块94本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧探测系统，包括：　射频（ＲＦ）信号探针，该ＲＦ信号探针感应ＲＦ等离子体室的输入端处的ＲＦ信号，并基于该ＲＦ信号的电压、电流和功率中的至少一种生成一信号；以及　信号分析器，该信号分析器接收该信号，监测该信号中具有比所述ＲＦ 信号的基波频率高的频率的频率分量，并基于所述频率分量生成输出信号，其中该输出信号指示在所述ＲＦ等离子体室中正在发生电弧。

【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：约翰瓦尔科雷，韩玉峰，乔纳森斯米卡，萨尔瓦托雷波利佐，亚伦T瑞多姆斯基，
申请(专利权)人：MKS仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]