一种与RF产生源、第一电极、第二电极和元件联用的装置。所述RF产生源可操作地用于将RF信号提供于所述第一电极并因此在所述第一电极和所述第二电极之间生成了电势。所述装置包括连接部分和电流吸收器。所述连接部分可操作地用于电连接于所述第一电极、所述第二电极与元件中的一个。所述电流吸收器与所述连接部分和接地路径电连接。所述电流吸收器包括电压阈值。当所述第一电极、所述第二电极和所述元件中的被电连接的所述一个的电压大于所述电压阈值时，所述电流吸收器可操作地用于将电流从所述连接部分导通到地。
【技术实现步骤摘要】
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技术介绍
在半导体产业中，等离子体被广泛地应用于硅晶片的处理。等离子体室通常被用于衬底上的/来自衬底的材料的淀积和/或蚀刻。鉴于等离子体的动态(dynamic state), 就会一直有检测和控制在两个不同电势节点间的电子瞬时放电(被称为电弧)的需要。由于各种原因，电弧作用(arcing)是等离子体处理系统中的常见问题。首先，因为它牵涉快速放电，所以电弧作用经常是破坏性的并可以损坏和/或磨损等离子体室内的部件。另外， 电弧作用的存在可以影响各种诸如淀积和/或蚀刻速率的处理参数，从而会导致已处理晶片的不均勻性。进一步地，电弧作用可以导致晶片表面的缺陷，这最终减少了制备在晶片上的工作半导体器件的产量。因此，人们期待找到晶片处理期间检测、隔离并预防等离子体室中发生电弧的有效方法。电弧作用可以被视为等离子体室内的不稳定形式。因为等离子体不稳定可以导致处理控制困难(处理控制困难转而可以降低处理可重复性)是已知的，所以一般而言已经开发了最小化等离子体不稳定性的方法。图1是传统等离子体处理系统100的方块图，其使用了反馈控制(feedback control)来最小化等离子体不稳定性。系统100包括等离子体室150、功率发生器110、功率调制器120和信号检测器130。运行中，功率发生器110将功率经由例如天线或电容耦合装置(例如RF功率)指向等离子体室。所供应的功率能使等离子体形成。信号检测器130采集来自与等离子体参数有关的等离子体的信号，且可以与该等离子体参数(例如电子密度、电子温度、离子密度、正离子温度)具有特定关系或关联。响应于检测到的信号，功率调制器120可操作地用于调制由功率发生器110产生的功率，以降低等离子体参数的不稳定性。以这种方式，通过对供应到等离子体室150的功率的反馈控制，最小化了等离子体的不稳定性。然而，这种基本系统只能控制供应到等离子体室的功率；它不能直接控制可能发生在等离子体室内部的不稳定性。另外，系统100主要适合于最小化一般的与引起电弧可能有关或可能无关的等离子体不稳定性。因此人们更期待使用为在等离子体处理室中诊断电弧作用而专门设计的方法和系统。图2示出了说明在等离子体处理室中减少电弧作用的惯用方法200的流程图。方法200可以开始于将电压探针耦合于处理室的气体分配面板(20 以及随后的面板电压的测量004)。高速电压测量装置可以被耦合于电压探针以产生随着时间的面板电压测量图 (206)。该图可以包括表明处理室中电弧作用的特征(例如电压尖峰)，并且这些特征可以被用于诊断和改正电弧作用的潜在原因。方法200中，对等离子体淀积过程做了三个调整以降低(或消除)等离子体淀积期间的电弧作用。这些调整可以包括改变RF功率级008)，诸如降低供应到处理室的总体 RF功率。当将RF功率的多个频率供应到处理室时，功率调整可以对一个或更多RF频率进行(例如在双频RF源中调整LF RF功率级或HF RF功率级)。功率级调整也可以包括在淀积结束之前减少或停止RF功率以避免由处理室中的电压增强(voltage buildup)引起的电弧作用。也可以调整RF功率供应到处理室的上升速率(210) (ramp rate)。在惯用的PECVD 淀积处理中，HF RF功率通常尽可能快地上升到峰值功率级(例如5000瓦特/秒或者更快)。对该上升速率的调整可以包括降低HF RF功率和/或LF RF功率的上升速率，并且也可以包括逐步地上升功率而代替从零瓦特到峰值功率级的一个连续增加。进一步地可以调整一个或更多用于形成等离子体的前驱气体(21 (precursor gases)的流率。例如，在掺氟硅酸盐玻璃(FSG)薄膜的等离子体淀积中，为避免电弧作用可以降低硅或氟前驱气体的流率。调整可以包括将一种或更多种前驱气体引入处理室的定时的改变。例如，氟前驱气体的引入可以在启动RF功率之前开始以降低处理室中等离子体初始形成期间的电弧作用。取决于淀积处理的特性，可以实施调整208、210和212中的一个或更多个的任何组合以减低或消除电弧作用。虽然方法200考虑到了在大部分等离子体中看到的扰动(通过观察面板电压图中的尖峰，在步骤206)的检测，但它没有提供电弧的前馈缓解(feed forward mitigation) 的方法(电弧只能在它们一旦已经发生时被检测到；任何所做的调整是为了预防未来的电弧)。此外，方法200没有提供关于电弧的任何具体信息(位置、持续时间、密度等)。其他惯用的电弧检测系统包括监控供应到等离子体室的功率和将室电压和/或电流与给定的阈值比较。对于给定的等离子体处理系统，驱动处理的功率源试图调节传送到室的功率。室元件的阻抗(包括阳极、阴极和室环境)与等离子体产生供应电路的阻抗串联。维持等离子体恒定功率的电压与电流间的关系取决于室元件的阻抗。当等离子体室中产生电弧时，室阻抗的大小迅速地下降，从而改变了等离子体产生供应电路的阻抗。功率源和配电线路包括限制了电路中可以改变电流的比率的重要串联电感。由于该感应部件， 室阻抗的迅速下降因此导致了室电压大小的迅速减少。因为当电弧作用事件发生时室电压下降迅速，所以降到预定或适配电压阈值级以下的意外电压可以被用于确定电弧作用情况的发生。这是图3所示惯用系统背后的原理，将在下面讨论。图3说明了其他惯用等离子体处理系统300，其使用了电弧检测线路。虽然系统 300是用于溅射和淀积的物理气相淀积(PVD)系统，但可以将该电弧检测线路实施关联于诸如等离子体刻蚀系统的其他等离子体系统。系统300包括含有诸如在较低压力下氩气的气体315的淀积室310。金属靶子320 被放置在真空室310中，且作为阴极经由独立的功率源接口模块(PSIM) 340电耦合到功率源330。使用同轴的互联电缆335将功率源330和室310耦合。衬底(晶片)325作为阳极通过地连接被耦合到功率源330。真空室310往往也被耦合到地。转动磁铁(rotating magnet)327被包括以操纵等离子体以维持均勻的靶子磨损。PSIM 340包括缓冲电压衰减器344，该缓冲电压衰减器344适合于感测室电压并响应于该室电压将模拟信号经由电压信号路径342提供到电弧检测单元(ADU)350。PSIM 340还包括以霍尔效应为基础的电流传感器(Hall effect-based current sensor) ；346，以霍尔效应为基础的电流传感器；346 适合于感测流向室310的电流并响应于该室电流将模拟信号经由电流信号路径348提供到 ADU输入。ADU 350通信地耦合于逻辑线路360，例如经由逻辑数据接口 370通信地耦合于可编程逻辑控制器(PLC)。逻辑线路360可以被耦合到例如高级过程控制网络(high levelprocess control network)的数据网络 380。运行中，通过功率源330导致真空室310中的气体电离将电场产生在靶子320 (阴极)与衬底325(阳极)之间。电离的气体原子(例如等离子体)由电场加速并以高速撞击靶子，致使靶子材料分子从靶子上物理分离或“溅射”。射出的分子几乎畅通无阻地移动通过低压气体，且等离子体击打衬底并在衬底325上形成靶子材料的镀膜。经由电压信号路径342本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：小约翰·C·瓦尔库，艾德·桑托斯，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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