專利名稱：感應(yīng)等離子處理室中失限態(tài)的方法和設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及基片制造技術(shù)，特別涉及使用非磁性限制等離子的處理技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用于感應(yīng)等離子處理室中維持受限等離子失效(稱為失限(un-confinement))的方法和設(shè)備。

在基片例如半導(dǎo)體基片或如用在平面顯示器制造中的玻璃基板的處理中，往往采用等離子。作為等離子室中基片處理的一部分，例如，基片分為多個(gè)模片，或矩形區(qū)域，其每個(gè)將成為一個(gè)集成電路。該基片然后在一系列步驟中處理，在這些步驟中有選擇的去除(蝕刻)和沉積(沉積)材料以便在其上形成電子元件。

通常，等離子室可通過使用非磁方法(例如，石英等離子限制環(huán)等)限制等離子，以使室壁接觸最小。這有益于降低污染程度以及記憶效應(yīng)。例如，該等離子室內(nèi)的許多表面構(gòu)造有抗等離子材料(例如，硅、碳化硅、氮化硅、石英等)，這些材料幫助最小化表面磨損而不會(huì)大大增加影響基片的污染物。然而，連續(xù)暴露于等離子傾向于侵蝕和去除這些保護(hù)材料，往往導(dǎo)致表面微粒污染并因此降低基片成品率。

現(xiàn)在參見圖1A，示出電容耦合等離子(CCP)處理系統(tǒng)的簡圖。簡化了圖1A和其對(duì)應(yīng)部分圖1B，因?yàn)槭÷粤嗽S多與本發(fā)明不相關(guān)的元件以避免使得更相關(guān)的特征過分散亂。典型的CCP構(gòu)造通常由兩個(gè)分開一小段距離的電極組成，它們以大體上類似與電路中電容的方式運(yùn)行。通電電極102通常構(gòu)造為卡盤，以及進(jìn)而可以通過設(shè)置在傳輸線路孔119中的傳輸線路118耦合至一組RF發(fā)生器9(未示)。

通電電極102可進(jìn)一步包括偏置補(bǔ)償電路(未示)，包括一組正電極和一組負(fù)電極來提供靜電夾緊力以便將基片104夾在卡盤102上。例如，分別提供到這些電極的一組+300V和-300V正負(fù)電壓可提供足夠的靜電夾緊力，以便將基片104夾在卡盤102。偏置補(bǔ)償電路幫助在等離子處理期間通過提供偏置補(bǔ)償電壓(Vb)來保持在整個(gè)基片上一致的夾緊力。

第二接地電極106通常設(shè)置在等離子112上方。該RF回路通常順著在該等離子室上部中從接地電極106、穿過室線路114、接地?cái)U(kuò)展部116并沿著該傳輸線路孔119內(nèi)表面的路徑。某些蝕刻應(yīng)用可能要求該上電極相對(duì)于較低頻率RF信號(hào)(例如，2MHZ)接地。另一蝕刻應(yīng)用可能要求該上電極相對(duì)較高頻率RF信號(hào)(例如，27MHz和/或60MHz)接地。又一蝕刻應(yīng)用可能要求該上電極相對(duì)所有RF信號(hào)頻率(例如，2MHz、27MHz以及60MHZ)接地。接地電極106可進(jìn)一步包括多孔硅保護(hù)層，其允許等離子氣體通過而從氣體分配系統(tǒng)進(jìn)入等離子室。此外，基片104通常利用邊緣環(huán)103設(shè)置在卡盤RF-通電電極102上。

通常，Vb(偏置補(bǔ)償電壓)的強(qiáng)度與接地面積(通常是該接地電極)與該基片表面積的比成比例
其中N通常在1到4之間。

另外，限制環(huán)組117可設(shè)置在該CCP源和該等離子室壁之間，以及可以根據(jù)需要進(jìn)一步升高或降低以將等離子與基片表面隔離。通常，該限制環(huán)組117構(gòu)造為一系列石英環(huán)，其圍繞基片的水平邊緣設(shè)置并且進(jìn)一步以沿垂直軸變化的距離設(shè)置在該基片之上。通常，每個(gè)限制環(huán)的厚度以及任意兩個(gè)環(huán)之間的間隙的大小構(gòu)造為優(yōu)化特定的等離子工藝并且控制等離子內(nèi)的壓力。在一些構(gòu)造中，這些限制環(huán)具有不同的直徑和厚度。例如，沿縱軸設(shè)置距基片較近的限制環(huán)直徑會(huì)比距基片較遠(yuǎn)的小。通常，由該限制環(huán)組、該基片和該通電電極限定的容積可稱為該等離子處理系統(tǒng)內(nèi)的等離子空間。

當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)中進(jìn)一步降低基片特征尺寸以及實(shí)現(xiàn)新基片材料的趨勢已經(jīng)對(duì)目前的制造技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。例如，在更大的基片(例如，>300mm)上保持均一性或工藝結(jié)果越來越難。為了實(shí)現(xiàn)基本上垂直的蝕刻形貌和高縱橫比，可能需要更高的工藝功率和更低的壓力。結(jié)果，所產(chǎn)生的等離子會(huì)難以限制。萬一該等離子變得不受限制，由于電壓大大的、不受控制的增加，所處理的基片以及該等離子室本身會(huì)發(fā)生相當(dāng)大的損害。

為了使不受限等離子損害最小化，建立偏置電壓門限，其與受限制情況下晶片上的穩(wěn)定態(tài)偏置電壓成比例。如果測得的晶片上的電壓超出那個(gè)門限，關(guān)閉RF并且立即終止等離子。這個(gè)關(guān)閉方法利用這樣的事實(shí)，即當(dāng)?shù)入x子處于失限狀態(tài)時(shí)，Vb由于電極面積比增加而顯著增加。在失限發(fā)生時(shí)，根據(jù)方程1，接地面積從圖1A中的電極106面積增加到等離子反應(yīng)器的整個(gè)內(nèi)部表面。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，難以確定正確的門限電壓，因?yàn)樾枰A(yù)先知道穩(wěn)定態(tài)或安全Vb值。在許多情況中，特別當(dāng)開發(fā)新的制法時(shí)，對(duì)這個(gè)門限的預(yù)先估計(jì)會(huì)非常困難，往往導(dǎo)致要么感應(yīng)“假陽性”(如果偏置電壓門限設(shè)置過低)，要么沒有檢測感應(yīng)，并因此導(dǎo)致等離子室損傷(如果該偏置電壓門限設(shè)置過高)。

如前所述，需要用于感應(yīng)等離子蝕刻室中失限的方法和設(shè)備。


發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于檢測等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的方法。該等離子失限狀態(tài)是通過該等離子處理室內(nèi)設(shè)計(jì)等離子限制容積之外存在的等離子超過預(yù)先定義的規(guī)范來認(rèn)定的。該方法包括在該室內(nèi)選定的位置提供傳感器。該選取的位置設(shè)置為緊鄰等離子處理室部件，該部件構(gòu)造為如果在設(shè)計(jì)等離子限制容積內(nèi)該等離子限制在預(yù)先定義的規(guī)范內(nèi)，則在等離子處理期間傳導(dǎo)第一返回RF電流水平；以及如果在等離子處理期間在該設(shè)計(jì)等離子限制容積之外，該等離子超過預(yù)先定義的規(guī)范，則傳導(dǎo)第二返回RF電流水平，其中該傳感器和該選取的位置構(gòu)造為提供在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間具有可辨別變化的電氣參數(shù)，該第一狀態(tài)表征為該第一返回RF電流水平，該第二狀態(tài)表征為第二返回RF電流水平。該方法進(jìn)一步包括提供與該傳感器耦合的傳感器數(shù)據(jù)處理裝置。該傳感器數(shù)據(jù)處理裝置配置為響應(yīng)該電氣參數(shù)提供數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)表示該等離子處理室是否經(jīng)歷該等離子失限狀態(tài)。

本發(fā)明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明。




在附圖中，本發(fā)明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標(biāo)號(hào)指的是相似的元件，以及其中
圖1A是電容耦合等離子處理室的代表性簡化圖，包括對(duì)處于限制態(tài)的返回RF電流的描述。

圖1B是圖1A的等離子處理室的代表性簡化圖，包括對(duì)處于失限態(tài)的返回RF電流的描述。

圖2示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，電容耦合等離子處理室簡圖，包括用于通用等離子失限檢測系統(tǒng)的傳感器。

圖3示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例的示例通用等離子失限檢測系統(tǒng)，包括傳感器和傳感器數(shù)據(jù)處理裝置。

圖4示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例的示例通用等離子失限檢測系統(tǒng)，包括傳感器和傳感器數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置包括高頻變壓器、電阻和觸發(fā)器信號(hào)發(fā)生器。

圖5示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例處于限制態(tài)和失限態(tài)時(shí)示例設(shè)備傳感器線圈中的電壓與輸入RF功率的函數(shù)的圖表。

圖6示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，感應(yīng)等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的步驟。

具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將根據(jù)其如在附圖中說明的幾個(gè)實(shí)施方式來具體描述本發(fā)明。在下面的描述中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然，本發(fā)明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的一些或者全部而實(shí)施。在有的情況下，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有描述。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，具有通用等離子失限檢測系統(tǒng)(UPUDS)，其構(gòu)造為檢測該等離子處理室中的等離子失限狀態(tài)。一般而言，在基本上所有等離子處理室中，具有設(shè)計(jì)等離子限制容積(DPCV)，假設(shè)等離子在其中生成并且維持該等離子用于基片處理。例如，一些等離子處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)為所產(chǎn)生的等離子限制在通常由頂部電極、圍繞的聚焦環(huán)以及底部電極(其可以包含也可以不包含邊緣環(huán))限制的容積內(nèi)。當(dāng)?shù)入x子限制在設(shè)計(jì)等離子限制容積(DPCV)時(shí)，稱為該等離子處于限制態(tài)或處于限制狀態(tài)。在這個(gè)限制態(tài)中，在該等離子處理室內(nèi)但是在這個(gè)設(shè)計(jì)等離子限制容積外的該等離子密度非常低或是基本上為零。

當(dāng)?shù)入x子變得不受限制時(shí)，在前面提到的設(shè)計(jì)等離子限制容積之外多個(gè)不同位置的等離子密度超過預(yù)先設(shè)定的規(guī)范(其如提到的當(dāng)該等離子處理限制態(tài)是趨向于非常低或基本上是零)。由于上面已經(jīng)討論的原因，所以失限態(tài)是不希望的。本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造為感應(yīng)這個(gè)失限態(tài)。

在這里，發(fā)明人相信在該限制態(tài)，該返回RF電流橫穿某些相對(duì)于該室建立的路徑。用于該限制態(tài)的該返回RF電流路徑的描述在圖1A中利用參考數(shù)字150示出。另一方面，在該失限態(tài)，該設(shè)計(jì)等離子限制容積(DPCV)外部存在的等離子增加產(chǎn)生額外的和/或替代的返回RF電流路徑。該失限態(tài)的該返回RF電流路徑在圖1B中通過參考數(shù)字160和170表明。這些失限態(tài)返回RF電流路徑橫穿室部件，這些部件之前經(jīng)歷非常低或基本上為零的返回RF電流。通過檢測通過這些室部件的表征該失限等離子狀態(tài)的返回RF電流的存在，可以實(shí)現(xiàn)檢測等離子失限態(tài)發(fā)生的可靠技術(shù)。

一般而言，可通過使用設(shè)置在該室中預(yù)先選取的位置的傳感器來檢測表征失限等離子狀態(tài)的返回RF電流的存在。該傳感器的位置選擇為在該等離子限制態(tài)和等離子失限態(tài)之間提供傳感器信號(hào)的可辨別的變化。如果該信號(hào)處理電路可以從該傳感器信號(hào)辨別出該等離子處于該限制態(tài)或該失限態(tài)，那么就說該傳感器信號(hào)的變化是“可辨別的”。

信號(hào)處理領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解從給定的傳感器信號(hào)檢測狀態(tài)取決于該傳感器靈敏度和該信號(hào)處理電路的能力的一個(gè)或兩者。傳感器靈敏度通常取決于該傳感器的適當(dāng)選擇和/或該傳感器在該等離子處理室的設(shè)置。例如，高度敏感的傳感器可能不需要設(shè)置最佳的位置以產(chǎn)生該傳感器信號(hào)中可辨別的變化。作為另一個(gè)示例，如果該傳感器位置很好地選擇以允許發(fā)揮其最高傳感能力，那么敏感度較低的傳感器仍能夠產(chǎn)生該傳感器信號(hào)中可辨別的變化。作為又一個(gè)示例，該傳感器能力和/或該傳感器位置的缺陷只能通過信號(hào)處理算法來補(bǔ)救，該算法能夠從不是最佳的傳感器信號(hào)準(zhǔn)確地確定等離子處于該限制態(tài)還是該失限態(tài)。所以，在這里發(fā)明人的意圖是盡管一些傳感器和傳感器位置比其他的更佳，但是在這些示例中描述的具體傳感器和/或傳感器位置并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

在一個(gè)實(shí)施例中，將傳感器線圈設(shè)置為與在該限制態(tài)通常經(jīng)受非常小或基本為零返回RF電流的室部件處于非接觸、緊鄰的關(guān)系。優(yōu)選的是(但不是絕對(duì)需要的)該傳感器位置位于最靠近該DPCV限定的容積的外面和/或該DPCV視線的外面以便最小化由于該傳感器存在所引起的污染風(fēng)險(xiǎn)和/或最大化檢測靈敏度。在一個(gè)實(shí)施例中，選取用于返回RF電流測量的室部件優(yōu)選沿著在該等離子為失限時(shí)形成的該替代和/或額外返回RF電流路徑之一設(shè)置。在該等離子失限狀態(tài)中，通過這個(gè)室部件的替換和/或額外電流路徑的存在將在該傳感器線圈中引起一個(gè)電壓，然后處理這個(gè)引起的電壓(如果需要在適當(dāng)?shù)淖儔?、放大?或?yàn)V波之后)以檢測該等離子失限態(tài)。

參照下面的附圖和討論，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)可以更好地理解。圖2是電容耦合等離子處理室的代表性簡化圖以便于討論本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的實(shí)施例既不是對(duì)所說明的等離子處理室具體構(gòu)造的限制也不是對(duì)所采用的用以生成/維持等離子的具體等離子耦合技術(shù)的限制(如電容耦合、電感耦合、微波等)。

參見圖2，示出具有設(shè)計(jì)等離子限制容積(DPCV)204的等離子處理室202。在圖2的示例中，DPCV通常是限制在由上電極206、一組限制環(huán)208以及下電極210/邊緣環(huán)212裝置限定的容積內(nèi)。該上電極、限制環(huán)、下電極以及邊緣環(huán)分別代表了該產(chǎn)業(yè)中目前可以得到的商業(yè)上適合的部件。

在這個(gè)示例中，該上電極206接地而該下電極210耦合到RF生成系統(tǒng)214中的一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)生器214。RF生成系統(tǒng)214構(gòu)造為將具有一個(gè)或多個(gè)RF頻率的RF信號(hào)提供到下電極210以產(chǎn)生等離子云220來處理(例如，蝕刻、剝除、沉積等)晶片222，該晶片示為設(shè)置在下電極210上。

在限制態(tài)中，所生成的等離子大部分或基本上全部限制在前面提到的DPCV內(nèi)。當(dāng)該等離子處于穩(wěn)定態(tài)時(shí)，在該室內(nèi)但在該DPCV外的位置(例如由參考數(shù)字230，232，234，236或238標(biāo)記的)經(jīng)受非常低或者基本上為零的等離子密度。在該限制態(tài)中，該返回RF電流流過所建立的限制態(tài)返回RF電流路徑，其中一個(gè)存在于圖2的示例中的傳輸線路孔的表面上并且由參考數(shù)字240示出。注意準(zhǔn)確的電流路徑并不是本發(fā)明的中心特征，這是因?yàn)椴煌氖以O(shè)計(jì)會(huì)采用不同的部件和/或不同的部件布置，產(chǎn)生不同的限制態(tài)返回RF電流路徑，要點(diǎn)是在該限制態(tài)中具有所建立的返回RF電流路徑。

當(dāng)該等離子不受限制時(shí)，等離子存在于該DPCV之外。該不受限制的等離子導(dǎo)致產(chǎn)生額外的或替換的返回RF電流路徑，該返回RF電流的一部分現(xiàn)在流過該路徑。在一些情況中，該失限態(tài)返回RF電流路徑穿過那些在正常的限制態(tài)中經(jīng)歷非常低或基本上沒有的返回RF電流的部件。

然后可采用傳感器來檢測通過受到影響的室部件的該返回RF電流水平的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器線圈用作該傳感器并緊鄰失限態(tài)返回RF電流現(xiàn)在流過的室部件設(shè)置。在該失限態(tài)中較高的返回RF電流引發(fā)通過該線圈較高的電壓。通過測量在該線圈中感應(yīng)電壓(inducted voltage)的大小，就可以利用該傳感器輸出基于由該感應(yīng)線圈提供的感應(yīng)電壓來辨別該限制態(tài)和該失限態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用可編程計(jì)算設(shè)備或通過適當(dāng)?shù)膶Ｓ秒娐穪韴?zhí)行該辨別任務(wù)。

傳感器位置234選擇為緊鄰室部件244。為了防止室污染和/或最小化與等離子有關(guān)的對(duì)該傳感器的損害，可防護(hù)該傳感器免受限制和/或失限等離子(例如，在為傳感器防護(hù)準(zhǔn)備的室結(jié)構(gòu)或另一結(jié)構(gòu)后面，該結(jié)構(gòu)不會(huì)過度干擾該傳感器感應(yīng)該限制態(tài)和該失限態(tài)之間該返回RF電流水平變化的能力)。

此外，傳感器位置234優(yōu)選地選擇為在該限制態(tài)期間在該傳感器線圈中產(chǎn)生非常低或基本上沒有感應(yīng)電壓的位置。另一方面，位置234還選擇為在失限態(tài)在該傳感器線圈中產(chǎn)生可辨別地較高的感應(yīng)電壓的位置。該限制態(tài)和該失限態(tài)之間該感應(yīng)電壓水平明顯的變化可幫助提高該等離子失限態(tài)檢測的準(zhǔn)確性和/或可靠性。

如所提到的，傳感器位置234設(shè)置為緊鄰(如鄰近但為非接觸關(guān)系)在該失限態(tài)經(jīng)受高程度返回RF電流的室部件。例如，緊鄰在該等離子不受限制時(shí)作為該返回RF電流焦點(diǎn)的室部件設(shè)置的傳感器在該失限態(tài)將經(jīng)受通過其線圈的更高的感應(yīng)電壓，使得辨別限制態(tài)和該失限態(tài)的任務(wù)相當(dāng)簡單和/或更加準(zhǔn)確。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解在給定的等離子處理室中存在許多候選傳感器位置，可以利用其中一些或者全部。準(zhǔn)確的位置選擇取決于具體的等離子處理室設(shè)計(jì)、該傳感器能力、該信號(hào)處理電路的能力和/或算法等。

圖3示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，示例通用等離子失限檢測系統(tǒng)300，包括傳感器302和傳感器數(shù)據(jù)處理裝置304。傳感器302可以表示感應(yīng)線圈、電容傳感器或離子傳感器。傳感器數(shù)據(jù)處理裝置304包括固定的(hardwired)和/或可編程電路來從由傳感器302提供的該傳感器信號(hào)檢測該失限態(tài)。

圖4示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，示例通用等離子失限檢測系統(tǒng)400，包括傳感器/線圈402和傳感器數(shù)據(jù)處理裝置404，該裝置包括高頻率變壓器406、電阻408以及觸發(fā)器信號(hào)發(fā)生器420。該線圈402中的電壓經(jīng)由合適的導(dǎo)體路徑傳輸?shù)皆撟儔浩?06的初級(jí)線圈，如圖4一對(duì)扭曲的導(dǎo)體422。參見圖1B的示例，該電流傳感器線圈由參考數(shù)字174示出，以及這個(gè)扭曲對(duì)由參考數(shù)字172示出。并且在圖1中，該磁場由參考數(shù)字176標(biāo)明。

現(xiàn)在參考圖4，在電阻408兩端感應(yīng)跨變壓器406的次級(jí)線圈的電壓。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，該等離子處理室的下電極使用三個(gè)獨(dú)立的RF頻率(2MHz、27MHz和60MHz)通電。在這個(gè)示例實(shí)現(xiàn)中，該傳感器線圈402的電感選取為大約0.3微亨，以及電阻408是大約40歐姆。觸發(fā)器信號(hào)發(fā)生器420構(gòu)造為從電阻408兩端的電勢差檢測該失限態(tài)，這個(gè)電勢差反映出來自傳感器402的傳感器信號(hào)的值。

圖5示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，處于限制態(tài)(506)和失限態(tài)(508)時(shí)示例設(shè)備的傳感器線圈的電壓與輸入RF功率的函數(shù)的圖表。如圖5中可以看出的，該失限態(tài)(508a)的該傳感器線圈中電壓與該限制態(tài)(506a)的該傳感器線圈中的電壓之間的差是在100瓦特底部RF功率下近似為80毫伏。這兩個(gè)電壓(508a和506a)之間相對(duì)大量級(jí)的差允許該傳感器信號(hào)處理裝置可靠地檢測該失限態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意這個(gè)差隨著工藝制法變化是相對(duì)不變的。所以，發(fā)明人認(rèn)為本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)于檢測該失限態(tài)是通用的并且不要求預(yù)先知道工藝制法。

參見圖5，該傳感器線圈中的差隨著該底部RF功率水平增加而有利地增加。因此，在300瓦特底部RF功率，該失限態(tài)(508b)的該傳感器線圈中的電壓和該限制態(tài)(506b)的該傳感器線圈中的電壓之間的差是大約280毫伏。在500瓦特功率，該失限態(tài)(508c)的該傳感器線圈中的電壓和該限制態(tài)(506c)的該傳感器線圈中的電壓之間的差是大約510毫伏。所以，本發(fā)明的實(shí)施例非常適于檢測這樣的室中的失限態(tài)，所述室采用高處理功率制法以便獲得各向異性的蝕刻形貌和高縱橫比蝕刻。

圖6示出，按照本發(fā)明的實(shí)施例，感應(yīng)等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的步驟。在步驟602，在該室中提供傳感器，該傳感器的位置使得該傳感器能夠提供該等離子限制態(tài)和該等離子失限態(tài)之間有可辨別變化的傳感器信號(hào)。在步驟604。提供傳感器數(shù)據(jù)處理裝置以接收該傳感器信號(hào)，以及當(dāng)該室中存在等離子失限狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)以表示等離子是失限的。

正如從上文中可以了解的，本發(fā)明的實(shí)施例使得其能夠快速和可靠的檢測等離子處理室中的等離子失限態(tài)而不必事先知道該室中具體的工藝條件。然后該檢測結(jié)果可用作觸發(fā)器信號(hào)以及解決該等離子失限問題，包括例如自動(dòng)觸發(fā)關(guān)閉該等離子處理室以防止對(duì)該室部件的進(jìn)一步損傷。

盡管本發(fā)明根據(jù)多個(gè)實(shí)施例來描述，但是還有改變、置換以及等同方式，其落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，盡管在這里的說明中是參考電容耦合等離子處理室，但是本發(fā)明的實(shí)施例還可在其他類型的等離子處理室中實(shí)施，包括例如電感耦合等離子處理室和微波耦合等離子處理室。進(jìn)而，盡管所說明的示例利用傳感器線圈來檢測該室某些部件中的返回RF電流的增加以便確定是否存在等離子失限態(tài)，但是也可以利用其他類型的傳感器，例如，完全可以采用電容傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器可以安裝在轉(zhuǎn)接臂(viaarm)上，一個(gè)或兩個(gè)板緊密連接以接地(例如使用該轉(zhuǎn)接臂)。另一個(gè)電容器板暴露在該設(shè)計(jì)等離子限制容積(DPCV)之外但已知是保持該失限態(tài)等離子的空間。可提供高阻抗電阻以避免在限制態(tài)中充電。一旦發(fā)生失限，該等離子在該暴露的板上提供電荷，由此改變?cè)撾娙萜鲀啥说碾妷?。然后可以通過連接到該電容器板的外部檢測電路檢測該電容器板兩端的電壓的變化。作為另一選擇，還可利用等離子密度檢測器來檢測該等離子失限態(tài)期間該室某些部件中的存在的等離子增加。還應(yīng)當(dāng)注意有許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和設(shè)備的替代方式。所以，其意圖是下面所附的權(quán)利要求解釋為包括所有這樣的改變、置換以及等同方式，其落入本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的方法，所述等離子失限狀態(tài)表征為所述等離子處理室內(nèi)在設(shè)計(jì)等離子限制容積之外存在的等離子超出預(yù)先定義的規(guī)范，該方法包括
在該室內(nèi)選取的位置提供傳感器，所述選取的位置緊鄰等離子處理室部件，該部件構(gòu)造為當(dāng)在設(shè)計(jì)等離子限制容積內(nèi)該等離子限制在預(yù)先定義的規(guī)范內(nèi)時(shí)在等離子處理期間傳導(dǎo)第一返回RF電流水平，以及當(dāng)?shù)入x子處理期間在該設(shè)計(jì)等離子限制容積之外該等離子超過預(yù)先定義的規(guī)范時(shí)傳導(dǎo)第二返回RF電流水平，其中所述傳感器和所述選取的位置配置為提供在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間具有可辨別變化的電氣參數(shù)，所述第一狀態(tài)表征為所述第一返回RF電流水平，所述第二狀態(tài)表征為所述第二返回RF電流水平；以及
提供與所述傳感器耦合的傳感器數(shù)據(jù)處理裝置，所述傳感器數(shù)據(jù)處理裝置配置為響應(yīng)所述電氣參數(shù)提供數(shù)據(jù)信號(hào)，所述信號(hào)表示所述等離子處理室是否經(jīng)歷所述等離子失限狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述選取的位置相對(duì)所述等離子處理室部件非接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述選取的位置鄰近所述等離子處理室部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述傳感器是電流感應(yīng)線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述傳感器數(shù)據(jù)裝置進(jìn)一步包括
電路，配置為由所述電氣參數(shù)產(chǎn)生可辨別的電勢差；以及
軟件控制的信號(hào)發(fā)生器，用于從所述電勢差產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述電路包括變壓器和電阻的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述傳感器和所述選取的位置選擇為使所述第一返回RF電流水平低于所述第二返回RF電流水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述選取的位置代表相對(duì)所述設(shè)計(jì)等離子限制容積非直接視線可見位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述等離子處理室代表電容耦合等離子處理室。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述等離子處理室代表電感耦合等離子處理室。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述等離子處理室代表使用微波能量以在其中產(chǎn)生等離子的室。
13.一種等離子處理系統(tǒng)，包括等離子處理室和用于檢測所述等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的設(shè)備，所述等離子失限狀態(tài)表征為所述等離子處理室內(nèi)在設(shè)計(jì)等離子限制容積之外存在的等離子超出預(yù)先定義的規(guī)范，該系統(tǒng)包括
設(shè)在所述室內(nèi)選取的位置的傳感器，所述選取的位置緊鄰等離子處理室部件，該部件構(gòu)造為當(dāng)在設(shè)計(jì)等離子限制容積內(nèi)該等離子限制在預(yù)先定義的規(guī)范內(nèi)時(shí)在等離子處理期間傳導(dǎo)第一返回RF電流水平，以及當(dāng)?shù)入x子處理期間在該設(shè)計(jì)等離子限制容積之外該等離子超過預(yù)先定義的規(guī)范時(shí)傳導(dǎo)第二返回RF電流水平，其中所述傳感器和所述選取的位置配置為提供在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間具有可辨別變化的電氣參數(shù)，所述第一狀態(tài)表征為所述第一返回RF電流水平，所述第二狀態(tài)表征為所述第二返回RF電流水平；以及
與所述傳感器耦合的傳感器數(shù)據(jù)處理裝置，所述傳感器數(shù)據(jù)處理裝置配置為響應(yīng)所述電氣參數(shù)提供數(shù)據(jù)信號(hào)，所述信號(hào)表示所述等離子處理室是否經(jīng)歷所述等離子失限狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述選取的位置相對(duì)所述等離子處理室部件非接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述選取的位置鄰近所述等離子處理室部件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述傳感器是電流感應(yīng)線圈。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述傳感器數(shù)據(jù)裝置進(jìn)一步包括
電路，配置為從所述電氣參數(shù)產(chǎn)生可辨別電勢差；以及
軟件控制信號(hào)發(fā)生器，用于從所述電勢差產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述電路包括變壓器和電阻的至少一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述傳感器和所述選取的位置選擇為使所述第一返回RF電流水平低于所述第二返回RF電流水平。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述選取的位置表示相對(duì)于所述設(shè)計(jì)等離子限制容積非直接視線可見的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述等離子處理室代表電容耦合等離子處理室。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述等離子處理室代表電感耦合等離子處理室。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理系統(tǒng)，其中所述等離子處理室代表利用微波能量在其中產(chǎn)生等離子的室。
全文摘要
檢測等離子處理室中等離子失限狀態(tài)的通用等離子失限檢測系統(tǒng)以及方法。該檢測系統(tǒng)和方法設(shè)計(jì)為以不依賴工藝并且不依賴制法的方式可靠并且準(zhǔn)確地檢測該等離子失限狀態(tài)的存在。
文檔編號(hào)G01R23/00GK101479611SQ200780024625
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者安德烈亞斯·菲舍爾, 戴維·皮克爾 申請(qǐng)人:朗姆研究公司