[發明專利]用于檢測等離子體腔室內的微弧的方法和系統

有效

• 申請號: 201810911579.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109671608B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 吳豐光;張致國;劉旭水;白峻榮;郭守文;李幸璁
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，包括：

射頻(RF)發生器，被配置為輸出射頻信號；

傳輸線，耦合到所述射頻發生器；

等離子體腔室，經由所述傳輸線耦合到所述射頻發生器，其中，所述等離子體腔室被配置為基于所述射頻信號產生等離子體；以及

微弧檢測元件，被配置為基于所述射頻信號來確定在所述等離子體腔室中是否已經發生微弧，其中，所述微弧檢測元件包括：

磁場傳感器，被配置為基于通過所述傳輸線的所述射頻信號來產生磁場信號；和

分析電路，被配置為在所述等離子體處于穩態的第一時間段內確定所述磁場信號的平均穩態最大幅值，并且還被配置為確定所述磁場信號的幅值在第二時間段內是否超過所述平均穩態最大幅值的預定倍數，以確定所述等離子體腔室中是否存在微弧。

2.根據權利要求1所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，其中，所述傳輸線是具有矩形的干線和位于所述干線的相對端部上的球形或圓形端部的板。

3.根據權利要求1所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，其中，所述分析電路包括：

采樣元件，被配置為根據采樣時間間隔對所述磁場信號進行采樣，從而生成隨時間變化的多個磁場樣本；以及

微弧檢測邏輯，被配置為評估所述多個磁場樣本中的至少一個磁場樣本是否具有大于預定的上磁場閾值或小于預定的下磁場閾值的幅值，以確定是否已經發生所述微弧。

4.根據權利要求3所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，其中，所述微弧檢測邏輯被配置為評估所述多個磁場樣本中的預定數量的連續磁場樣本是否具有大于所述預定的上磁場閾值或小于所述預定的下磁場閾值的幅值以確定是否已經發生所述微弧，所述預定數量的連續磁場樣本大于1。

5.根據權利要求2所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，其中，所述磁場傳感器包括靠近所述傳輸線的閉合導電路徑，并且所述磁場信號與穿過所述閉合導電路徑的時變磁場相當地隨時間變化。

6.根據權利要求5所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的系統，其中，所述磁場傳感器完全設置在所述等離子體腔室的外部。

7.一種用于檢測等離子體腔室內的微弧的方法，所述方法包括：

產生射頻信號，所述射頻信號具有射頻(RF)頻率的射頻電流；

通過傳輸線將所述射頻信號提供給所述等離子體腔室；

使用靠近所述傳輸線的閉合路徑導電環路來產生磁場信號，所述磁場信號具有與通過所述閉合路徑導電環路的磁通量的大小成比例的幅值，由于所述射頻電流通過所述傳輸線而產生所述磁通量；

以大于所述射頻頻率的采樣頻率對所述磁場信號進行采樣，從而提供多個磁場樣本；以及

基于所述多個磁場樣本確定所述等離子體腔室中是否已經發生微弧，

其中，確定所述等離子體腔室中是否已經發生所述微弧包括：

在所述等離子體腔室內的等離子體處于穩態的第一時間段內確定所述多個磁場樣本的平均穩態最大幅值；和

確定所述磁場樣本的幅值在第二時間段期間超過所述平均穩態最大幅值的第一預定倍數以確定是否已經發生所述微弧。

8.根據權利要求7所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的方法，其中，所述傳輸線是具有矩形的干線和位于所述干線的相對端部上的球形或圓形端部的板。

9.根據權利要求8所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的方法，其中，所述多個磁場樣本實時跟蹤正弦函數，并且所述第二時間段期間的所述磁場樣本對應于所述磁場樣本超過預定倍數期間的多個周期的所述磁場信號。

10.根據權利要求8所述的用于檢測等離子體腔室內的微弧的方法，其中，所述磁場信號具有等于所述射頻頻率的磁場頻率。