[发明专利]在等离子体室中检测电弧的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测在消耗功率的负载中产生的电弧的方法和装置，更具体地，涉及检测在使用射频(RF)功率来产生等离子体的等离子体处理室中产生的电弧的方法和装置。

背景技术

在消耗功率的负载中产生的电弧可能对电源或该负载产生损害。尽管优选的是基本上防止电弧的产生，但是电弧可能由于各种因素而产生。因此，已经继续技术努力来检测电弧的产生，以阻断电弧连续产生。

特别地，对于使用RF功率的等离子体工艺，所产生的电弧可能损伤等离子体室并污染要被处理的材料。在这方面，已经提出用于检测在该室中产生的电弧并将其快速阻断的技术。例如，存在一种工艺，其包括，检测反射功率中的意外变化，检查电弧是否产生，并阻断或减小所供应的RF功率。然而，由于等离子体室中产生的电弧不必然导致反射功率的增加，因此难以增加其可行性。

使用等离子体的半导体制造工艺需要非常高的精确性。因此，需要精确检测该室中产生的电弧并快速控制功率供应的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供用于检测等离子体室中的电弧的方法和装置，其能够精确检测等离子体室中产生的电弧。

本发明的一个方面是针对用于检测等离子体室中电弧的装置。该装置包括：电压传感器，其用于检测由电源供应到等离子体室的射频(RF)功率的电压值；电流传感器，其用于检测RF功率的电流值；电压和电流比例检测电路，其用于接收由电压传感器和电流传感器检测到的电压和电流值，以计算电压和电流比例；以及控制器，其用于基于在电压和电流比例检测电路中计算的电压和电流比例来确定电弧是否产生。

根据本发明的一个示例性实施例，当控制器确定在等离子体室中产生电弧时，其控制以减小来自电源的RF功率的供应。

根据本发明的另一个示例性实施例，当控制器确定在等离子体室中产生电弧时，其控制以阻断来自电源的RF功率的供应。

根据本发明的再一个示例性实施例，当控制器确定在等离子体室中产生电弧时，其首先控制减小来自电源的RF功率的供应，然后阻断该功率的供应。

根据本发明的又一个示例性实施例，其进一步包括：反射功率检测器，其用于检测从电源供应到等离子体室的RF功率的反射功率；比较器电路，其用于将由反射功率检测器检测到的反射功率值与参考值比较；以及逻辑电路，其用于逻辑计算在比较器电路中比较的值以及来自电压和电流比例检测电路的电压和电流比例的值，并将最终的逻辑值提供到控制器。

根据本发明的又一个示例性实施例，控制器基于由逻辑电路提供的逻辑值执行对电源的控制。

本发明的另一方面是针对用于检测等离子体室中的电弧的方法，包括步骤：检测从电源供应到等离子体室的RF功率的电压值；检测RF功率的电流值；利用所检测到的电压和电流值计算电压和电流比例的值；以及，基于所计算电压和电流比例的值确定等离子体室中是否产生了电弧。

根据本发明的一个示例性实施例，当确定电弧产生时，确定电弧是否产生的步骤进一步包括控制来自电源的RF功率的供应。

根据本发明的另一个示例性实施例，控制RF功率的供应包括减小RF功率的供应。

根据本发明的再一个示例性实施例，控制RF功率的供应包括阻断RF功率的供应。

根据本发明的又一个示例性实施例，控制RF功率的供应包括减小并随后阻断RF功率的供应。

根据本发明的又一个示例性实施例，其进一步包括：检测从电源供应到等离子体室的RF功率的反射功率值的步骤，以及基于所检测的反射功率值确定电弧是否产生的步骤。

根据本发明的检测等离子体室中的电弧的方法和装置检测供应到等离子体室的RF功率的电压和电流比例的变化来检查电弧的产生，并且然后，当需要控制电源时，快速减小或阻断从电源输出的RF功率以防止电弧的产生对等离子体室的损伤对要被处理的材料的污染。

附图说明

为了使本领域技术人员充分理解本发明的目的、特征和优点，在下文中结合附图利用具体的实施例描述本发明，附图中：

图1是显示了根据本发明的第一实施例的用于检测等离子体室中的电弧的装置的框图。

图2是显示了用于图1的电弧检测装置的操作过程的流程图。

图3是显示了根据本发明的第二实施例的用于检测等离子体室中的电弧的装置的框图。

图4是显示了用于图3的电弧检测装置的操作过程的流程图。

具体实施方式