本发明专利技术提供一种用于射频电源供应器系统的电弧检测器，其中射频电源供应器系统包含第一射频电源供应器及第二射频电源供应器。施加至非线性负载的信号根据来自第一射频电源供应器及第二射频电源供应器中的一个的输出而变化。此信号具有一频率。在非线性负载的电弧或电弧情况下，此信号的频率会发生变化，并且如果此频率在选定范围之外，则会指示电弧或电弧情况。可以通过将此信号数字化为一系列的脉冲并测量脉冲之间的时间或间隔以确定此频率。冲并测量脉冲之间的时间或间隔以确定此频率。冲并测量脉冲之间的时间或间隔以确定此频率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用偏置射频产生器信号进行电弧检测的系统及方法
[0001]相关申请案之交互参照
[0002]本申请案主张于2020年5月29日提交的美国专利申请案第16/887,346号的优先权。上述申请案的全部揭露内容于此并入全文作为参考。
[0003]本揭露涉及一种交流(Alternating Current，AC)电源供应器系统以及通过监视偏产生器的输出信号以检测非线性负载中的电弧。
技术介绍
[0004]提供于此的先前技术说明是为了总体上呈现本案的内容。目前所列专利技术人的研发成果，或可能在此先前技术部分中描述，其与在实施方式中描述的在申请时不构成先前技术的实施态样相同，皆非明示或暗示申请人承认先前技术部分之记载内容可作为核驳本案的习知技术。
[0005]电浆蚀刻经常用于半导体制造中。在电浆蚀刻中，离子通过电场加速以蚀刻基板上的裸露表面。在一种基本的实施方式中，电场可基于通过功率输送系统的各别的射频(Radio Frequency，RF)或直流(Direct Current，DC)产生器的RF或DC功率信号而产生。为有效执行电浆蚀刻，必须精确地控制产生器所产生的功率信号。
技术实现思路
[0006]一种电弧检测系统，其包含位准检测器模块。位准检测器模块根据施加至非线性负载的交流信号以产生位准信号。位准信号根据交流信号的大小而包含第一状态及第二状态中的至少一个。电弧检测系统也包含计时模块。计时模块接收位准信号并根据位准信号的第一状态或第二状态的持续时间以产生计时信号，其中，当计时信号满足选定标准时，指示非线性负载中的电弧情况。
[0007]一种射频功率产生器系统，其包含产生第一射频信号至非线性负载的第一射频电源、产生第二射频信号至负载的第二射频电源、以及接收根据第一射频信号而变化的感测信号的电弧检测器。电弧检测器判断感测信号的频率是否小于第一选定阈值或大于第二选定阈值。当感测信号的频率小于第一选定阈值或大于第二选定阈值时，电弧检测器指示电弧情况。
[0008]一种用于检测非线性负载中的电弧的方法，其包含检测施加至负载的交流信号。此方法包含确定施加至负载的交流信号的频率。如果频率满足选定标准，则此方法指示电弧情况或电弧。
[0009]根据详细说明、申请专利范围及图式，本揭露进一步的应用领域将更加显而易见。详细说明及特定实施例旨在用于说明目的，并非旨在限制本揭露的范围。
附图说明
[0010]通过下文中的详细说明及所附图式，将可以更充分地理解本揭露。
[0011]图1为电感耦合电浆系统的示意图；
[0012]图2为电容耦合电浆系统的示意图；
[0013]图3为根据本揭露的各种实施例配置的具有多个电源供应器的功率输送系统的示意图；
[0014]图4为射频信号的波形及调制射频信号的脉冲的示意图；
[0015]图5A至图5C为根据本揭露配置的双射频产生器功率输送系统的波形的示意图；
[0016]图6为根据各种实施例的基于转换为二进制信号的输入信号以确定频率的功能方块图；
[0017]图7为使用模拟数字转换器以根据输入信号以确定频率的功能方块图；
[0018]图8为根据各种实施例配置的例示性控制模块的功能方块图；以及
[0019]图9为根据本揭露的原理配置的控制系统的操作流程图。
[0020]在图式中，组件符号可以重复使用以标示相似及/或相同的组件。
具体实施方式
[0021]电源系统可以包含射频功率产生器、匹配网络及负载(例如，非线性负载、处理腔室、电浆腔室或者具有固定或可变阻抗的反应器)。功率产生器产生射频功率信号，其由匹配网络或者阻抗优化控制器或电路接收。匹配网络或者阻抗优化控制器或电路将匹配网络的输入阻抗及功率产生器与匹配网络之间的传输线的特性阻抗进行匹配。阻抗匹配有助于最大化传输至匹配网络的功率(「正向功率(forward power)」)及最小化从匹配网络反射回电源产生器的功率(「反向功率(reverse power)」)。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特性阻抗匹配时可以最大化正向功率并且可以最小化反向功率。
[0022]在射频电源或电源供应的领域中，通常有两种将功率信号施加至负载的方法。第一种较传统的方法为施加连续的功率信号至负载。在连续模式或连续波模式下，连续功率信号通常为恒定的正弦射频功率信号，其通过电源连续地输出至负载。在连续模式方法中，功率信号呈现恒定的正弦输出，并且可以改变功率信号的振幅及/或(射频功率信号的)频率，以改变施加至负载的输出功率。
[0023]第二种施加功率信号至负载的方法包含使用脉冲射频信号，而非施加连续的射频信号至负载。在脉冲模式的操作中，射频信号通过调制信号以进行调制，以定义用于调制功率信号的包络(envelope)。射频信号可以为，例如正弦射频信号或其他随时间变化的信号。传输至负载的功率通常随着调制信号而变化。调制信号可以具有任意数量的形状，其包含方波、具有不同振幅的多个状态的方波、或者具有一或多个状态或部分的其他波形。
[0024]在典型的电源供应器配置中，使用传感器以确定施加至负载的输出功率，此传感器测量施加至负载的射频信号的正向及反射功率或者电压及电流。这些信号中的任意一组皆在控制回路中进行分析。此分析通常用以确定用于调节电源供应器的输出的功率值，以改变施加至负载的功率。在负载为处理腔室或其他非线性负载又或者随时间变化的负载的功率输送系统中，负载的变化阻抗将造成施加至负载的功率发生对应的变化，因为所施加的功率系部分地为负载的阻抗的函数。
[0025]在各种设备的制造依赖于向负载引入功率以控制制造过程的系统中，通常以两种配置中的一种来输送电力。在第一配置中，电源系电容耦合至负载。此类系统称为电容耦合电浆(Capacitively Coupled Plasma，CCP)系统。在第二配置中，电源系电感耦合至负载。此类系统称为电感耦合电浆(Inductively Coupled Plasma，ICP)系统。电源耦合至电浆也可以通过微波频率下的波耦合(Wave Coupling)来实现。这种方法通常使用电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance，ECR)或微波源。螺线管源(Helicon Sources)为波耦合源的另一种形式，且通常以类似于传统的ICP及CCP系统的射频频率工作。功率输送系统可以包含施加至负载的一个或复数个电极的偏置功率(Bias Power)及/或源功率(Source Power)。源功率通常用来产生电浆并控制电浆密度，而偏置功率用来在包含电浆的鞘层形成过程中的离子进行调制。根据各种设计考虑，偏置功率及源功率可以共享相同的电极或者可以使用单独的电极。
[0026]当功率输送系统对时变或非线性负载，例如处理腔室、电浆腔室或反应器，进行驱动时，电浆体鞘层所吸收的功率将产生具有一定范围离子能量的离子密度。离子能量的一种特性测量为离子能量分布函数(Ion Energy Distr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】1.一种电弧检测系统，包含：一位准检测器模块，配置为根据施加至一非线性负载的一交流信号产生一位准信号，其中，根据该交流信号的大小，该位准信号包含一第一状态及一第二状态中的至少一个；以及一计时模块，配置为接收该位准信号并根据该位准信号的该第一状态或该第二状态的持续时间以产生一计时信号，其中，当该计时信号满足一选定标准时，指示该非线性负载中的一电弧情况。2.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中当该计时信号处于小于一第一阈值及大于一第二阈值中的至少一个状态时满足该选定标准。3.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该交流信号通过一第一射频电源供应器产生。4.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该位准检测器模块配置为将该交流信号从一模拟信号转换为一二进制信号，并且该二进制信号包含该第一状态及该第二状态，其中当该交流信号的大小为大于或小于一位准阈值之其中一情况时，发生该第一状态，并且当该交流信号的大小为大于或小于该位准阈值中的另一情况时，发生该第二状态。5.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该位准检测器模块包含一电路，其接收该交流信号并根据该交流信号产生该位准信号，并且该电路包含一跨零检测器。6.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该位准检测器模块包含一模拟数字转换器，配置为接收该交流信号并根据该交流信号的大小将该交流信号转换为复数个数字值，其中一第一多个数字值定义该第一状态，并且一第二多个数字值定义该第二状态。7.如权利要求1所述的电弧检测系统，其进一步包含：一第一电源，产生该交流信号；以及一第二电源，产生施加至该非线性负载的一第二交流信号，其中，根据从该非线性负载反射至该第二电源的功率以及该计时信号以指示该电弧情况。8.如权利要求7所述的电弧检测系统，其中：该交流信号为一第一射频信号且该第二交流信号为一第二射频信号，并且该第一射频信号及该第二射频信号为相同频率或不同频率。9.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该非线性负载为电浆腔室。10.如权利要求1所述的电弧检测系统，其中该交流信号以一第一频率运作，且该交流信号在该电弧情况的期间以一第二频率运作，并且该第二频率至少为该第一频率的两倍。11.一种射频功率产生器系统，包含：一第一射频电源，配置为产生一第一射频信号至一非线性负载；一第二射频电源，配置为产生一第二射频信号至该非线性负载；以及一电弧检测器，配置为接收根据该第一射频信号而变化的一感测信号，该电弧检测器进一步配置为：判断该感测信号的频率是否小于一第一选定阈值或大于一第二选定阈值；以及当该感测信号的频率小于该第一选定阈值或大于该第二选定阈值时，指示一电弧情况。
12.如权利要求11所述的射频功率产生器系统，其中该电弧检测器进一步包含：一位准检测器，配置为接收该感测信号并且根据该感测信号产生一位准信号，其中，该位准信号根据该第一射频信号的大小以分配至一第一状态及一第二状态中的至少一个；以及一计数器，配置为接收该位准信号并且根据该第一状态及该第二状态中的至少一个的持续时间以产生一频率信号，其中该频率信号根据该感测信号的频率而变化，且其中该感测信号的频率根据该第一射频信号的频率而变化。13.如权利要求11所述的射频功率产生器系统，其中该电弧检测器进一步包含：一滤波器，配置为接收该感测信号并且从该第二射频信号中过滤至少一部份的分量以产生一滤波...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉里，
申请(专利权)人：MKS仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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