具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法
【專利摘要】本發(fā)明的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器中產(chǎn)生的等離子體供應(yīng)給工藝腔室的過(guò)程中，可實(shí)時(shí)確認(rèn)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息及在工藝腔室內(nèi)的等離子體處理工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。由此，流程管理人員可實(shí)時(shí)掌握遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)生非正常運(yùn)行的情況下，可立即采取應(yīng)對(duì)措施。此外，流程管理人員可在需要維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，實(shí)時(shí)掌握相關(guān)信息，以提高維護(hù)效率。
【專利說(shuō)明】具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體處理系統(tǒng)，具體而言，涉及遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，將通過(guò)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的等離子體以遠(yuǎn)程方式得到供應(yīng)后，在工藝腔室內(nèi)執(zhí)行等離子體的處理流程。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子體放電用于產(chǎn)生包含離子、自由基、原子及分子的活性氣體的氣體激勵(lì)?；钚詺怏w在很多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，最具代表性的例子是半導(dǎo)體制造工程的蝕刻(etching)、蒸鍍、清洗、拋光等。
[0003]遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器是用于在工藝腔室外部產(chǎn)生等離子體以遠(yuǎn)程方式供應(yīng)給工藝腔室的一種裝置。利用遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的最具代表性的半導(dǎo)體制造工程例如有清洗工藝腔室內(nèi)部的清洗流程，以及刪除蒸鍍于被處理基板的光阻層的拋光流程等。除此之外，也用于其它半導(dǎo)體制造工程。
[0004]就半導(dǎo)體制造工程而言，工程設(shè)備的維護(hù)效率是在生產(chǎn)率和費(fèi)用方面極為重要的因素之一。就工程設(shè)備的維護(hù)而言，通常預(yù)先計(jì)算正常運(yùn)行的設(shè)備使用時(shí)間，在其使用時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間時(shí)，進(jìn)行定期維修。遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的使用時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間時(shí)，也需要更換陳舊零件或更換整個(gè)設(shè)備等的維修。有時(shí)，因?yàn)閭€(gè)別原因也需要進(jìn)行維修。例如，基板處理流程結(jié)束后，在其處理結(jié)果發(fā)生問(wèn)題時(shí)，會(huì)意識(shí)到需要維修設(shè)備。
[0005]然而，在發(fā)現(xiàn)處理錯(cuò)誤，才意識(shí)到需要維修設(shè)備時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率下降，并產(chǎn)生不必要的生產(chǎn)費(fèi)用。另外，在使用一定時(shí)間后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期維修時(shí)，若設(shè)備可以正常運(yùn)行，也會(huì)產(chǎn)生不必要的費(fèi)用。因此優(yōu)選通過(guò)實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，事先預(yù)測(cè)設(shè)備的維修時(shí)期，在流程發(fā)生問(wèn)題前，采取應(yīng)對(duì)措施。
[0006]將從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器中產(chǎn)生的等離子體供應(yīng)給工藝腔室，并進(jìn)行等離子體處理流程時(shí)，需要對(duì)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)和等離子體的處理流程進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控。然而，至今為止，遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器無(wú)法對(duì)其設(shè)備狀態(tài)和流程進(jìn)行狀態(tài)提供適當(dāng)?shù)奶崾拘畔?。因此很難在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)適時(shí)進(jìn)行維修。因此，在與工藝腔室連接的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器運(yùn)行時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)及等離子體處理流程，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)在流程過(guò)程中所發(fā)生的問(wèn)題，流程管理者對(duì)此及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施是極為重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法(REMOTE PLASMA SYSTEM HAVING SELF-MANAGEMEN T FUNCT1N AND SELFMANAGEMENT METHOD OF THE SAME)，通過(guò)實(shí)時(shí)確認(rèn)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息，從而可及時(shí)檢測(cè)并判斷遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器是否正常運(yùn)行以及運(yùn)行中是否發(fā)生異常。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法，將從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器中發(fā)生的等離子體供應(yīng)給工藝腔室的過(guò)程中，可實(shí)時(shí)確認(rèn)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息及在工藝腔室內(nèi)的等離子體處理工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為完成上述技術(shù)課題，本發(fā)明一方面涉及具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)。本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)包括:遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子體，以遠(yuǎn)程方式供應(yīng)給工藝腔室；傳感器部，包括一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器，該電壓測(cè)量傳感器用于測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體感應(yīng)的電壓；以及控制部，根據(jù)上述一個(gè)以上的電壓傳感器測(cè)量的電壓值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0012]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括一個(gè)以上的電流測(cè)量傳感器，該電流測(cè)量傳感器用于測(cè)量通過(guò)上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所泄露的電流，上述控制部根據(jù)上述電流測(cè)量傳感器所測(cè)量的泄露電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0013]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括變流器，該變流器安裝于上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的氣體出口周邊，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述變流器所測(cè)量的電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0014]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體內(nèi)所產(chǎn)生的等離子體，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0015]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器測(cè)量流入工藝腔室內(nèi)部的等離子體狀態(tài)，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。
[0016]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器測(cè)量從上述工藝腔室排出的排氣的等離子體狀態(tài)，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。
[0017]基于一實(shí)施例，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器包括:發(fā)生器主體，具有等離子體放電空間；變壓器，具有磁芯和卷繞于磁芯的初級(jí)線圈，該磁芯設(shè)置于上述發(fā)生器主體，以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力；以及電源，向上述變壓器的初級(jí)線圈供給驅(qū)動(dòng)電力。
[0018]基于一實(shí)施例，包括電容稱合電極，該電容稱合電極設(shè)置于上述發(fā)生器主體，，以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力，并由上述電源提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。
[0019]基于一實(shí)施例，包括感應(yīng)天線線圈，該感應(yīng)天線線圈設(shè)置于上述發(fā)生器主體，以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力，并由上述電源提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。
[0020]基于一實(shí)施例，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體包括具有以一個(gè)以上的絕緣區(qū)間劃分的兩個(gè)以上分離區(qū)域的金屬發(fā)生器主體，上述電壓測(cè)量傳感器包括在上述發(fā)生器主體的兩個(gè)以上分離區(qū)域各自安裝的兩個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器。
[0021]基于一實(shí)施例，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器包括等離子體放電空間及具有以一個(gè)以上的絕緣區(qū)間劃分的兩個(gè)以上分離區(qū)域的金屬發(fā)生器主體，上述電流測(cè)量傳感器包括在上述發(fā)生器主體的兩個(gè)以上分離區(qū)域各自安裝的兩個(gè)以上的電流測(cè)量傳感器。
[0022]本發(fā)明的另一方面提供一種具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法。本發(fā)明的另一方面涉及遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法包括:開(kāi)始運(yùn)行遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的階段；通過(guò)包括一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器的傳感器部來(lái)測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體上感應(yīng)的電壓的階段；以及根據(jù)在上述傳感器部測(cè)量的上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體上所感應(yīng)的電壓測(cè)量值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
[0023]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括電流測(cè)量傳感器，該電流測(cè)量傳感器測(cè)量通過(guò)上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所泄露電流的電流測(cè)量傳感器，上述自主管理方法包括根據(jù)上述電流測(cè)量傳感器所測(cè)量的泄露電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
[0024]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括變流器，該變流器安裝于上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的氣體出口周邊，上述自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述變流器所測(cè)量的測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
[0025]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體內(nèi)所發(fā)生的等離子體，該自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
[0026]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體檢測(cè)傳感器，該等離子體檢測(cè)傳感器測(cè)量上述工藝腔室內(nèi)部的等離子體狀態(tài)，上述自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息的階段。
[0027]基于一實(shí)施例，上述傳感器部包括等離子體檢測(cè)傳感器，該等離子體檢測(cè)傳感器測(cè)量從上述工藝腔室排出的排氣的等離子體狀態(tài)，上述自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息的階段。
[0028](三)有益效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法，通過(guò)實(shí)時(shí)確認(rèn)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息，可及時(shí)檢測(cè)并判斷遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器是否正常運(yùn)行以及運(yùn)行中是否發(fā)生異常。另外，將從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器中產(chǎn)生的等離子體供應(yīng)給工藝腔室的過(guò)程中，可實(shí)時(shí)確認(rèn)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息及在工藝腔室內(nèi)的等離子體處理工藝的進(jìn)行狀態(tài)信息。
[0030]由此，流程管理人員可實(shí)時(shí)掌握遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并在發(fā)生非正常運(yùn)行時(shí)，可立即采取應(yīng)對(duì)措施。此外，流程管理人員可在需要維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，實(shí)時(shí)掌握相關(guān)信息，從而可以提高維護(hù)效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示基于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖2是表示遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體的局部的剖面圖。
[0033]圖3是將在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所測(cè)量的電壓和電流的正常值和非正常值進(jìn)行比較后，以示例表示電壓和電流的波形圖。
[0034]圖4是在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體劃分為多個(gè)絕緣區(qū)間的情況下，以示例表示在各區(qū)域測(cè)量電壓和電流的情況的圖。
[0035]圖5是以示例表示在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體的不同部位所測(cè)量電壓的電壓波形圖。
[0036]圖6至圖9是以示例表示本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)可使用的多種遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的圖。
[0037]附圖標(biāo)記
[0038]10:工藝腔室11:工藝腔室外殼
[0039]12:基板支架14:被處理基板
[0040]15:氣體流入口16:氣體排氣口
[0041]17:等離子體源18，19:等離子體測(cè)量傳感器
[0042]20:真空泵22:排氣管
[0043]30:電源32:阻抗匹配裝置
[0044]34:偏置電源36:阻抗匹配裝置
[0045]40、42:電壓測(cè)量傳感器 44:變流器
[0046]46:電流測(cè)量傳感器60:遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器
[0047]61:發(fā)生器主體62:絕緣區(qū)
[0048]65:氣體入口66:排氣口
[0049]67:適配器68:電源
[0050]69:內(nèi)部保護(hù)膜70:控制部
[0051]72:狀態(tài)顯示部74:主機(jī)(Host)
[0052]75:變壓器76:磁芯
[0053]77:初級(jí)線圈80，81:電容耦合電極
[0054]82:感應(yīng)天線線圈83:介質(zhì)窗

【具體實(shí)施方式】
[0055]為充分理解本發(fā)明，參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的實(shí)施例可改變?yōu)槎喾N形態(tài)，不應(yīng)將本發(fā)明的范圍解釋為僅限于以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例。提供本實(shí)施例的目的在于，為具備普通知識(shí)的行業(yè)工作人員更加完整地說(shuō)明本發(fā)明。隨之，為了強(qiáng)調(diào)更為準(zhǔn)確的說(shuō)明，附圖上部件的形狀等的表達(dá)可略帶夸張。在各附圖上的相同構(gòu)成有時(shí)以相同的符號(hào)進(jìn)行顯示，要對(duì)此予以注意。據(jù) 申請(qǐng)人:判斷，公告功能和構(gòu)成部分對(duì)本發(fā)明的主旨造成不利影響時(shí)，要省略對(duì)其的詳細(xì)記述。
[0056]圖1是表示基于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0057]參照?qǐng)D1，基于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，將從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60中產(chǎn)生的等離子體供應(yīng)給工藝腔室10，并在工藝腔室10內(nèi)進(jìn)行所定的等離子體處理工藝。工藝腔室10可以是用于執(zhí)行在被處理基板14形成薄膜的蝕刻、蒸鍍、拋光或表面改質(zhì)等多種等離子體處理工藝的設(shè)備之一。遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60不僅用于執(zhí)行對(duì)被處理基板14的等離子體處理工藝，還用于執(zhí)行清洗工藝腔室10內(nèi)部的等離子體處理工藝。本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)具有以下的自主管理功能:在執(zhí)行此類等離子體處理工藝的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的運(yùn)行狀態(tài)及從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60中產(chǎn)生的等離子體狀態(tài)，從而可及時(shí)判斷遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60是否正常運(yùn)行、在運(yùn)行中是否發(fā)生異常以及是否需要維護(hù)等。
[0058]工藝腔室10具有工藝腔室外殼(housing)ll和在其內(nèi)部放置被處理基板14的基板支架12。被處理基板14舉例來(lái)說(shuō)可以是制造半導(dǎo)體裝置的多種的晶片基板或玻璃基板。工藝腔室10的氣體流入口 15通過(guò)適配器67與遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的排氣口 66連接。位于工藝腔室10下部的氣體排氣口 16通過(guò)排氣管22與真空泵20連接。雖然附圖上沒(méi)有具體圖示，但工藝腔室10的內(nèi)部可以具備產(chǎn)生等離子體的等離子體源(Plasma Source) 17及用于該等離子體源17的電源30以及阻抗匹配裝置32。遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60中產(chǎn)生的等離子體通過(guò)適配器67供應(yīng)給工藝腔室外殼11內(nèi)部，并在工藝腔室10內(nèi)進(jìn)行所定的等離子體處理工藝。由遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60所供應(yīng)的等離子體可通過(guò)在工藝腔室10內(nèi)部具備的隔板(baffle)(未圖示)，在工藝腔室10均勻地?cái)U(kuò)散。放置被處理基板14的基板支架12可通過(guò)阻抗匹配裝置36與偏置(bias)電源34連接。
[0059]遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60可使用多種等離子體產(chǎn)生方式，雖然在本實(shí)施例中只顯示變壓器稱合等離子體(transformer coupled plasma)產(chǎn)生方式的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60，但應(yīng)用時(shí)不限于此。遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60具備有環(huán)形形狀的等離子體放電空間的發(fā)生器主體61。在發(fā)生器主體61安裝變壓器75，該變壓器具有磁芯76及卷繞于磁芯的初級(jí)線圈77，用于提供起電力以在上述發(fā)生器主體61的等離子體放電空間形成等離子體。初級(jí)線圈77與電源68連接。電源68具備半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路，并通過(guò)該開(kāi)關(guān)電路發(fā)生無(wú)限射頻后供應(yīng)給初級(jí)線圈77。電源68可具備為了阻抗匹配的可調(diào)電路，或可將無(wú)線射頻(Rad1frequency)通過(guò)另一個(gè)阻抗匹配裝置供應(yīng)給初級(jí)線圈77。電源68和發(fā)生器主體61可具有結(jié)合為一體或分離的結(jié)構(gòu)。氣體通過(guò)發(fā)生器主體61的氣體入口 65流入，并由電源68向初級(jí)線圈77供應(yīng)無(wú)線射頻以驅(qū)動(dòng)初級(jí)線圈77，則在發(fā)生器主體61內(nèi)部的等離子體放電空間產(chǎn)生等離子體。如此產(chǎn)生的等離子氣體通過(guò)適配器67供應(yīng)給工藝腔室10。
[0060]本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)包括:傳感器部，由用于測(cè)量遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的運(yùn)行狀態(tài)的多個(gè)傳感器組成；以及控制部70，根據(jù)在傳感器部所測(cè)量的電氣特征值，生成遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行狀態(tài)信息。傳感器部包括測(cè)量發(fā)生器主體61所感應(yīng)電壓的一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器40、42。電壓測(cè)量傳感器40、42在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)量在發(fā)生器主體61所感應(yīng)的電壓，提供給控制部70。傳感器部還包括一個(gè)以上的電流測(cè)量傳感器44。電流測(cè)量傳感器44在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)量可能在發(fā)生器主體61發(fā)生的電流，提供給控制部70。傳感器部還包括變流器(CurrentTransformer) 44。變流器44安裝于遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的排氣口 66周?chē)?例如,變流器44的磁芯包圍適配器67)。
[0061]圖2為表示遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體局部的剖面圖，圖3為將在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所測(cè)量的電壓和電流的正常值和非正常值進(jìn)行比較后，以示例表示電壓和電流的波形圖。
[0062]參照?qǐng)D2和圖3，安裝于反應(yīng)器主體61的電壓測(cè)量傳感器40、42和電流測(cè)量傳感器46所分別測(cè)量的電壓和電流，如圖3的電壓和電流波形圖所示，在正常狀態(tài)(以虛線表示)和非正常狀態(tài)(以實(shí)線表示)下的其測(cè)量值相互不同。發(fā)生非正常狀態(tài)的原因不少，例如，初始點(diǎn)火失敗、等離子體熄滅、等離子體狀態(tài)不穩(wěn)定、發(fā)生器主體61的內(nèi)部保護(hù)膜69受損、發(fā)生器主體61內(nèi)部發(fā)生電弧放電、供電不穩(wěn)定等情況。
[0063]遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生等離子體所需的起電力傳遞至發(fā)生器主體61內(nèi)部，產(chǎn)生等離子體并在發(fā)生器主體61上感應(yīng)電壓。遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60處于正常狀態(tài)的情況下，可檢測(cè)出在發(fā)生器主體61上所感應(yīng)的電壓也處于正常狀態(tài)。然而因某種原因?qū)е逻h(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60處于非正常狀態(tài)時(shí)，在發(fā)生器主體61上所感應(yīng)的電壓也處于非正常狀態(tài)。
[0064]例如，在發(fā)生器主體61內(nèi)部發(fā)生電弧放電時(shí)，在發(fā)生器主體61上所測(cè)量的電壓處于非正常狀態(tài)。發(fā)生器主體61的內(nèi)部保護(hù)膜69受損(在圖2上用點(diǎn)線圓“A”表示)的情況下，通過(guò)發(fā)生器主體61可發(fā)生電流泄露。這種泄漏電流可通過(guò)電流測(cè)量傳感器46檢測(cè)。同時(shí)，在發(fā)生電流泄露的情況下，在發(fā)生器主體61上所感應(yīng)的電壓也會(huì)發(fā)生變動(dòng)。發(fā)生器主體61的內(nèi)部被等離子體離子沖擊而受損，因此遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的壽命有限。通過(guò)電流測(cè)量傳感器46測(cè)量泄漏的電流，可診斷出發(fā)生器主體61的壽命。
[0065]安裝于適配器67的變流器44，在將等離子體氣體從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60供應(yīng)給工藝腔室10的過(guò)程中，測(cè)量電流變化，將其信息傳送給控制部70。變流器44在將正常的等離子體氣體從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60供應(yīng)給工藝腔室的過(guò)程中，提供正常的電流測(cè)量值，但所供應(yīng)的等離子體氣體處于非正常狀態(tài)時(shí)，變流器44也將傳送非正常的電力測(cè)量值。
[0066]控制部70根據(jù)構(gòu)成傳感器部的電壓測(cè)量傳感器40、42、電流測(cè)量傳感器44、46及變流器44所提供的測(cè)量值中一個(gè)以上的值，生成遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的運(yùn)行狀態(tài)信息。所生成的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的運(yùn)行狀態(tài)信息可通過(guò)狀態(tài)顯示部72顯示，或傳送給控制并管理整個(gè)系統(tǒng)的主機(jī)(Host)74。狀態(tài)顯示部72可包括用于顯示畫(huà)面的顯示裝置及用于提供語(yǔ)音信息的語(yǔ)音揚(yáng)聲器裝置。此外，控制部70可根據(jù)需要控制遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行，在運(yùn)行中發(fā)生異常時(shí)通過(guò)狀態(tài)顯示部72向運(yùn)營(yíng)人員發(fā)出需要維護(hù)的警報(bào)，或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)操作采取所需的控制措施。例如，在發(fā)生緊急情況時(shí)，可關(guān)閉各電源30、34、68，以停止系統(tǒng)運(yùn)行。
[0067]雖然附圖上沒(méi)有圖示，但傳感器部可包括用光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)測(cè)量從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60中產(chǎn)生的等離子體的等離子體測(cè)量傳感器。等離子體測(cè)量傳感器設(shè)置于發(fā)生器主體61或適配器67，在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)量由遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60所產(chǎn)生的等離子體的狀態(tài)，并將該信息提供給控制部70?？刂撇?0根據(jù)通過(guò)等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息，并通過(guò)狀態(tài)顯示部72顯示其狀態(tài)并執(zhí)行所需的控制。
[0068]傳感器部也可包括等離子體測(cè)量傳感器18、19，這些等離子體測(cè)量傳感器是當(dāng)在工藝腔室10的內(nèi)部進(jìn)行等離子體處理時(shí)，用光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)測(cè)量工藝腔室10內(nèi)部的等離子體的另一個(gè)等離子體測(cè)量傳感器。例如，可具備測(cè)量工藝腔室10的內(nèi)部等離子體狀態(tài)的等離子體測(cè)量傳感器18及測(cè)量從工藝腔室10中排出的等離子體狀態(tài)的等離子體測(cè)量傳感器19。控制部70根據(jù)通過(guò)等離子體測(cè)量傳感器(18、19)所測(cè)量的等離子體的測(cè)量值，生成工藝腔室10內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息，并通過(guò)狀態(tài)顯示部72顯示其狀態(tài)且執(zhí)行所需的控制。例如，通過(guò)測(cè)量等離子體的工藝分解率，可判斷工藝進(jìn)行狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)或錯(cuò)誤等狀態(tài)。圖4是在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體上劃分多個(gè)絕緣區(qū)間的情況下，以示例表示在各領(lǐng)域測(cè)量電壓和電流的情況的圖。圖5是以示例表示在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體的不同部位所測(cè)量電壓的電壓波形圖。
[0069]參照?qǐng)D4，遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60的發(fā)生器主體61由鋁、不銹鋼及銅等金屬物質(zhì)制作?；蛘咭部捎帽诲兘鸬慕饘?，例如，可用陽(yáng)極化鋁或鍍鎳的鋁進(jìn)行制作。此外，也可用耐火金屬(refractory metal)進(jìn)行制作。另一個(gè)方案是,可用石英、陶瓷等絕緣物質(zhì)進(jìn)行制作，也可用適合執(zhí)行所定的等離子體流程的其他物質(zhì)進(jìn)行制作。發(fā)生器主體61包含金屬物質(zhì)時(shí)，為防止發(fā)生潤(rùn)流(eddy current),包括具有電學(xué)的不連續(xù)性的一個(gè)以上的電氣絕緣區(qū)62。絕緣區(qū)62由石英、陶瓷等電氣絕緣物質(zhì)組成。
[0070]變壓器75的初級(jí)線圈77驅(qū)動(dòng)時(shí)，將感應(yīng)起電力傳遞給發(fā)生器主體61的等離子體放電空間，使等離子體點(diǎn)火，并在發(fā)生器主體61內(nèi)部產(chǎn)生等離子體。當(dāng)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行過(guò)程中，在發(fā)生器主體61上感應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60運(yùn)行所引起的電壓。然而，發(fā)生器主體61由一個(gè)以上的絕緣區(qū)62分為幾個(gè)部分時(shí)，在各個(gè)劃分的區(qū)域上所感應(yīng)的電壓相互不同。
[0071]例如，如圖4所示，具有4個(gè)絕緣區(qū)62，發(fā)生器主體61被劃分為4個(gè)區(qū)域61a、61b、61c、61d的情況下，可在各個(gè)區(qū)域安裝電壓測(cè)量傳感器47a、47b、47c、47d和電流測(cè)量傳感器48a、48b、48c、48d。通過(guò)安裝于第I區(qū)域61a的第I電壓測(cè)量傳感器47a所測(cè)量的電壓波形VSl與通過(guò)安裝于第2區(qū)域61b的第2電壓測(cè)量傳感器47b所檢測(cè)的電壓波形VS2會(huì)具有相位相反的關(guān)系。
[0072]如此通過(guò)安裝于第I至第4區(qū)域61a，61b，61c，61d的電壓測(cè)量傳感器47a、47b、47c、47d和電流測(cè)量傳感器48a、48b、48c、48d所測(cè)量的電壓和電流以遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60正常運(yùn)行時(shí)的一定相位差和大小檢出。然而，遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60發(fā)生異常時(shí)，通過(guò)電壓傳感器47a、47b、47c、47d和電流傳感器48a、48b、48c、48d所測(cè)量的電壓或電流與正常狀態(tài)下所測(cè)量的位相差或大小相比有變化?？刂撇?0根據(jù)這些變化成分判斷遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60是否正常運(yùn)行，并通過(guò)狀態(tài)顯示部72顯示其狀態(tài)并執(zhí)行所需的控制。
[0073]圖6至圖9是以示例表示本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)可使用的多種遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的圖。參照?qǐng)D6、圖7，能夠用于本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60a、60b，安裝有變壓器75，該變壓器具有磁芯76和卷繞于磁芯的初級(jí)線圈77，以供應(yīng)起電力，用于在發(fā)生器主體61的等離子體放電空間上形成等離子體。與此同時(shí)，還可附加地具有電容耦合電極80、81，該電容耦合電極安裝于發(fā)生器主體61，以供應(yīng)起電力，用于在發(fā)生器主體61的等離子體放電空間上形成等離子體，并且該電容耦合電極由電源67提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。初級(jí)線圈77和電容耦合電極80、81可與電源67以并聯(lián)(圖6所示的例子)或串聯(lián)(圖7所示的例子)連接。
[0074]參照?qǐng)D8、圖9。能夠用于本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的另一種遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60c、60d，安裝有變壓器75，該變壓器具有磁芯76及卷繞于磁芯上的初級(jí)線圈77，以供應(yīng)起電力，用于在發(fā)生器主體61的等離子體放電空間上形成等離子體。與此同時(shí)，還可附加地具有感應(yīng)天線線圈82，該感應(yīng)天線線圈安裝于發(fā)生器主體61上，以供應(yīng)起電力，用于在發(fā)生器主體61的等離子體放電空間上形成等離子體，并且該感應(yīng)天線線圈由電源67提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。優(yōu)選在安裝感應(yīng)天線線圈82的部分設(shè)置介質(zhì)窗83，以使感應(yīng)起電力能夠流入。初級(jí)線圈77和感應(yīng)天線線圈82可與電源67以并聯(lián)(圖8所示的例子)或串聯(lián)(在圖9所示的例子)連接。
[0075]如圖6至圖9所示，用于本發(fā)明的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器60a、60b、60c、60d可使用變壓器稱合等離子體(transformer coupled plasma)與電容稱合等離子體(capacitively coupled plasma)相互混合,或變壓器稱合等離子體與感應(yīng)稱合等離子體(inductively coupled plasma)相互混合的混合方式的等離子體源。使用混合方式的等離子體源的情況下，可更加穩(wěn)定地產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體。然而，也可適用單一的等離子體源方式，例如變壓器耦合等離子體、電容耦合等離子體、感應(yīng)耦合等離子體、微波等離子體等多種遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生方式中的一種。
[0076]上述的本發(fā)明的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)及其自主管理方法的實(shí)施例只不過(guò)是個(gè)別案例，對(duì)屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】具有一般知識(shí)的人可從此進(jìn)行多種應(yīng)用。因此可知，本發(fā)明不僅限于在上述說(shuō)明中所提到的形式。
[0077]因此，本發(fā)明真正的技術(shù)保護(hù)范圍要根據(jù)所附有的專利申請(qǐng)范圍的技術(shù)思路而決定。同時(shí)，本發(fā)明會(huì)包括根據(jù)所附有的申請(qǐng)范圍而定義的本發(fā)明精神及其范圍內(nèi)的所有變形物、均等物和替代物。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，包括: 遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子體，以遠(yuǎn)程方式供應(yīng)給工藝腔室； 傳感器部，包括一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器，該電壓測(cè)量傳感器用于測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體感應(yīng)的電壓；以及 控制部，根據(jù)上述一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器測(cè)量的電壓值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述傳感器部包括一個(gè)以上的電流測(cè)量傳感器，該電流測(cè)量傳感器用于測(cè)量通過(guò)上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所泄露的電流，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述電流測(cè)量傳感器所測(cè)量的泄露電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述傳感器部包括安裝于上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的氣體出口周邊的變流器，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述變流器所測(cè)量的電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
4.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器用于測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體內(nèi)所產(chǎn)生的等離子體，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息。
5.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器用于測(cè)量流入上述工藝腔室內(nèi)部的等離子體狀態(tài)，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。
6.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器用于測(cè)量從上述工藝腔室排出的排氣的等離子體狀態(tài)，上述控制部根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息。
7.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器包括: 發(fā)生器主體，具有等離子體放電空間； 變壓器，具有磁芯和卷繞于上述磁芯的初級(jí)線圈，該磁芯設(shè)置于上述發(fā)生器主體以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力；以及 電源，向上述變壓器的初級(jí)線圈供給驅(qū)動(dòng)電力。
8.如權(quán)利要求7所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，包括電容耦合電極，該電容耦合電極設(shè)置于上述發(fā)生器主體，以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力，并由上述電源提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。
9.如權(quán)利要求7所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，包括感應(yīng)天線線圈，該感應(yīng)天線線圈設(shè)置于上述發(fā)生器主體，以提供用于在上述發(fā)生器主體的等離子體放電空間形成等離子體的起電力，并由上述電源提供驅(qū)動(dòng)電力來(lái)運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求1所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體包括具有以一個(gè)以上的絕緣區(qū)間劃分的兩個(gè)以上分離區(qū)域的金屬發(fā)生器主體，上述電壓測(cè)量傳感器包括在上述發(fā)生器主體的兩個(gè)以上分離區(qū)域各自安裝的兩個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器。
11.如權(quán)利要求2所述的具有自主管理功能的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)，上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器包括等離子體放電空間及具有以一個(gè)以上的絕緣區(qū)間劃分的兩個(gè)以上分離區(qū)域的金屬發(fā)生器主體，上述電流測(cè)量傳感器包括在上述發(fā)生器主體的兩個(gè)以上分離區(qū)域各自安裝的兩個(gè)以上的電流測(cè)量傳感器。
12.—種遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，包括: 開(kāi)始運(yùn)行遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的階段； 通過(guò)包括一個(gè)以上的電壓測(cè)量傳感器的傳感器部來(lái)測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體上感應(yīng)的電壓的階段；以及 根據(jù)在上述傳感器部測(cè)量的上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體上所感應(yīng)的電壓測(cè)量值，生成上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
13.如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，上述傳感器部包括電流測(cè)量傳感器，該電流測(cè)量傳感器測(cè)量通過(guò)上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體所泄露的電流，該自主管理方法包括根據(jù)上述電流測(cè)量傳感器所測(cè)量的泄露電流測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
14.如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，上述傳感器部包括變流器，該變流器安裝于上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的氣體出口周邊，該自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述變流器所測(cè)量的測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
15.如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，上述傳感器部包括等離子體測(cè)量傳感器，該等離子體測(cè)量傳感器用于測(cè)量在上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生器的發(fā)生器主體內(nèi)所發(fā)生的等離子體，該自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信息的階段。
16.如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，上述傳感器部包括等離子體檢測(cè)傳感器，該等離子體檢測(cè)傳感器測(cè)量上述工藝腔室內(nèi)部的等離子體狀態(tài)，該自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成上述工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息的階段。
17.如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)的自主管理方法，上述傳感器部包括等離子體檢測(cè)傳感器，該等離子體檢測(cè)傳感器測(cè)量從上述工藝腔室排出的排氣的等離子體狀態(tài)，該自主管理方法包括根據(jù)通過(guò)上述等離子體測(cè)量傳感器所測(cè)量的等離子體測(cè)量值，生成工藝腔室內(nèi)部的工藝進(jìn)行狀態(tài)信息的階段。
【文檔編號(hào)】H01J37/302GK104183452SQ201310452821
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】崔大奎 申請(qǐng)人:崔大奎