CN109814006B - 一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置，该方法包括：获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。通过上述方案，有效解决蚀刻系统中的等离子体腔室发生放电异常后，无法及时、准确检测的问题。

Description

一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置。

背景技术

在射频通路中，电源的输出端通常接自动匹配器，根据工艺条件的不同，等离子体腔室会有不同的负载，而自动匹配器通过算法调节内部的匹配网络，将电源的输出阻抗调节至50欧姆，使得射频功率实现无反射传输。

在现有技术中，当等离子体状态发生变化时，反射功率会变大，通过射频电源对反射功率或者驻波比进行监控，当反射功率或者驻波比超过某一设定阈值，即抛出报警或者停止输出功率。在等离子体腔室内异常放电时，阻抗会发生变化，匹配器会根据打火之后的阻抗进行自动匹配，此时电源的反射功率和驻波比与未发生打火时基本相同，从而无法对打火进行监控。

基于此，需要一种准确的对蚀刻系统中放电异常检测的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置，本发明需要一种准确的对蚀刻系统中放电异常检测的技术方案。

第一方面，本发明实施例提供一种蚀刻系统放电异常检测方法，包括：

获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；

若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

进一步地，所述获取匹配器中可变器件的当前阻抗值，包括：

启动电源，加载射频功率；

采集所述匹配器中各所述可变器件分别对应的当前阻抗值。

进一步地，所述若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常，包括：

比较各所述可变器件的所述当前阻抗值和分别对应的所述预设阈值；

若所述当前阻抗值与所述预设阈值相匹配，则比较相匹配的持续时间和对应的所述预设时长；

若所述持续时间不小于所述预设时长，则确认放电异常。

进一步地，若所述持续时间小于所述预设时长，则确认短暂波动并将记录的匹配的持续时间清零。

进一步地，确认放电异常之后，还包括：降低射频输出功率。

进一步地，确认放电异常之后，还包括：将射频输出功率暂停指定时长。

进一步地，还包括：记录放电异常的次数；若所述放电异常的次数等于预设次数，则终止工艺并对所述放电异常的次数进行清零。

进一步地，所述预设时长小于1秒。

第二方面，本发明实施例提供一种蚀刻系统放电异常检测装置，所述装置包括：

所述装置包括：顺序电连接的电源、匹配器和等离子体腔室；

检测单元，用于获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

进一步地，所述匹配器包括：L型、T型和π型中的一种；所述可变器件包括：电容、电感和电阻中至少一种。

本发明实施例提供的蚀刻系统放电异常检测方法和装置，通过对匹配器中可变器件的阻抗值变化的监控，来判断是否放电异常检测。这里所说的匹配器可以是T型、L型或π型中的一种，这里所说的可变器件可以是电容或者电感等。具体来说，当检测到可变器件的阻抗值与预设阈值相匹配，且持续时间不小于预设时长，则认为发生放电异常。通过上述方案，有效解决蚀刻系统中的等离子体腔室发生放电异常后，无法及时、准确检测的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种蚀刻系统放电异常检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的蚀刻系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种匹配器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种蚀刻系统放电异常检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

图1为本发明实施例提供的蚀刻系统放电异常检测方法的流程图，该方法包括如下步骤：

101：获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值。

在实际应用中，电源通过匹配器与等离子体腔室连接。在射频通路中，电源的输出端通常接自动匹配器，如图2所示，根据工艺条件的不同，等离子体腔室会有不同的负载，而自动匹配器通过算法调节内部的匹配网络，将电源的输出阻抗调节至50欧姆，使得射频功率实现无反射传输。在等离子体腔室内异常放电时，阻抗会发生变化，匹配器会根据打火之后的阻抗进行自动匹配。因此，可以通过对可变器件的阻抗值进行监控，以便确认是否发生放电异常问题。一般来说，放电异常时对应的当前阻抗值会在一定范围内。

102：若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

需要说明的是，这里所说的预设阈值可以是一个阻抗值范围，具体范围需要根据实际使用器件确定。例如，机台在正常工艺窗口内的等离子体阻抗处于一定范围内，匹配器的阻抗值相应的也具有一定范围，通过记录正常工艺时匹配器的阻抗范围来设定预设阈值，位于正常工艺时阻抗范围之外的阻抗值作为预设阈值。在对当前阻抗值进行监测时，可能会因为系统环境(比如，温度波动)变化导致阻抗值短暂波动或轻微波动。因此，在对当前阻抗值进行监测时，还需要进行时间监控。具体来说，当检测到当前阻抗值变动到预设阈值范围内(也就是与预设阈值相匹配)后，开始计时，若当前阻抗值落入到预设阈值范围，并且持续时间满足预设时长(预设时长通常设置为小于1秒)，则认为发生了放电异常。可以发出报警或异常通知，以便工作人员及时进行处理。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述获取匹配器中可变器件的当前阻抗值，具体可以包括：启动电源，加载射频功率；采集所述匹配器中各所述可变器件分别对应的当前阻抗值。

例如，启动电源后，加载射频功率400W。假设可变器件是电容，采集到正常工作时电容值的阻抗值为510，对应的反射功率为10W左右。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常，还可以包括：比较各所述可变器件的所述当前阻抗值和分别对应的所述预设阈值；若所述当前阻抗值与所述预设阈值相匹配，则比较相匹配的持续时间和对应的所述预设时长；若所述持续时间不小于所述预设时长，则确认放电异常。

在实际应用中，匹配器中可能同时含有多个可变器件，对可变器件的阻抗值进行监测时，可选择部分可变器件进行监控，当然，也可以对所有可变器件进行监控。首先，需要比较当前阻抗值与分别对应的预设阈值进行对比。若当前阻抗值与预设阈值不匹配，则不启动持续时间的计时；若当前阻抗值与预设阈值相匹配，则进一步进行持续时间的计时。在进行计时过程中，若持续时间不小于预设时长，则确定当前阻抗值发生异常；若持续时间小于预设时长，则确认短暂波动或轻微波动并将记录的匹配的持续时间清零。

在本发明的一个或者多个实施例中，确认放电异常之后，还可以包括：降低射频输出功率。

在实际应用中，为了获取更加准确的检测结果，可以对放电异常进行多次判断。若初步判断发生放电异常，可以降低射频输出功率，使得可变器件的阻抗值恢复正常。进一步地，继续监控是否会再次出现异常的情况。

在本发明的一个或者多个实施例中，确认放电异常之后，还可以包括：将射频输出功率暂停指定时长。

如前文所述，为了获得更加准确的检测结果，可以对放电异常进行多次判断。若初步判断发生放电异常，则可以暂停指定时长输出功率，以便可变器件的阻抗值恢复正常。一般来说，暂停指定时长为毫秒级(比如，5毫秒)，经过暂停后，使得可变器件的阻抗值恢复正常。进一步地，继续监控是否会再次出现异常情况。当然，在实际应用中，还可能暂停后阻抗值仍然不能恢复正常，这种情况可以理解为暂停后，继续检测当前各个可变器件的阻抗值，因为没有恢复正常，所以会再次对输出功率进行暂停。在本发明的一个或者多个实施例中，还可以包括：记录放电异常的次数；若所述放电异常的次数等于预设次数，则终止工艺并对所述放电异常的次数进行清零。也就是说如此反复判断多次，直到确认发生放电异常的次数达到预设次数，则终止工艺，通知工作人员及时处理该异常情况。

如前文所述，为了获得更加准确的检测结果，当初次判断发生放电异常之后，还需要反复多次进行判断。一般来说，比较合理的预设次数不大于3次，当然，在实际应用中，可以根据工艺需求进行调整；在设定预设次数时，需要注意，在提升检测结果准确率的同时，还需要兼顾放电异常所带来的负面影响(比如，器件损坏、产品品质下降)等，综合考虑确定一个比较合理的预设次数。当统计到异常次数等于预设次数后，通知工作人员及时解决该异常问题，对统计异常次数进行清零，以便开始新一轮的检测。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述匹配器包括：L型、T型和π型中的一种；所述可变器件包括：电容、电感和电阻中至少一种。

在实际应用中，用户可以根据自己需求选择匹配器电路类型，例如，可以设置为如图3所示的L型。在图3中，可变器件是两个可变电容C31和C32。此外，用户可以根据实际应用需求，选择合适阻抗值的电容、电感、电阻或者多种类型的组合。

基于同样的思路，本发明实施例还提供一种蚀刻系统放电异常检测装置，如图4所示，该装置包括：

顺序电连接的电源41、匹配器42和等离子体腔室43；

检测单元44，用于获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

在本发明的一个或者多个实施例中，如图3所示，所述匹配器包括：第一可变电容C31、第二可变电容C32、电感；其中，所述第一可变电容C31的第一端与所述第二可变电容C32的第一端和输入端连接，所述第一可变电容C31的第二端接地，所述第二可变电容C32的第二端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端与输出端连接。

进一步地，所述匹配器包括：L型、T型和π型中的一种；所述可变器件包括：电容、电感和电阻中至少一种。通过两个电容和一个电感，构成L型匹配器电路。

基于上述实施例，通过对匹配器中可变器件的阻抗值变化的监控，来判断是否放电异常检测。这里所说的匹配器可以是T型、L型或π型中的一种，这里所说的可变器件可以是电容或者电感等。具体来说，当检测到可变器件的阻抗值与预设阈值相匹配，且持续时间不小于预设时长，则认为发生放电异常。通过上述方案，有效解决蚀刻系统中的等离子体腔室发生放电异常后，无法及时、准确检测的问题。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蚀刻系统放电异常检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；

若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取匹配器中可变器件的当前阻抗值，包括：

启动电源，加载射频功率；

采集所述匹配器中各所述可变器件分别对应的当前阻抗值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常，包括：

比较各所述可变器件的所述当前阻抗值和分别对应的所述预设阈值；

若所述当前阻抗值与所述预设阈值相匹配，则比较匹配的持续时间和对应的所述预设时长；

若所述持续时间不小于所述预设时长，则确认放电异常。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述持续时间小于所述预设时长，则确认短暂波动并将记录的匹配的持续时间清零。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确认放电异常之后，还包括：

降低射频输出功率。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确认放电异常之后，还包括：

将射频输出功率暂停指定时长。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，还包括：

记录放电异常的次数；

若所述放电异常的次数等于预设次数，则终止工艺并对所述放电异常的次数进行清零。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时长小于1秒。

9.一种蚀刻系统放电异常检测装置，其特征在于，所述装置包括：顺序电连接的电源、匹配器和等离子体腔室；

检测单元，用于获取与等离子体腔室连接的匹配器中可变器件的当前阻抗值；若所述当前阻抗值与预设阈值相匹配，且匹配的持续时间不小于预设时长，则确认放电异常。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述匹配器包括：L型、T型和π型中的一种；所述可变器件包括：电容、电感和电阻中至少一种。

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