CN110520960A - 用于远程感测等离子体的系统和方法 - Google Patents

用于远程感测等离子体的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110520960A
CN110520960A CN201880023299.9A CN201880023299A CN110520960A CN 110520960 A CN110520960 A CN 110520960A CN 201880023299 A CN201880023299 A CN 201880023299A CN 110520960 A CN110520960 A CN 110520960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
field
antenna
signal
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880023299.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110520960B (zh
Inventor
P·J·麦克纳利
S·凯利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dublin City University
Original Assignee
Dublin City University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dublin City University filed Critical Dublin City University
Publication of CN110520960A publication Critical patent/CN110520960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110520960B publication Critical patent/CN110520960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32972—Spectral analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于远程监测等离子体(3)的方法和系统，该系统包括位于耦合等离子体源的近电磁场中的磁场天线(2)，其中，该磁场天线是置于该近电磁场中的磁环天线并测量从该等离子体源发射的近场信号。一种无线电系统(1)用于分析宽频带上的低功率信号电平。通过对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合来评估诸如串联或几何谐振等离子体频率、和电子中性碰撞频率之类的等离子体参数，以标识制造等离子体系统中常见的电弧、泵、或匹配失效事件。

Description

用于远程感测等离子体的系统和方法
技术领域
一种用于远程感测等离子体的系统和方法。
背景技术
由于朝向过程自动化增加的趋势，改进对工业半导体加工设备中等离子体特性的控制是重要的。
在大多数工业环境中，考虑到经常恶劣的加工条件(这些加工条件被证明对许多探针是有害的)以及这些探针本身的存在可以改变该等离子体的特性的事实，侵入式等离子体诊断技术是不期望的。还必须考虑将这种浸入式诊断装配到现有制造基础设施的破坏性影响。侵入式探针的安装可能会给生产线带来额外的复杂性，从而对工艺复制(大批量生产的关键)产生不利影响。
因此，实时的、非侵入式且免安装的等离子体监测技术在许多这些工业场景中是特别有利的，例如美国专利公开号US 2005183821公开了一种非侵入式射频天线，该非侵入式射频天线被放置于紧靠被激活的等离子体处并且被配置用于监测等离子体。在SeijiSamukawa等人的“The 2012plasma roadmap[2012年等离子路线图]”Journal of PhysicsD:Applied Physics,45(25):253001,2012、Peter J Bruggeman和Uwe Czarnetzki的“Retrospective on the 2012plasma roadmap[2012年等离子路线图回顾]”Journal ofPhysics D:Applied Physics,49(43):431001,2016、以及M B Hopkins和J F Lawler的“Plasma diagnostics in industry[工业中的等离子诊断]”Plasma Physics andControlled Fusion,42(12B):B189,2000中讨论了其他的应用。
应用被封闭在静电屏蔽(例如使用石英/陶瓷)中的小线环或线圈以“感应地”探测等离子体放电内的磁通量已被很好地建立。这种被称为B点(B-dot)或dB/dt探针的方法自二十世纪六十年代以来已被广泛使用。Yamazawa等人在美国专利公开US 2007/227667 A1中讨论了位于等离子体腔室内的一对这种屏蔽式线圈探针的应用。一个实施例详细阐述了B点探针的早期理念，该B点探针在等离子体体积内移动以研究等离子体的内部磁场和电流密度的空间变化。PCT专利公开号WO 2007/041280 A2，OnWafer公开了这种策略的基于晶片的版本，其中覆盖线圈的电介质被固定在晶片工件上，而另一美国专利公开US 2006/169410，Maeda等人经由插入腔室电极的气体喷淋头的石英棒安装了类似的感测元件。美国专利公开US 2015/364300 A1，Galli描述了这种线圈探针在感应耦合等离子体源内的浸没。
迄今为止的现有技术基本上描述了需要在放电容器内“内部”放置和浸没传感器的探针。由于探针浸没而导致的等离子体的扰动，并且特别是在这种场景下静电屏蔽的存在已知是有意义的。
因此，目的是提供一种用于远程感测等离子体的经改进系统和方法。
发明内容
根据本发明，如所附权利要求中所述，提供了一种用于远程监测等离子体的系统，该系统包括：
磁场天线，该磁场天线位于耦合等离子体源的近场电磁场中，其中，该磁场天线是放置在该近电磁场中的磁环天线或诸如此类的。
提供了一种用于远程监测低压非平衡等离子体的新颖方法。磁场天线位于等离子体源的近场中。经由校准的环形天线截获存在于视口附近的来自于等离子体电流的磁通量。无线电系统(频谱分析仪)用于分析宽频带上的低功率信号电平。经由对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合来评估等离子体参数，诸如串联(或几何)谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率。这种方法推动了远程、非侵入式且免安装的等离子体监测。在一个实施例中，等离子体是低压非平衡等离子体。
与现有技术相比，从视口(或等效地任何非导电的外部接入端口)辐射的磁通量在本发明中得以利用。这使得在探针安装期间能够“远程”检测等离子体电流而不会对放电容器有任何物理改变。此策略消除了由内部探针的安装所引起的任何干扰，并且因此特别有利于部署在对改变高度敏感的现有生产线上。此外，在电磁兼容性(EMC)测试中普遍使用的部分屏蔽式环形天线的应用(其中静电屏蔽经由其覆盖范围中的间隙实际地感应探针电流)与用以截获来自等离子体放电的磁通量的先前方法不同。宽频率工作范围和E场抑制是这种屏蔽式环形天线设计的关键优势。
监测驱动频率附近的频率被示出为监测等离子体中的电流变化的有效代表。对于末端检测(例如，由于窗口涂层引起的光学发射故障)以及对于标识制造场景中的电弧、泵或匹配失效事件、常见“有害事件”，这具有作为非接触式传感器的诊断优势。
对在20毫托(2.7Pa)下的近场信号中存在的高次谐波的频率分析示出了与基本等离子体参数相关的谐振性能。对于氧等离子体，证明了对串联(或几何)等离子体频率和电子中性碰撞频率的提取。
在一个实施例中，提供了一种用于远程监测等离子体的系统，该系统包括：
磁场天线，所述磁场天线位于耦合等离子体源的近电磁场中，其中，所述磁场天线是置于所述近电磁场中的并被适配用于测量从所述等离子体源发射的近场信号的磁环天线。
在一个实施例中，该磁环天线电感地耦合到该等离子体源，并且该系统被适配用于使用无线电发射光谱(RES)分析该等离子体源的近场无线电发射。
在一个实施例中，这些近场信号包括近H场信号。
在一个实施例中，该近H场信号强度随着距离且作为该磁场天线与该等离子体源之间的距离的函数而下降。
在一个实施例中，该信号强度随着距离且作为1/r3的函数而下降，其中，r是该磁场天线与该等离子体源之间的距离。
在一个实施例中，提供了一模块，该模块用于对该近场信号中所存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于该等离子体源的等离子体参数的谐振性能，并基于该分析输出该等离子体源的状态。
在一个实施例中，针对不同的操作压力执行该频率分析。
在一个实施例中，该磁环天线电感性或电容性耦合到该等离子体源。
在一个实施例中，校准该磁环天线以使得能够计算与该等离子体相关联的电流和感应天线信号之间的取决于频率的耦合因子。
在一个实施例中，无线电系统被配置用于分析宽频带上的低功率信号电平。
在一个实施例中，该信号被局部化到视口的附近，以使得实现对该等离子体源的信号隔离。在本发明的上下文中，视口可以被理解为腔室中典型密封的玻璃、石英或电介质窗口，这对于大多数等离子体工具而言是非常典型的。此外，本发明的系统和方法不是必须通过这些视口在视觉上观察等离子体，并且即使该系统不能通过视线直接“看到”该等离子体，这些视口仍然是可用的。
在一个实施例中，经测量的谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率通过对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合而相关。
在一个实施例中，该相关性提供了用于标识以下项中的一个或多个的因子：与等离子体源相关联的电弧、泵、或匹配失效事件。
在一个实施例中，这些近场信号包括近E场信号。
在一个实施例中，提供了用于测量近H场信号的第一天线和用于测量近E场信号的第二天线。
在一个实施例中，提供了一模块，该模块用于对近H场信号和近E场信号中存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于该等离子体源的等离子体参数的谐振性能。
在一个实施例中，提供了一种用于远程监测等离子体的系统，该系统包括：
磁场天线，该磁场天线位于等离子体源的近电磁场中，其中，该磁场天线是放置在该近电磁场中的磁环天线。
在另一个实施例中，提供了一种用于远程监测低压非平衡等离子体的方法，该方法包括以下步骤：
将磁场天线定位在耦合等离子体源的电磁近场中，其中，该磁场天线是放置在该近电磁场中的磁环天线，并且被适配用于测量从该等离子体源发射的近场信号。
在一个实施例中，进行以下步骤：测量谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率；以及通过对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合来关联所述频率测量值。
在另一个实施例中，提供了一种通过使用磁环天线截获低压非平衡等离子体附近的近场无线电发射的方法。
还提供了一种计算机程序，该计算机程序包括用于使计算机程序执行上述方法的程序指令，该方法可以在记录介质、载波信号或只读存储器上实施。
附图说明
参考附图，将从下文仅作为示例给出的其实施例的描述中更清楚地理解本发明，在附图中：-
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于远程监测低压非平衡等离子体的系统；
图2示出了(a)感应无线电信号IRES的距离相依性(图1中的r)、(b)IRES与块等离子体电流I块的比较、(c)使用Langmuir探针的放电中心的电子密度值、(d)通过内联I-V探针测量的总电流的电阻分量(IR)；
图3示出了天线信号与使用I-V探针进行等离子体的内联电流测量的相关性；
图4示出了针对O2等离子体的驱动频率(13.56MHz)的前三个谐波截获的无线电发射(见图1)；
图5示出了近场信号频率分析：在高次谐波中发现的谐振性能；并且
图6示出了从图5中示出的谐波谐振峰值中提取的串联谐振频率(ωg)和电子中性碰撞频率(v)的值。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的由附图标记1指示的用于远程监测低压非平衡等离子体的系统。至少一个磁场天线2位于电容性耦合等离子体源3的近场中。应当理解，系统适用于任何等离子体源，无论是电容性耦合的还是电感性耦合的、或者是由激光加热或其他装置引起的等离子体。通过校准的环形天线2耦合存在于视口4附近的来自等离子体电流的磁通量。系统1可以被实施为无线电系统(频谱分析仪)并用于分析宽频带上的低功率信号电平。信号被定位到视口附近，以实现对附近的等离子体源的信号隔离。经由对具有驱动频率的高次谐波上存在的谐振特征的拟合来评估串联(或几何结构)谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率，如以下更详细地描述的。
然而，迄今为止，对来自低温等离子体源的电磁频谱的射频部分中发射的波长的监测仍未得到开发。本发明提供了一种使用下文称为无线电发射光谱(RES)概念的用来测量和分析低压非平衡等离子体附近的近场无线电发射的系统和方法。如图1中所示出的，近场环形天线2(典型直径约5mm至25mm)截获由等离子体腔室中的视口4附近的电流产生的磁通量。环形平面垂直于视口4定向，以截获在电极之间传输的电流。这里可以采用屏蔽式环形天线设计(通常用于电磁干扰测试中的磁场感测)。围绕在视口附近流动的等离子体电流的磁场(严格来讲，静磁场)的空间性能通过应用Biot-Savart定律给出：
其中，dV是电流密度J的体积元，并且r表示当前体积与天线位置r之间的间隔。
本发明的重要方面在于以下事实：在近场测量的电流或电压衰减约为1/r3，从而指示近场操作。如果信号呈1/r2或类似的形式衰减，则它们不会监听近场。这在图2中示出，其中，示出了(a)感应无线电信号IRES的距离相依性(图1中的r)、(b)IRES与块等离子体电流I块的比较、(c)使用Langmuir探针的放电中心的电子密度值、(d)由内联I-V探针测量的总电流的电阻分量(IR)。
在本发明的上下文中，等离子体腔室5用作将电磁辐射发射到其周围的辐射源。天线系统2位于这个辐射场的“附近”部分。通过观察信号强度随距离呈1/r3的关系下降证明了这一点。在这种场景下，发射元件(即等离子体)的多极特性主导了场强的位置相依性。扩展Bio-Savart公式以包括发射电流的偶极贡献导致这种1/r3相依性。
这种性能是在与发射器足够远的辐射区域的近场内的典型天线操作，并且与在空间变化偏离这种1/r3性能的源内的探测形成对比。实际上，这一事实在近场通信系统中被广泛利用，以实现与辐射源的远程(“非接触式”)但局部化的耦合。
通过近场(磁环)天线2局部化从等离子体3发射的无线电信号的能力对于本发明的操作而言是至关重要的。这个解决方案确保来自附近源的发射被有效地最小化，因为天线对等离子体视口(或者可替代地界定等离子体的任何其他非导电表面)附近的H场敏感。
无线电发射光谱(RES)信号的局部性质证实了发射源作为在任何远场辐射源上的等离子体3，其可能包括来自附近等离子体腔室、功率单元、匹配箱、传输线的其他部分和环境无线电信号的发射。在这种场景下，通过在远离近场的适当点处的在线背景减法，也可以容易地从信号中去除噪声，如图2a所示出的。换句话说，本发明提供了一种用于信号提取的实用方法，并且特别有利于在“无线电噪声”制造环境中实施。
系统1可以提供模块以对近场信号中存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于等离子体源的等离子体参数的谐振性能，如下面关于图3至图6所参考的。系统可以基于该分析输出等离子体源的状态，以通知用户等离子体正在正确地操作。
在操作中，近场环形天线2截获由在视口附近的电极之间传输的(位移)电流产生的磁通量。环形天线2可以由涂覆在非导电屏蔽阻挡电场内的扁平金属内部导体组成。可以使用50欧姆微带(micro-strip)传输线和矢量网络分析仪校准天线，该矢量网络分析仪使用通常用于符合国际电工委员会(IEC)法令的电磁兼容性测试的技术。应当理解，可以使用多种校准技术，例如使用由RF Explorer提供的校准文件(http://j3.rf-explorer.com/ downloads)或使用由Beehive Electronics提供的利用亥姆霍兹(Helmholtz)线圈的校准(例如，参见https://www.beehive-ejectronics.com/datasheets/ 100SeriesDatasheetCurrent.pdf)。
校准使得能够计算(电路/等离子体)电流与感应天线信号之间的取决于频率的耦合因子。使用具有高动态范围和分辨率带宽设置<100Hz的频谱分析仪分析低电平信号。如图1中示出的，可以在足够远离等离子体的距离处(即，在近场信号丢失的地方)执行背景扫描，并从近场信号中减去背景以分离从等离子体截获的频率。这里使用的等离子体源是来自牛津仪器公司(Oxford Instruments)的Plasma Lab 100蚀刻系统，由牛津仪器有限公司http://www.oxfordplasma.de/systems/100ll.htm.牛津仪器等离子实验室100提供。
由等离子体电流(I)产生的磁场在环形天线中感应的电压是基于法拉第感应原理，并且可以通过下式给出：
其中，k(ω)表示根据法拉第感应原理的取决于频率的耦合因子。图3示出了感应信号与内联电流测量(用安置在匹配箱与功率电极(powered electrode)之间的I-V探针捕获)的相关性。从在较低操作压力下对近场信号中存在的高次谐波的频率分析中发现该相关性，其示出与基本等离子体参数相关的谐振性能。对于氧等离子体，证明了对串联(或几何结构)等离子体频率和电子中性碰撞频率的提取。图3示出了天线信号与使用I-V探针对等离子体进行内联电流测量的相关性。
信号由驱动频率(13.56MHz)附近的频率支配。图3示出此信号作为监测等离子体中电流变化的有效代表。所监测的电流变化具有作为非接触式传感器的实用性，用于监测制造设备中的电弧、泵或匹配失效事件以及用于光学诊断在其中受到限制(例如，由于窗口涂层)的末端检测。
图4示出了针对对光致抗蚀剂涂覆晶片进行O2等离子体灰化的具有驱动频率(13.56MHz)的前三个谐波截获的无线电发射(见图1)。使用光谱仪进行氧777nm线强度的测量。末端(对光致抗蚀剂的总去除)作为线强度平稳(图2中的500秒)发生。根据本发明，发现监测近场无线电发射“无线电发射光谱”或RES在此是末端的有效指示。
电容性耦合等离子体(CCP)放电中的等离子体电流由位移电流 支配。对于单个频率CCP，频率分量ID由具有驱动频率(13.56MHz)的谐波支配，然而，在较低压力下，功率越来越多地耦合到显示出明显谐振性能的高次谐波。
可以考虑具有不对称鞘的电容性耦合等离子体的电路模型，该鞘由在功率电极处存在的单个大“高压鞘”支配。这是工业等离子蚀刻机中的常见布置。在此模型中，等离子体由与电感性块等离子体串联的电容性鞘组成。在具有大于电子中性碰撞频率v的驱动频率ω(即ω>>v)的谐波处的总电容率(εp)的频率相依性可由下式给出。
这里，鞘宽度s归一化为间隙宽度(0<s<1)，并且ωp是等离子体频率。
等式2具有对应于众所周知的串联(或几何结构)谐振频率ω＝ωg的ω＝√sωp的最小值。随着鞘宽度在施加的电压周期上振荡，ωg在间隔s最小到s最大(逼近固定的ωp块等离子密度)中变化。在图4中示出针对氧等离子体的信号高次谐波的谐振性能。发现发射主要发生在位于具有源驱动频率(13.56MHz)的谐波处的窄发射带(约等于Δ100Hz)附近。这里发现了两个主要谐振的发生。这归因于所施加电压周期上的鞘变化，其范围从s最小到s最大。电场的加速度(其与感应天线电压成比例)与s最小和s最大的发生一致，从而增强了图5中所示的两个主要谐振。串联谐振的阻尼是由频率v给出的电子中性碰撞引起的，并且在向上方向上受驱动频率ω约束(即，v>13.56MHz)。
高斯分布拟合于图4中示出的上谐振峰。几何结构频率(ωg)和电子中性碰撞频率(v)由拟合平均值(ωg＝μ)和半峰全宽(FWHM)v≈2.355σ给出，如图5中所示。这里估计的最大鞘宽度为放电间隙的0.23或23％，并且发现在所关注的功率范围内近似为静态。这种估计是通过采用Child鞘定律和用于电子密度和温度的Langmuir探针测量以及用于估计鞘电压的I-V测量的组合来实现的。
现在可以使用关系ωp＝ωg/√s计算等离子体密度。这里，给定电子等离子体频率范围从施加功率200W处的575MHz到施加功率500W处的653MHz，1/√s的值约等于2。相比之下，Langmuir探针测量(在放电中心预先形成)范围从200W处的913MHz到500W处的1.3GHz。等离子体频率值的差异是由于在腔室壁处预期的较低电子密度与放电中心相比通常至少高一个数量级。这里，发现在放电中心处获得的Langmuir探针等离子体频率数据与在我们的功率范围内提取的近场几何结构等离子体频率之间的校准比率约等于4，从而证实了相关趋势。
图6示出了从图5中示出的谐波谐振峰值中提取的串联谐振频率(ωg)和电子中性碰撞频率(v)的值。还进行了对辐射(远场)无线电信号的调查。结果示出了更加有限的诊断潜力以及对等离子体参数的不敏感性。频率分析揭示在一系列施加的功率范围内波长为约0.5-1米处的谐波峰值。这种不敏感性可能反映了传输线的一些物理性质(例如，腔室直径)，而不是与任何等离子体参数的相关性。
前面提到过，经由近场(磁环)天线定位从等离子体发射的无线电信号的能力对于本发明的操作而言是重要的。此解决方案确保来自附近源的发射被有效地最小化，因为天线对等离子体视口附近的H场(或者可替代地界定等离子体的任何其他非导电表面)敏感。这种性能证实了发射源作为在远场辐射上的等离子体，其可能包括来自附近等离子体腔室、功率单元、匹配箱、传输线的其他部分和环境无线电信号的发射，如图2中所示出的。通过在远离近场的适当点处的在线背景减法，也可以容易地从信号中去除噪声，如图1中所示出的。
适当地，该系统可以包括用于测量近H场信号的第一天线和用于测量近E场信号的第二天线。该模块可以对近H场信号和近E场信号中存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于等离子体源的等离子体参数的谐振性能。
这提供了用于信号提取的实用方法，并且特别有利于在“无线电噪声”制造环境中实施。
参考附图描述的本发明的实施例包括计算机设备和/或在计算机设备中执行的过程。然而，本发明还扩展到计算机程序，特别是存储在被适配用于将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。例如，微处理器技术的最新进展实现了“软件定义的无线电”(SDR)的出现，其中传统的无线电硬件部件已经用软件实施。这导致了使用程序软件的SDR信号采集和频谱分析仪技术的灵活性和可用性的最新进展。程序可以是源代码、目标代码或代码中间源和目标代码的形式，诸如以部分编译的形式或适合用于实施根据本发明的方法的任何其他形式。载体可以包括诸如ROM的存储介质(例如CD ROM)或磁记录介质(例如CD记忆棒或硬盘)。载体可以是可以经由电缆或光缆或通过无线电或其他方式传输的电信号或光信号。
在说明书中，术语“包括(comprise)、包括(comprises)、包括(comprised)和包括(comprising)”或其任何变体以及术语“包含(include)、包含(includes)、包含(included)和包含(including)”或其任何变体被认为是完全可互换的，并且它们应该都被提供尽可能最广泛的解释，并且反之亦然。
本发明不限于上文所述的实施例，而是可以在结构和细节两者上变化。

Claims (18)

1.一种用于远程监测等离子体的系统，所述系统包括：
磁场天线，所述磁场天线位于耦合等离子体源的近电磁场中，其中，所述磁场天线是置于所述近电磁场中的并被适配用于测量从所述等离子体源发射的近场信号的磁环天线。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述磁环天线耦合至所述等离子体源，并且所述系统被适配用于使用无线电发射光谱(RES)分析所述等离子体源的近场无线电发射。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述近场信号包括近H场信号。
4.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述近H场信号强度随着距离且作为所述磁场天线与所述等离子体源之间的距离的函数而下降。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述信号强度随距离且作为1/r3的函数而下降，其中，r是所述磁场天线与所述等离子体源之间的距离。
6.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统包括如下的模块，其用于对所述近场信号中存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于所述等离子体源的等离子体参数的谐振性能，并基于所述分析输出所述等离子体源的状态。
7.如权利要求6所述的系统，其中，针对不同的操作压力进行所述频率分析。
8.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统包括：用于通过在远离近场的适当点处选择的在线背景减法来从所述信号中去除噪声的模块。
9.如任一前述权利要求所述的系统，其中，校准所述磁环天线以使得能够计算与所述等离子体相关联的电流和感应天线信号之间的取决于频率的耦合因子。
10.如任一前述权利要求所述的系统，其中，无线电系统被配置用于分析宽频带上的低功率信号电平。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述信号被局部化到视口的附近，以使得实现对所述等离子体源的信号隔离。
12.如权利要求10或11所述的系统，其中，经测量谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率通过对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合而相关。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述相关提供了用于标识以下项中的一个或多个的因子：与所述等离子体源相关联的电弧、泵、或匹配失效事件。
14.如任一前述权利要求所述的系统，其中，所述近场信号包括近E场信号。
15.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统包括：第一天线，用于测量近H场信号；以及第二天线，用于测量近E场信号。
16.如权利要求15所述的系统，包括如下的模块，其用于对所述近H场信号和所述近E场信号中存在的高次谐波进行频率分析，以提供取决于所述等离子体源的等离子体参数的谐振性能。
17.一种用于远程监测等离子体的方法，所述方法包括以下步骤：
将磁场天线定位在耦合等离子体源的近电磁场中，其中，所述磁场天线是置于所述近电磁场中的磁环天线；并且测量从所述等离子源发射的近场信号。
18.如权利要求17所述的方法，包括以下步骤：测量谐振等离子体频率和电子中性碰撞频率；以及通过对驱动频率的高次谐波上所存在的谐振特征进行拟合来关联所述频率测量值。
CN201880023299.9A 2017-03-31 2018-03-23 用于远程感测等离子体的系统和方法 Active CN110520960B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1705202.8A GB201705202D0 (en) 2017-03-31 2017-03-31 System and method for remote sensing a plasma
GB1705202.8 2017-03-31
PCT/EP2018/057556 WO2018177965A1 (en) 2017-03-31 2018-03-23 System and method for remote sensing a plasma

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110520960A true CN110520960A (zh) 2019-11-29
CN110520960B CN110520960B (zh) 2023-05-23

Family

ID=58682689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880023299.9A Active CN110520960B (zh) 2017-03-31 2018-03-23 用于远程感测等离子体的系统和方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11476098B2 (zh)
EP (1) EP3602602B1 (zh)
JP (1) JP7115759B2 (zh)
KR (1) KR102311686B1 (zh)
CN (1) CN110520960B (zh)
GB (1) GB201705202D0 (zh)
WO (1) WO2018177965A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112820618A (zh) * 2020-12-14 2021-05-18 兰州空间技术物理研究所 一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110351940B (zh) * 2019-06-11 2021-07-30 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于测量离子回旋辐射的高频磁探针诊断系统
JP2023519955A (ja) * 2020-03-31 2023-05-15 ラム リサーチ コーポレーション 高調波測定および均一性制御のためのｒｆ磁界センサ
GB202005828D0 (en) * 2020-04-21 2020-06-03 Univ Dublin City Electromagnetic field signal acquisition system for high signal-t-noise ratios, and electrical noise immunity
GB202016105D0 (en) * 2020-10-09 2020-11-25 Univ Dublin City Non-invasive measurement of plasma systems
EP4020520A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-29 Impedans Ltd Apparatus for sensing rf signals from rf plasma processing equipment
CN113128050B (zh) * 2021-04-21 2023-04-25 西安电子科技大学 基于波阻抗不变点的等离子体电子密度和碰撞频率联合诊断方法
WO2023139066A1 (en) * 2022-01-18 2023-07-27 Ucl Business Ltd Plasma discharge monitoring method
CN118575252A (zh) * 2022-01-26 2024-08-30 金南宪 用于晶片蚀刻的等离子体腔室及利用等离子体腔室的晶片蚀刻方法
EP4250335A1 (en) 2022-03-25 2023-09-27 Impedans Ltd Apparatus for non-invasive sensing of radio-frequency current spectra flowing in a plasma processing chamber
WO2024025241A1 (ko) * 2022-07-25 2024-02-01 한국기계연구원 플라즈마 진단용 박막형 초고주파 진단기 및 이를 포함하는 플라즈마 진단모듈
KR20240056321A (ko) * 2022-10-21 2024-04-30 주식회사 나이스플라즈마 플라즈마 챔버 및 플라즈마 챔버를 이용한 웨이퍼 식각 방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588993A (en) * 1980-11-26 1986-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Broadband isotropic probe system for simultaneous measurement of complex E- and H-fields
JP2004150953A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Fab Solution Kk 異常放電検出装置及び方法
CN1666316A (zh) * 2002-07-03 2005-09-07 东京电子株式会社 对半导体处理参数进行非侵入式测量和分析的方法和装置
TW200731441A (en) * 2005-09-30 2007-08-16 Onwafer Technologies Inc Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process
US20070227657A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US20070227667A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method of measuring amount of radio-frequency current in plasma
US20110217925A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Mark Rhodes Noise reducing near-field receiver antenna and system
TW201338034A (zh) * 2012-03-01 2013-09-16 Hitachi High Tech Corp 乾蝕刻裝置及乾蝕刻方法
CN105188249A (zh) * 2014-06-16 2015-12-23 朗姆研究公司 确定反应室的介质表面上导电膜的存在
US20160300699A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Apparatus for optical emission spectroscopy and plasma treatment apparatus
US20170069553A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Microwave probe, plasma monitoring system including the microwave probe, and method for fabricating semiconductor device using the system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566272B2 (en) * 1999-07-23 2003-05-20 Applied Materials Inc. Method for providing pulsed plasma during a portion of a semiconductor wafer process
JP5404984B2 (ja) * 2003-04-24 2014-02-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマモニタリング方法、プラズマモニタリング装置及びプラズマ処理装置
US20050188922A1 (en) * 2004-02-26 2005-09-01 Tokyo Electron Limited. Plasma processing unit
JP4601439B2 (ja) 2005-02-01 2010-12-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US20070227677A1 (en) 2006-03-29 2007-10-04 Fu-Lai Yu Cordless window covering
CN101720503B (zh) * 2008-03-07 2011-12-21 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588993A (en) * 1980-11-26 1986-05-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Broadband isotropic probe system for simultaneous measurement of complex E- and H-fields
CN1666316A (zh) * 2002-07-03 2005-09-07 东京电子株式会社 对半导体处理参数进行非侵入式测量和分析的方法和装置
JP2004150953A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Fab Solution Kk 異常放電検出装置及び方法
TW200731441A (en) * 2005-09-30 2007-08-16 Onwafer Technologies Inc Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process
US20070227657A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US20070227667A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method of measuring amount of radio-frequency current in plasma
US20110217925A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Mark Rhodes Noise reducing near-field receiver antenna and system
TW201338034A (zh) * 2012-03-01 2013-09-16 Hitachi High Tech Corp 乾蝕刻裝置及乾蝕刻方法
CN105188249A (zh) * 2014-06-16 2015-12-23 朗姆研究公司 确定反应室的介质表面上导电膜的存在
US20160300699A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Apparatus for optical emission spectroscopy and plasma treatment apparatus
US20170069553A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Microwave probe, plasma monitoring system including the microwave probe, and method for fabricating semiconductor device using the system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112820618A (zh) * 2020-12-14 2021-05-18 兰州空间技术物理研究所 一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法
CN112820618B (zh) * 2020-12-14 2023-04-07 兰州空间技术物理研究所 一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11476098B2 (en) 2022-10-18
EP3602602A1 (en) 2020-02-05
WO2018177965A1 (en) 2018-10-04
JP7115759B2 (ja) 2022-08-09
CN110520960B (zh) 2023-05-23
KR102311686B1 (ko) 2021-10-13
EP3602602B1 (en) 2021-01-13
GB201705202D0 (en) 2017-05-17
KR20200021914A (ko) 2020-03-02
JP2020516024A (ja) 2020-05-28
US20210104387A1 (en) 2021-04-08
US20230230821A1 (en) 2023-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110520960A (zh) 用于远程感测等离子体的系统和方法
JP5166270B2 (ja) プラズマ加工の電気パラメータを測定するセンサ装置
Sheinker et al. Localization in 3-D using beacons of low frequency magnetic field
CN103837900B (zh) 一种基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法及装置
CN105116249B (zh) 一种小型屏蔽机箱的宽频段屏蔽效能测试装置及方法
US20060235633A1 (en) Poynting-vector based method for determining the bearing and location of electromagnetic sources
SE534842C2 (sv) Spole innefattande lindning bestående av en multi-axialkabel
KR101456542B1 (ko) 초고주파 플라즈마 진단 장치
KR102200662B1 (ko) 비침습형 플라즈마 공정 진단 방법 및 장치
KR20130139187A (ko) 플라즈마 프로세싱 시스템에서 방위각 불균일성을 검출하는 방법들 및 장치
JP2008082945A (ja) 近傍電磁界分布測定装置
US9329207B2 (en) Surface current probe
JP2004333167A (ja) 微小センサによる近傍界測定方法および近傍界測定装置
Kelly et al. Remote sensing of a low pressure plasma in the radio near field
JP6336834B2 (ja) 電界計測装置
KR20240126198A (ko) 플라즈마 밀도 측정 센서, 그것을 포함하는 실시간 플라즈마 밀도 측정 장치 및 그것의 동작 방법
Trzcinka The identification method of the sources of radiated electromagnetic disturbances on the basis of measurements in the near-field zone
US20230305045A1 (en) System and method for non-invasive sensing of radio-frequency current spectra flowing in a plasma processing chamber
JP2012181161A (ja) 電磁波放射源検出方法および装置
Harid et al. Modeling Low Frequency Magnetic Field Shielding using the Locally Corrected Nyström Method
Kaltenbacher et al. Measurement Report for the PS-Booster Wire Scanner
KR20230092941A (ko) 플라즈마 시스템의 비침습적 측정
Zheng et al. Analysis of Near-field Measurement Sensors Using Full-Wave Numerical Simulator
TW202242388A (zh) 用於高速感測來自ｒｆ電漿處理設備之ｒｆ信號的裝置
JP2023549742A (ja) 地下電力ケーブルの絶縁欠陥を検出するためのシステム及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant