TW201351470A - 電漿室中之電弧的偵測方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的電漿室中之電弧偵測裝置被設計成偵測供應至電漿室的射頻功率的各別電壓及電流值，並且計算電壓及電流值的比例以完成需要的功率供應控制。當判定有電弧產生時，該裝置快速地控制功率的供應，以防止因電弧的產生而對電漿室的損傷以及對待處理的材料之污染。

Description

電漿室中之電弧的偵測方法及裝置
本發明係有關偵測消耗功率的負載中產生的電弧的方法及裝置，更特別有關使用射頻(RF)功率以產生電漿的電漿處理室中產生的電弧之偵測方法及裝置。
在消耗功率的負載中所產生的電弧會對電源或負載造成損傷。雖然較佳的是實質地防止電弧產生，但是，電弧是因各種因素而發生。因此，在技術上一直努力偵測電弧的產生以阻擋其連續產生。
特別是，對於使用RF功率的電漿製程，所產生的電漿會損傷電漿室以及污染待處理的材料。關於此點，已提出偵測室中產生的電弧之技術並且快速地阻擋它。舉例而言，有一處理，其包括：偵測反射功率中非預期的改變、檢查是否產生電弧、以及阻擋或降低供應的RF功率。但是，由於在電漿室中所產生的電弧不一定會導致反射功率的增加，所以，難以增加其可行性。
使用電漿的半導體製程要求很高的精準度。因此，需 要精準地偵測室中所產生的電弧且快速地控制功率供應的方法及裝置。
本發明之目的在於提供電漿室中的電弧之偵測方法及裝置，其能夠精準地偵測電漿室中所產生的電弧。
本發明的態樣係有關電漿室中的電弧之偵測裝置。該裝置包括電壓感測器，用以偵測從電源至電漿室的射頻(RF)功率的電壓值；電流感測器，用以偵測射頻功率的電流值；電壓及電流比例偵測電路，用以接收電壓感測器及電流感測器偵測的電壓及電流值，以計算電壓及電流比例；以及，控制器，根據電壓及電流比例偵測電路中計算出的電壓及電流比例，以判定電弧是否產生。
根據本發明的一個舉例說明的實施例，當控制器判定在電漿室中產生電弧時，其控制以降低來自電源的RF功率的供應。
根據本發明的另一個舉例說明的實施例，當控制器判定在電漿室中產生電弧時，其控制以阻擋來自電源的RF功率的供應。
根據本發明的又另一個舉例說明的實施例，當控制器判定在電漿室中產生電弧時，其首先控制以降低來自電源的RF功率的供應，然後阻擋電源的供應。
根據本發明的仍然又另一個舉例說明的實施例，其又包括：反射功率偵測器，用以偵測從電源供應至電漿室的 RF功率的反射功率；比較器電路，用以比較反射功率偵測器偵測的反射功率值與參考值；以及，邏輯電路，用以邏輯計算比較器電路中比較的值和來自電壓及電流比例偵測電路的電壓及電流比值，並且提供結果的邏輯值給控制器。
根據本發明的又另一個舉例說明的實施例，控制器根據邏輯電路所提供的邏輯值，執行電源的控制。
本發明的另一態樣係有關電漿室中的電弧之偵測方法，包括下述步驟：偵測從電源供應至電漿室的射頻功率的電壓值；偵測射頻功率的電流值；以偵測的電壓及電流值，計算電壓及電流比值；以及，根據計算出的電壓及電流比值，以判定電漿室中是否有電弧產生。
根據本發明的一個舉例說明的實施例，當判定產生電弧時，判定是否有電弧產生的該步驟又包括控制來自電源的射頻功率的供應。
根據本發明的另一個舉例說明的實施例，射頻功率供應的控制包含降低射頻功率的供應。
根據本發明的仍然另一個舉例說明的實施例，射頻功率供應的控制包含阻擋射頻功率的供應。
根據本發明的仍然另一個舉例說明的實施例，射頻功率供應的控制包含降低、然後阻擋射頻功率的供應。
根據本發明的仍然又另一個舉例說明的實施例，其又包括：偵測從電源供應至電漿室的射頻功率的反射功率值的步驟，以及根據偵測的反射功率值以判定電弧是否產生 的步驟。
根據本發明之電漿室中電弧的偵測方法及設備，偵測供應至電漿室的射頻功率的電壓及電流比例的變化，以檢查電弧的產生，當需要電源控制時，快速地降低或阻擋自電源輸出的射頻功率，以防止因電弧的產生而傷害電漿室以及污染待處理的材料。
10‧‧‧電源
20‧‧‧電壓感測器
22‧‧‧電流感測器
24‧‧‧電壓及電流比例偵測電路
25‧‧‧邏輯電路
26‧‧‧控制器
27‧‧‧反射功率偵測電路
28‧‧‧比較器電路
30‧‧‧阻抗匹配單元
40‧‧‧電漿室
41‧‧‧上電極
42‧‧‧下電極
43‧‧‧電漿
為使習於此技藝者能夠完全瞭解本發明的目的、特點、及優點，於下，配合附圖，以特定實施例顯示本發明，其中：圖1是方塊圖，顯示根據本發明的第一實施例之電漿室中的電弧偵測裝置。
圖2是流程圖，顯示圖1的電弧偵測裝置的操作處理。
圖3是方塊圖，顯示根據本發明的第二實施例之電漿室中的電弧偵測裝置。
圖4是流程圖，顯示圖3的電弧偵測裝置的操作處理。
現在將於下文中參考附圖而更完整地說明本發明，其中，顯示某些但非全部本發明的實施例。事實上，本發明可以用很多不同的形式來具體實施且不應被解釋為限於此 處揭示的實施例；而是提供這些實施例使得本揭示將滿足可應用的法律要求。類似的代號意指類似的元件。
圖1是方塊圖，顯示根據本發明的第一實施例之電漿室中的電弧偵測裝置。
參考圖1，根據本發明的第一實施例的電弧偵測裝置被設計成偵測電漿室(40)中產生的電弧，並且，接著控制電源(10)以防止因電弧的產生而對電漿室的損傷以及對待處理的材料之污染。
從電源(10)產生的射頻功率經由阻抗匹配單元(30)而被供應至配置在電漿室(40)中的上及下電極(41、42)。當製程氣體及射頻功率被供應至電漿室(40)中時，在上電極(41)與下電極(42)之間產生電漿(43)。在供應射頻功率期間，阻抗匹配單元(30)隨著電漿室(40)中所產生的電漿(43)的阻抗變化而操作，因而造成適當的阻抗匹配。但是，由於當快速電壓-電流改變時，亦即，發生電弧時，難以藉由阻抗匹配單元(30)來控制阻抗，所以，需要電弧偵測及根據電弧偵測之電源(10)的智慧型控制。
本發明的電弧偵測裝置被設計成偵測從電源(10)供應至電漿室(40)的射頻功能的各別電壓及電流，並且，計算偵測的電壓與電流值的比例以完成需要的功率供應控制。
電弧偵測裝置包括電壓感測器(20)及電流感測器(22)。電壓感測器(20)及電流感測器(22)分別偵測 從電源(10)供應至電漿室(40)的射頻功能的電壓及電流。由電壓感測器(20)及電流感測器(22)所偵測到的各別電壓及電流值被提供給電壓及電流比例偵測電路(24)。電壓及電流比例偵測電路(24)計算所偵測到的電壓及電流值的比例，並且，提供比例值給控制器(26)。舉例而言，對於50歐姆的負載，當偵測到50伏特的電壓及1安培的電流時，其被視為穩態。當比較電壓及電流比例偵測電路(24)所提供的電壓及電流比值與穩態的參考值時，控制器(26)判定是否有電弧產生。當控制器(26)判定有電弧產生時，其控制電源(10)以降低功率供應，或者，當連續地產生電弧時，阻擋功率的供應。
圖2是流程圖，顯示圖1的電弧偵測裝置的操作處理。
參考圖2，如上所述的電弧偵測裝置被設計成在步驟S10中使用電壓感測器(20)及電流感測器(22)以偵測電壓及電流。在步驟S20中，計算由電壓及電流比例偵測電路(20)所偵測到的電壓及電流值的比例並且將其提供給控制器(26)。在步驟S30中，控制器(26)比較從電壓及電流比例偵測電路(24)所提供的電壓及電流比值與參考值，並且，判定是否有電弧產生。當控制器(26)判定有電弧產生時，電源(10)受控制以降低射頻功率，或者，假使需要時，藉由控制器(26)來予以阻擋。
圖3是方塊圖，顯示根據本發明的第二實施例之電漿 室中的電弧偵測裝置，圖4是流程圖，顯示圖3的電弧偵測裝置的操作處理。
參考圖3及4，根據本發明的第二實施例之電弧偵測裝置的配置基本上與上述本發明的第一實施例之電弧偵測裝置的配置相同。因此，省略相同配置的重複說明。根據本發明的第二實施例之電弧偵測裝置又包括偵測反射功率的改變以判定是否有電弧產生。反射功率偵測電路(27)偵測提供給且反應至電漿室(40)的反射功率。所偵測到的反射功率值被提供給比較器電路(26)。比較器電路(28)比較反射功率值與參考值設定構件(29)中所設定的參考值，並且，提供結果的比較操作值給邏輯電路(25)。邏輯電路(25)邏輯地計算比較器電路(28)輸入的比較操作值、以及由電壓及電流比例偵測電路(24)所提供的電壓及電流比例偵測值，並且提供結果的邏輯操作值給控制器(26)。控制器(26)根據邏輯電路(25)提供的邏輯操作值而判定是否有電弧產生，並且，當判定有電弧產生時，控制器(26)下令降低射頻功率，或者假使需要時，阻擋功率的供應。
根據本發明的電漿室中的電弧偵測方法及裝置的前述實施例是說明性的，而非侷限於此。本發明可被應用至具有不同目的之電漿室中的電弧偵測方法及裝置。
上述較佳實施例的特點及其修改只要沒有衝突，則可以適當地結合。
雖然上述已說明本發明的較佳實施例，但是，須瞭 解，在不悖離本發明的範圍及精神之下，習於此技藝者將清楚知道變異及修改。因此，本發明的範圍僅由附加的申請專利範圍來予以決定。
10‧‧‧電源
20‧‧‧電壓感測器
22‧‧‧電流感測器
24‧‧‧電壓及電流比例偵測電路
26‧‧‧控制器
30‧‧‧阻抗匹配單元
40‧‧‧電漿室
41‧‧‧上電極
42‧‧‧下電極
43‧‧‧電漿

Claims (12)

  1. 一種電漿室中之電弧的偵測裝置，包括：電壓感測器，用以偵測從電源供應至該電漿室的射頻功率的電壓值；電流感測器，用以偵測該射頻功率的電流值；電壓及電流比例偵測電路，用以接收由該電壓感測器及該電流感測器所偵測到的電壓及電流值，以計算電壓及電流比例；以及控制器，根據該電壓及電流比例偵測電路中所計算出的電壓及電流比例，以判定是否有電弧產生。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，當該控制器判定在該電漿室中有電弧產生時，該控制器控制以降低來自該電源的該射頻功率的供應。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，當該控制器判定在該電漿室中有電弧產生時，該控制器控制以阻擋來自該電源的該射率功率的供應。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，當該控制器判定在該電漿室中有電弧產生時，該控制器首先控制以降低來自該電源的該射頻功率的供應，而後阻擋該電源的供應。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，又包括：反射功率偵測器，用以偵測從該電源供應至該電漿室的射頻功率的反射功率；比較器電路，用以比較該反射功率偵測器所偵測到的 反射功率值與參考值；以及，邏輯電路，用以邏輯計算該比較器電路中比較的值及來自該電壓及電流比例偵測電路的電壓及電流比值，並且提供結果的邏輯值給該控制器。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，該控制器根據由該邏輯電路所提供的該邏輯值，以執行該功率供應的控制。
  7. 一種電漿室中之電弧的偵測方法，包括下述步驟：偵測從電源供應至該電漿室的射頻功率的電壓值；偵測該射頻功率的電流值；以該偵測的電壓及電流值來計算電壓及電流比值；以及根據該計算出的電壓及電流比值，判定該電漿室中是否有電弧產生。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，當判定有電弧產生時，判定是否有電弧產生的該步驟又包括控制來自該電源的該射頻功率的供應。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該射頻功率供應的控制包含降低該射頻功率的供應。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該射頻功率供應的控制包含阻擋該射頻功率的供應。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該射頻功率供應的控制包含降低、而後阻擋該射頻功率的供應。
  12. 如申請專利範圍第7項之方法，又包括：偵測從該電源供應至該電漿室的該射頻功率的反射功率值的步 驟，並且根據該偵測的反射功率值以判定是否有電弧產生的步驟。
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