[发明专利]用于远程感测等离子体的系统和方法

说明书

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。

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。