[发明专利]使用喷头电压变化的故障检测

说明书

本发明涉及使用喷头电压变化的故障检测。提供了用于检测等离子体处理系统的处理状态的方法和系统。一方法包括：从射频(RF)功率源向等离子体处理系统的喷头提供RF功率以及在布置在等离子体处理系统中的衬底运行处理操作。该方法还包括：使用串联式连接在RF功率源和喷头之间的电压探针感测喷头的电压。在处理操作的运行期间，电压的感测产生电压值。该方法包括：将电压值与被预定义用于正在运行的处理操作的电压检查带进行比较。该比较被配置为检测电压值在电压检查带之外的时间。该方法还包括：当该比较检测到电压值在电压检查带之外时生成警报。警报进一步被配置为基于被预定义的用于处理操作的电压检查带识别故障的类型。

本申请是申请号为201610197416.6，申请日为2016年3月31日，申请人为朗姆研究公司，发明创造名称为“使用喷头电压变化的故障检测”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施方式涉及半导体晶片处理设备工具，更具体地，涉及使用喷头电压变化检测故障的系统和方法。

背景技术

一些半导体处理系统可以在处理室中的衬底上沉积薄膜时采用等离子体。通常，衬底被布置在所述处理室中的基座上。为了使用化学气相沉积创建薄膜，通过喷头向处理室提供一种或多种前体。

在处理期间，射频(RF)功率可以被提供给喷头或电极来产生等离子体。例如，RF功率可以被提供给嵌入在基座台板内的电极，基座台板可以由非导电材料(如陶瓷)制成。基座的另一导电部分可以连接到RF地线或另一显著不同的电位。

当电极由RF功率激励时，在衬底和该喷头之间产生RF场以在晶片和该喷头之间产生等离子体。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是一种用于在衬底(如晶片)上沉积从气态(即，蒸气)到固态的薄膜的等离子体沉积类型。PECVD系统将液体前体转变成气相前体，气相前体被输送到室。

但是，在处理期间，常常没有不适当的故障排除和/或系统停机时间，就难以确定工艺变化或故障的原因。

就是在这种背景下，产生了本发明。

发明内容

本公开的实施方式提供了利用在半导体处理工具中实现的喷头的电压感测以识别和检测可能影响处理操作的状态的实施方式。在一个实施方式中，描述的系统包括根据输送到处理系统的功率利用电压探针，以在操作过程中感测电压的变化，从而会发送需要注意或者需要校正的特定状态的信号并识别该特定状态。

从电压探针收集的电压数据被映射到带内和带外的校准数据，其被配置成识别一个或多个特定的故障。例如，使用从该喷头的电压变化获得的数据，可以检测各种部件和/或系统故障。实施例的检测可以识别晶片错位、前体故障、阀失灵、射频开路或短路的状态、以及其它。在一个实施方式中，系统可以用已知的可靠的部件和系统进行校准。使用电压探针，将基准站电压和自然变化保存到数据库或文件中。变化可限定带，在该带中，对于在特定的处理操作期间的站，所述电压是预期的。在操作过程中，电压探针可以测量电压的变化，并且根据相对于基准站电压的变化，系统将识别组件/系统故障或能识别组件/系统故障。在一个实施方式中，当电压变化超出自然变化时，设置警报。在另一个实施方式中，当检测到故障状态时，产生报告。在另一个实施方式中，图形用户界面可识别该状态并建议/推荐纠正。在又一实施方式中，随时间的推移发生的故障可以被保存到数据库以供历史评价和/或解析分析。