CN101542857A - 在脉冲rf偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置 - Google Patents

在脉冲rf偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101542857A
CN101542857A CNA200780043046XA CN200780043046A CN101542857A CN 101542857 A CN101542857 A CN 101542857A CN A200780043046X A CNA200780043046X A CN A200780043046XA CN 200780043046 A CN200780043046 A CN 200780043046A CN 101542857 A CN101542857 A CN 101542857A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
peak
pulse
signal
envelope curve
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
CNA200780043046XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101542857B (zh
Inventor
安德拉斯·库蒂
斯蒂文·黄
詹姆斯·C·维特尔
格雷格·艾伦施泰因
图安·恩戈
王荣彬
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.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
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 Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of CN101542857A publication Critical patent/CN101542857A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101542857B publication Critical patent/CN101542857B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

提供设备和方法以检测和控制施加在等离子室(40)中用以处理半导体晶片(46)的电势(68)。该等离子室包括电路(82)，用以监测和调节待施加到该等离子室内的卡盘(66)的脉冲化RF偏压信号(68)，其中该卡盘配置为安装该晶片用于处理。进一步包括的是反馈电路，用以根据该反馈信号和该RF偏压信号所需的电压值之间的差调节施加到该卡盘的脉冲化RF偏压信号的电压。

Description

在脉冲RF偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置
技术领域
本发明涉及半导体制造设备，更具体地，本发明涉及方法、电路和系统，其控制与至处理室或电极的脉冲RF功率传送相关的信号的应用、测量、反馈和处理。
背景技术
[0002]在半导体制造中，集成电路器件由经过许多处理工序的半导体晶片制造。这些工序许多通常在处理室中执行，其中多个层(如介电和金属化材料)一个接一个涂覆并且图案化以形成多层结构。例如，这些层的某些(例如，SiO2)通常在化学气相沉积(CVD)室中沉积，然后旋转涂敷光刻胶材料，并且经过光刻图案化。当光刻胶掩模在具体表面形成时，将该半导体晶片设置在等离子蚀刻室中以便去除(即，蚀刻)下层材料没有被该光刻胶掩模覆盖的部分。
[0003]处理室可用来蚀刻材料或者将材料沉积到晶片的表面或层上，或将材料植入这些表面或层。在一些蚀刻、沉积或植入室的实际实现中，使用射频功率(RF)。例如，在处理室，可通过向电感线圈施加RF功率来生成等离子，通常施加的RF功率为13.56MHz。
[0004]该晶片安装在该室内的电极上，与该电感线圈分开。为了工艺控制，如控制晶片的时刻、沉积或者植入，别的(或第二)RF功率单独通到该室，具体地时间在安装晶片的电极上。该处理室的具体实例是配置为这种电感线圈与电极彼此分开的那些，其中该电极接受这种第二RF功率，并且用脉冲方式传送该第二RF功率。精确控制在传送到该室的卡盘电极时脉冲RF功率所施加的电压等级的方法和系统在许多方面存在不足。
[0005]那么所需要的是测量和确定晶片上RF偏压的设备、电路和方法，这种确定和测量不会受到该脉冲化RF偏压信号的占空比影响或者不随该占空比改变。还需要的是这样的设备、电路和方法，其中该晶片上RF偏压值的确定与脉冲化RF偏压信号的占空比无关。进一步需要的是这样的设备、电路和方法，其中确定该晶片上的RF偏压的值并不基于脉冲RF偏置的OFF模式。
发明内容
[0006]一般而言，本发明的实施例通过提供配置为测量和确定该晶片上RF偏压的半导体制造设备、电路、固件、软件和方法来满足这些需求。在一个实施例中，该确定不受该RF偏压信号的占空比的影响或者不是其函数。更详细地，这种实施例提供设备、电路、固件和方法，其中该晶片上RF偏压值的确定与该脉冲化RF偏压信号的占空比无关。这种实施例提供设备、电路和方法，其中该晶片上RF偏压值的确定不基于该脉冲化RF偏压信号的OFF模式。在一个这样的实施例中该晶片上RF偏压值的确定基于该脉冲化RF偏压信号的脉冲在这些脉冲的ON模式期间的峰间电压值。
[0007]在一个实施例中，提供处理半导体晶片的等离子室。该等离子室包括电路，用于监测和调节待施加到该等离子室内卡盘上的脉冲化RF偏压信号，其中该卡盘配置为安装该晶片用以处理。该电路包括RF偏压检波器，用以检测施加到卡盘上的该脉冲化RF偏压信号的单个脉冲。提供定时电路用以确定采样每个单个被检脉冲的时间，和采样保持电路。该采样保持电路在该采样时间触发用以采样每个单个被检脉冲以确定和保持表示每个单个被检脉冲的峰值峰间电压值的电压值，该采样保持电路配置为提供表示至少一个被检脉冲的峰值峰间电压值的反馈信号。进一步包括的是反馈电路，用以根据该反馈信号和该RF偏压信号所需电压值之间的差调节施加到该卡盘上的脉冲化RF偏压信号的电压。
[0008]在另一实施例中，提供一种方法，用以检测和调节待施加到等离子室内卡盘上以处理半导体晶片的脉冲化RF偏压信号的方法。该方法包括检测施加到该卡盘的脉冲化RF偏压的单个脉冲的电压值，和确定采样每个单个被检脉冲的时间。然后，在关于每个单个的检测到的采样时间，采样各个单个被检脉冲的特定电压值并保持该特定电压值。每个特定电压值表示每个单个被检脉冲的峰值峰间电压值。然后，生成反馈信号，其至少表示单个被检脉冲之一的电压包线的峰值峰间电压值。然后，该方法包括根据该反馈信号和该脉冲化RF偏压信号所需电压值之间的差调节施加到该卡盘的脉冲化RF偏压信号的电压。
[0009]可选地，可平均超过一个峰值峰间电压值以生成该反馈信号。进而，可选地在每个电压包线中可以检测和保持超过一个峰间电压值。进而，该处理可以由电路(模拟或数字或其组合)、固件、软件、固件和软件的组合以及固件、软件和硬件的组合。在任一种实施例中，该处理能够精确调节施加到该卡盘的该脉冲化RF偏压信号的电压。
[0010]本发明的其他实施例可测量施加到晶片处理室的偏置电极的脉冲化RF偏压信号。检波器可以配置为响应该脉冲化RF偏压信号，该脉冲化RF偏压信号由一对被OFF模式分开的ON模式脉冲组成，该检波器可以配置为生成包含连续包线的检波器信号。当然，如上所述，只需要一个包线，但是这个实施例示出具有两个或更多连续包线的示例。因此，各个包线的波幅可以与峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲的时间的函数。可以提供采样保持电路以采样每个连续的包线。该采样识别该包线的波幅之一。所识别的这个波幅表示对应该包线的各自ON模式脉冲的特征峰间电压值。在一些实施例中，其可以是最大或一个或多个较大的峰间电压。该电路生成与所识别波幅成比例的输出信号。
[0011]本发明的别的实施例可测量施加到该偏置电极的脉冲化RF偏压信号。检波器可以配置为响应该脉冲化RF偏压信号，该脉冲化RF偏压信号由成对的ON模式脉冲组成，每对由一个OFF模式分开。每个ON模式脉冲可由多个周期组成，每个周期特征在于电压波幅关于时间变化。该检波器可以这样配置，即其响应是对每个ON模式脉冲并用以生成连续包线形式的检波器信号。一个包线波幅由与各个ON模式脉冲的周期的峰间电压值成比例的波幅值组成。各个包线的波幅可以仅在各个ON模式脉冲期间与时间有关，每个包线与该脉冲化RF偏压信号频率和占空比无关。
附图说明
[0012]通过下面结合附图的详细描述，将容易理解本发明，以及类似的参考标号指出相似的元件。
[0013]图1是示出本发明控制至处理室的脉冲RF功率传送相关信号的应用、测量、反馈和处理的设备的实施例的示意图。
[0014]图2是示出时间(X轴)对电压(Y轴)的图表，说明脉冲化RF偏压信号可以是一个RF偏置脉冲之后接着一个零电压状态(无信号)再接另一个RF偏置脉冲的形式。
[0015]图3是示出本发明实施例的设备的示意图，该设备包括RF发生器，其将第二RF偏压信号单独地通到该室。
[0016]图4是示出时间(X轴)对电压(Y轴)的图表，说明具有与第二RF偏压信号的示范性脉冲的周期对应的峰间(PTP)电压值的包线，说明该包线的上升部分。
[0017]图5是示出时间(X轴)对电压(Y轴)的图表，说明表示在上升部分结束之后有定时电路强加的第二时延的时刻之间的差，还说明在第二时延期间，该包线的电压值变得更稳定并且适于采样。
[0018]图6是示出定时电路的示意图，该电路配置为触发采样保持电路从而采样识别改变该包线的峰值PTP电压值。
[0019]图7是示出该采样保持电路100生成的示范性输出信号的图表，说明该信号具有多个波幅。
[0020]图8是对计算机进行编程以采样多个包线并且输出平均值的模块的示意图。
[0021]图9至15说明本发明的方法多个实施例的流程图，这些方法用于确定按照本发明一个实施例时间在RF偏置电极上的脉冲化RF偏压信号的峰间电压值。
[0022]图16是示出配置有用于接收脉冲化RF偏压信号的电容分压器的检波器的示意图。
[0023]图17是示出配置为由交替导通二极管组成的二极管网络的检波器的示意图。
[0024]图18是示出耗散滤波器的示意图，其既过滤掉任何可能另外出现在该包线中的RF噪声，还将电压值调节至与该该采样保持电路相容的值。
[0025]图19是示出施加到该采样保持电路的包线形式的检波器信号的示意图，说明采样保持电路的缓冲放大器。
具体实施方式
[0026]本发明定义用于处理信息以能够改进对提供到处理室的信号数据的控制的设备和方法，该处理室用来制造基片。
[0027]在实施例中，该处理室是具有偏置RF传送的等离子反应器。该峰值RF电压是控制该晶片电势的参数。对于使用脉冲调制RF偏置传送的应用，该脉冲的“高位”部分期间的峰值电压也是重要的参数(与整个脉冲的平均电势形成对照)。一个结构示例可以使用(A)分压器、(B)快速包线检波器(及滤波器)和(C)采样保持电路。在一个实施例中，该采样保持电路可以由(i)标示来自该包线信号或者来自外部同步信号的脉冲的“高位”部分开始的触发信号、(ii)定时延迟(timing delay)(可配置)、(iii)该电压信号的采样(单点或多点平均)、(iv)该脉冲的单个采样或多点平均的输出和(v)保持同一输出度数直到检测到新的触发的保持电路所组成。进一步，该示例性结构还可包括(D)该高位部分期间该峰值RF电压的闭环控制。
[0028]在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
I.系统和方法设计方面的考虑
[0029]在描述工艺控制中，如控制蚀刻或沉积或植入，施加到这种电极上的第二RF功率可以称为RF偏置或RF偏置功率，或优选地，RF偏压信号，以及这种电极可以称为偏置电极。这些术语与单独施加到该电感线圈以生成等离子的RF所区分。在处理期间，在没有工艺控制或没有正确工艺控制的情况下，该偏置电极上会出现阻抗(或负载)的变化。例如，这个变化可基于该室中气体类型、气体压力或该电感负载。为了最佳的工艺控制，必须控制施加在该偏置电极上的RF偏压信号，从而等离子的电特性可以保持恒定。
[0030]过去，人们试图控制该RF偏压信号，例如，在试图精确控制离子轰击能量过程中。这种离子轰击能量与施加在该晶片的RF电压，即RF偏压有关。晶片上的这个RF偏压是从施加在该偏置电极上的RF偏压信号得到的。为了这种控制，该RF偏压通常以脉冲方式传输，并可由脉冲化RF偏压信号施加。与这个脉冲方式传输有关的问题可通过参考该脉冲化RF偏压信号特性来理解。通常，该脉冲化RF偏压信号可以是一个RF偏置脉冲接着一个零电压状态(无脉冲)再接着另一个RF偏置脉冲的形式等。该脉冲化RF偏压信号因此是一个序列(“一系列RF偏置脉冲”)，其有一个RF偏置脉冲、然后是一个零电压状态(无脉冲)、然后是另一个RF偏置脉冲、然后是该零电压状态(无脉冲)等形成。这样的一系列RF偏置脉冲可以持续下去，只要需要工艺控制。
[0031]RF偏置脉冲序列中的每个这样的RF偏置脉冲可以是单个RF偏压信号，其波幅在正和负电压值之间变化，频率为大约0.1MHz到差不多60MHz的RF范围。一般的频率是大约0.4MHz至大约2MHz的范围。该单个RF偏压信号的持续时间(“ON”持续时间)大约10微秒(μs)至大约至大约100μs。作为RF信号，该单个RF偏压信号由在那个示范性频率范围内的多个周期组成，(或者振动或时段，例如正弦波)。每个周期具有在一个正和一个负值之间变化的波幅(即，电压值)。
[0032]通常，一个(或多个)周期的波幅的正值大于该单个RF偏压信号的所有其他周期的正值，称为该单个RF偏压信号的正的“峰值”(或峰值电压)。并且，一个(或多个)循环的波幅的负值小于该单个RF偏压信号所有其他负值，称为该单个RF偏压信号的负的“峰值”(或峰值电压值)。为了方便，每个循环的在正和负峰值之间的波幅值称为峰间电压值，或PTP电压值。
[0033]这个单个RF偏压信号，或RF偏置脉冲，可称为“突发(burst)”，以表明一个这样的RF偏置脉冲停止在ON持续时间的末端，即，停止在这个RF偏置脉冲是“ON”的时段(“tON”)的末端。该RF偏置脉冲是ON的状态称为“ON模式”。当这个RF偏置脉冲(该突发)停止在时段tON的末端，该RF偏置脉冲是“OFF”，并且有一个时段(″tOFF ″)是没有波幅的，即，电压为零(称为“无脉冲”)。该RF偏置脉冲是OFF的状态称为“OFF模式”。在时段tOFF之后，有另一个RF偏置脉冲，即，另一个突发，以及另一个时段tON。
[0034]记着该脉冲化RF偏压信号的这些特征，就可以理解该RF偏置脉冲序列的“占空比”可用时间ON与该时间ON和时间OFF的总和的比定义，并且对于ON模式和OFF模式两者都可以基于大约10微秒(μs)至大约100毫秒(ms)范围的时间。这样的时间会使得该RF偏置脉冲序列的RF偏置脉冲处于大约1Hz至大约10kHz的脉冲率。
[0035]由这个脉冲化RF偏压信号产生的问题涉及测量该脉冲化RF偏压信号电压的常规方式，即使用分压器。这种通常的分压器方法的输出是该脉冲化RF偏压信号的脉冲参数的函数，例如，占空比和脉冲频率。如上面所描述的，该占空比是该ON模式的持续时间和该OFF模式的持续时间的函数。因为该脉冲化RF偏压信号的ON模式是通常处于大约1Hz至大约10kHz范围的脉冲率，所以这种脉冲率是比通常的反馈回路的响应时间(～1秒)快。该脉冲化RF偏压信号的精确偏压不能只基于该RF偏压在时间上的平均值(即，不能在整个响应时间上平均)，因为这种平均将依赖于该脉冲参数，如占空比和脉冲频率。为了清楚地识别出依赖于该脉冲参数的平均值，由通常的分压器确定的该RF偏压信号在时间上的平均值在下面称为该“PPD平均值”，或“PPD平均电压”。这个PPD平均值是基于每个RF偏置脉冲周期的PTP电压值以及该RF偏压信号的这些RF偏置脉冲之间的OFF的零电压值。在本发明实施例的应用实践过程中，该PPD平均值将例如小于仅来自该脉冲化RF偏压信号的脉冲的最高PTP电压值的分压器输出，并且这个差量难以确定。
[0036]此外，发现因为这种分压器输出是该OFF模式持续时间的函数，所以即使该脉冲化RF偏压信号的偏置脉冲的PTP电压在时间上相同(例如)，但是该占空比的任何改变将依然会改变该脉冲化RF偏压信号的PPD平均电压的值。结果，推断当时间在该通常反馈回路的反馈误差信号基于这种PPD平均值，以及当那个PPD平均电压用来表示施加在该偏置电极上的该脉冲化RF偏压信号的峰间RF电压时，该反馈误差信号不仅表示该峰间RF电压的值。因此，通过这种典型的分压器方法，在确定晶片上RF偏压中存在误差。结果，本发明实施例的应用推断使用该PPD平均值电压(如通过该分压器方法获得)不能提供所需的控制参数，该反馈误差信号基于该参数，用以控制示范性的蚀刻或沉积或植入工艺。现在将更详细地描述上面说明的改进这些缺陷的实施例。
[0037]记住上面的这些考虑，下面想定义若干示例性电路和系统构造。然而，应当理解可以进行修改，如所附权利要求所限定的。特别是，尽管参照某些电路设计，但是应当理解该功能可以实现为许多形式。例如，由电路(例如模拟和数字)执行的功能可以重新呈现在固件中。另外，固件可以单独执行或者与软件控制辅助一起执行以完成或者部分完成处理步骤或通信。
II.示例性系统和方法设计方面的考虑
[0038]图1示出本发明设备40的实施例示意图，用以控制与经由脉冲化RF偏压信号至处理室的脉冲RF功率传输有关的信号的应用、测量、反馈和处理。在本发明的实施例中，该脉冲化RF偏压信号的值的确定不受该脉冲化RF偏压信号的占空比的影响或者不随该占空比变化，因此与该脉冲化RF偏压信号的占空比无关，并且不基于该脉冲化RF偏压信号的OFF模式。
[0039]在一个这样的实施例中，该晶片上RF偏压值的确定仅基于该脉冲化RF偏压信号的脉冲，从而该确定仅在该脉冲化RF偏压信号的ON模式期间进行。在一个这样的实施例中，该晶片上RF偏压值的确定仅基于预设数目的脉冲化RF偏压信号的脉冲的特征峰间电压并且仅在那些脉冲的ON模式期间。在一些实施例中，该特征峰间电压可以是最大的或者是一个或多个较大的峰间电压。
[0040]图1是示出该设备40的示意图，该设备包括有基片夹具44的真空处理室42，例如，该夹具向在半导体制造工艺中处理的基片46提供合适的夹紧力。这种基片可以是，例如，半导体晶片，或处理以制造器件或部件的另一基底，例如，绝缘体或导体或各种材料的组合。该室42顶部可以提供有室窗，如介电窗48。
[0041]出入口50示为提供在该窗48中，从而允许进入该室42的内部。图1还示意性地示出该室42，提供有要求经过该出入口50进入该室42的设备54。该设备54需要进入以便于管理该室42中的沉积或蚀刻或植入工艺，如通过向该室提供工艺气体。作为该设备54的一个示例，可将工艺气体从一个或多个气体源经过该出入口50提供进该室42。泵(未示)可降低该室42内压力至1至1000毫托的示例性范围。
[0042]对于沉积或蚀刻或植入工艺，带有阻抗匹配电路的第一RF能量源58连接至线圈60以激发该室内的气体并且在该室42内保持高密度(例如，10-11至10-12个离子/cm3)。该线圈60运行在典型的固定频率13.56MHz，并且可以是这样的类型，其通过该窗48将RF能量电感耦合进该室42以提供用以管理该室42中这些工艺的高密度等离子。在该耦合期间，该线圈60产生电场(见图1的线条62)。
[0043]图1还示出为了工艺控制，如控制蚀刻、沉积或植入，第二RF功率由第二RF源64单独通到该室。该源64可包括匹配网络，其具有可变电抗。匹配的第二RF功率以第二RF信号68的形式施加到电极66。
[0044]控制该匹配网络的可变电抗以将该第二RF信号68的阻抗与该电极66的阻抗匹配。耦合到该基片夹具44下面的电极66的负载主要是该室42的等离子，以及由该等离子所施加的负载是非对称的，因为该等离子充当二极管。该施加到该电极66的第二RF信号68与等离子中的带电粒子相互作用以偏置该基片46。
[0045]在本发明的实施例中，该RF源58和64单独通到该室42，而该电感线圈60和电极66彼此分开。在描述工艺控制中，如控制示范性的蚀刻、沉积、或植入，施加到这种电极66的第二RF信号68可称为RF偏置或RF偏置功率，或优选地为该RF偏压信号，以及电极66可称为偏置电极。这些术语与由该第一RF源58单独施加到该电感线圈60以生成该等离子的RF功率区别开。
[0046]在处理期间，在没有工艺控制或没有正确的工艺控制情况下，该偏置电极上会出现阻抗(或负载)变化。这个变化会基于例如该室42内气体类型、气体压力或电感负载。为了最优的工艺控制，必须控制施加到该偏置电极66的RF偏压信号68，从而保持该等离子的电特性。
[0047]控制该RF偏压信号68以便例如精确控制该室42内离子轰击能量。这种离子轰击能量与施加到基片46的RF电压有关，即，称为RF偏压VRF2，以与来自源58的RF功率区别。该基片46上的RF偏压VRF2由施加到该偏置电极66的RF偏压信号68产生。图2示出为了这样的控制，在本发明的优选实施例中，该RF偏压VRF2脉冲化，可称为脉冲化RF偏压信号68P。上面描述的涉及这个脉冲化的问题可以通过参考如图2所示的该脉冲化RF偏压信号68P的特征来理解。
[0048]图2是示出时间(X轴)对电压(Y轴)的图表。图2说明该脉冲化RF偏压信号68P可以是一个RF偏置脉冲70接着一个零电压状态72(无脉冲)再接另一个RF偏置脉冲70等的形式。图2示出该信号68P的许多脉冲70的三个示范性RF偏置脉冲70。该脉冲化RF偏压信号68P因此是由一个RF偏置脉冲70之一、然后是该零电压状态72(无脉冲)、然后是另一个RF偏置脉冲70、然后又是该零电压状态72(无脉冲)等形成的序列(“该RF偏置脉冲70序列”)，持续时间为该信号68P的持续时间。只要需要工艺控制，这样的RF偏置脉冲70序列就可以持续(具有一定的持续时间或时段)。
[0049]图2说明该RF偏置脉冲70序列的每个这样的RF偏置脉冲70可描述为单个RF偏压信号，其波幅74在正的峰值电压值和负峰值电压值(即，延伸于“峰间”)之间延伸。该脉冲70可处于0.1MHz至大约60MHz范围的RF频率。通常的频率范围是大约0.4MHz至大约2MHz。该脉冲70可在大约10μs至大约100ms的示范性“ON”时段tON期间处于“ON”。
[0050]作为该RF偏压信号68P的一部分，每个该RF偏置脉冲70(即，每个该单个RF偏压信号)由处于该示范性频率范围的多个周期(或振荡或时期，例如，正弦波)76组成。每个周期具有波幅74(即，电压值)，其在所述的正峰值(正电压值)和负峰值(负电压值)之间变化。该周期76的波幅74可称为峰间值。为了容易描述，该缩写“PTP”指的是周期76的波幅74，该波幅延伸于“峰间”并指示该周期76的电压值。为了容易说明，图2示出该脉冲70在时间“t”X轴方向上片段或缩短图，可以理解当该RF脉冲70处于示范性频率0.4MHz时，在大约7.5至8μs的时间中可以有三个周期76。
[0051]图2还示出通常，一个或多个周期76的波幅74的PTP电压值可以是最大，即，可以具有一个示范性脉冲70的所有其他周期76的所有PTP电压值中最大的电压值。具有这个脉冲70的周期76最大PTP电压的周期76这里称为这个脉冲的76“峰值”(或峰值电压值)，并且由76P标示。因此，对于图2中示出的三个示范性脉冲70的每个，一个周期76P示为具有各自的峰值电压值。
[0052]这个单个RF偏压信号(或RF偏置脉冲)70可称为“突发”以表明一个这样的RF偏置脉冲70停止在该ON时段末端，即，停止在这个RF偏置脉冲是“ON”的时段(“tON”)末端。该RF偏置脉冲70是ON的状态称为“ON模式”。当这个RF偏置脉冲(该突发)70停止在时段tON的末端时，该RF偏置脉冲70是“OFF”，并且有一个时段(“tOFF”)没有波幅74，即，该电压为零(称为“无脉冲”)。该RF偏置脉冲70是OFF的状态称为“OFF模式”。在时段tOFF之后，是另一个RF偏置脉冲70，即，另一个突发，在另一个时段tON中。
[0053]上述该RF偏置脉冲70序列的占空比可由时段tON与时段tON和时段tOFF的总和的比定义，并且对于该ON模式和该OFF模式两个时段，可基于大约10μs至大约100ms范围内的时段。这样的时段会使得该RF偏置脉冲序列的RF偏置脉冲70处于大约1Hz至大约10kHz示范性的频率，或脉冲率。
[0054]本发明另一实施例可提供混合RF偏压信号68H(未示)形式的RF偏压信号68。这种混合偏压信号68H由CW部分(未示)和脉冲化部分组成。该脉冲化部分是在图2中由脉冲70示出，即，该CW部分是脉冲70的连续序列，在脉冲70之间没有OFF模式或tOFF。该CW部分可跟着OFF模式，以及图2中示出的脉冲化RF偏压信号68P的发生可持续延展到tOFF的时段。该CW部分然后恢复为连续的脉冲70序列，在脉冲70之间没有OFF模式或tOFF。只要需要这种类型的工艺控制，该交替的CW和脉冲化部分就持续下去。下面根据本发明实施例的构造描述该混合RF偏压信号68H。
[0055]图3是示出该设备40的示意图，说明包括RF发生器80的源64的实施例，该发生器带有电抗可变的匹配网络。该发生器80单独将该第二RF偏压信号68通到该室42。如上所述，由该源64提供的RF偏压信号68可以是该脉冲化RF偏压信号68P或该混合RF偏压信号68H。图3中的信号68可以是信号68P或68H。本领域技术人员将会认识到信号68P或68H的选择，和任意一个这种信号的特性，与在该室42内执行的具体工艺有关，以及与所要实现的工艺控制有关。例如，那些特性包括该信号68的RF频率。对于信号68P，这种特性包括该tON和tOFF的持续时间。
[0056]在上面的大约0.1MHz至60MHz的示范性RF频率，以及常用的大约0.4MHz至大约2MHz的频率范围的情况下，tON可以在大约10μs至大约100ms的范围，tOFF可以在大约10μs至大约100ms的范围，以及上述PTP电压值可以在大约20至大约5000伏特，优选值为大约1000伏特。
[0057]图3还示出按照本发明的设备82的实施例，该设备用以控制由该RF发生器80提供至该偏置电极66的脉冲化RF偏压信号68P的PTP电压值。这种控制包括控制每个脉冲70的周期76P的峰间电压值。一般而言，在该基片46处理期间，在没有该设备82的工艺控制(或没有正确的工艺控制)的情况下，在该偏置电极66将出现上述的阻抗(或负载)变化。凭借该设备82，控制施加到该偏置电极66的脉冲化RF偏压信号68P，从而保持该等离子的电特性稳定。
[0058]考虑到上面对该脉冲化RF偏压信号68P的描述，该设备82可描述为配置为测量施加到该晶片(或基片)处理室42的偏置电极66的脉冲化RF偏压信号68P。图3示出该设备82包括检波器84，其配置为响应该脉冲化RF偏压信号68P。该检波器84可连接至该发生器80的输出，或连接至该电极66。如上所述，该脉冲化RF偏压信号68P特征在于至少一对(即，两个或多个)的ON模式脉冲70，每两个脉冲由持续时间tOFF的OFF模式隔开。参照图4，该检波器84配置为生成检波器信号86，其包括连续的包线88。示出两个示范性的包线88-1(先发生)和88-2(后发生)。
[0059]图4是示出时间(X轴)对PTP电压值(Y轴)的图表，说明两个示范性包线88-1和88-2。图4示出该包线88-1和88-2被tOFF在时间上分开。每个包线88是各个脉冲70的各个周期76的PTP电压值的复合。可以理解该包线88的波幅90与峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲70的时间的函数。
[0060]如上所述，图2中，该周期76P具有一个脉冲70的所有周期76的最大PTP电压值，并称为这个脉冲70的峰值PTP电压值。图4示出对应这个脉冲70的示范性包线88-1，包括具有对应该峰值周期76P的电压值VPE1的波幅90。VPE1是这个包线88-1的峰值PTP电压值，即，示范性包线88-1的波幅90，和因此表示对应该包线88-1的这个脉冲70的所有周期76的最大PTP电压值。
[0061]图3还示出采样保持电路100，用于对每个连续的包线88采样。一般而言，该采样标示包线88的多个波幅90之一，该波幅90表示各个包线88(图4)的最大(即，最大值或峰值)PTP电压值。这个最大值示为该包线88-1的示范性峰值PTP电压值VPE1，并且可与峰值(最大)峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲70时间的函数。图4和6示出定时电路102，其配置为触发该采样保持电路100从而该采样标示该包线88的峰值PTP电压值VPE。
[0062]该定时电路102配置为响应来自该脉冲发生器80的脉冲状态信号104或响应该检波器信号86的包线88。该定时电路102还这样配置，即在没有该脉冲化RF偏压信号68P的脉冲70的情况下，下面描述的该定时电路102启动采样保持电路100的运转。响应信号68P脉冲70或该包线88的第一情况中，初始化该触发电路102的运转。通常，从一个脉冲70开始的时间(如由该信号104标示的)或从该包线88之一开始的时间，该电路102提供与该包线88形状有关的时延，然后在该时延的末端生成触发信号106。该时延可通过参照图4来理解。
[0063]图4示出，在对应于图2的示范性脉冲70的周期76P的该示范性峰值PTP电压值VPE1之前，该示范性包线88-1具有最初增加该脉冲70的周期76的PTP电压值的上升部分108。部分108从在初始脉冲时间ti的零电压值的PTP电压PTPR0延伸至时间tii的低PTP电压值PTPR1，并且在时间tiii达到更高的上升PTP电压值PTPR2。从时间ti到时间tiii的时段表示第一时延。在部分108之后每个包线88还有过渡部分110，并且延伸至时间tiv。在部分110期间，该PTP电压的值通常变得稳定。从时间tiii到时间tiv的时段表示第二时延。
[0064]在该第二时延之后，每个包线88特征还在于部分112包括相对恒定的PTP电压值的一系列波幅90。采样时间ts1在部分112中，从而该包线88的波幅90的示范性峰值PTP电压值VPE1通常在该部分112内。在部分112之后，下降部分114通到该包线88(具有零PTP电压值)在时间te的末端。考虑到这点，该包线88的波幅90可描述为将PTP电压值(图4)定义为各个ON模式脉冲70的时间的函数。该波幅90包括该峰值PTP电压值VPE，其对于该包线88-1示为VPE1。这种峰间电压值VPE与峰值、峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲70的时间的函数。
[0065]关于触发该采样保持电路100，图4和5示出该同样的时间ti。时间ti标示该脉冲状态信号104发生(或该包线88开始)的时间。图4中，时间tiii标示该上升部分108的末端，和该第一时延的末端。代表性的时延可在大约5μs至大约500μs的范围内，取决于实际的RF脉冲70的长度。例如，该包线上升部分108通常为3到10个RF周期76，并且对于示范性的0.4MHz的RF频率，该上升部分108范围可从7.5微秒到25微秒。该第二时延的范围可从几个RF周期76到几十个RF周期76，并且对于该示范性的0.4MHzRF频率，该第二时延的范围可从10微秒至100微秒。
[0066]该采样保持电路100配置为在每个包线88的上升时期108完成之后触发，例如，在该上升时期108和该过渡时期110之后的时间ts1。参照图5和6，在时间ts1，该定时电路102的延迟电路118输出触发信号106。响应该触发信号106，在时间ts1，该采样保持电路100的采样器电路120采样该值VPE来代表包线88-1的最大或峰值PTP电压值VPE1。这个采样以采样率SR进行，接着采样下一个连续的示范性包线88-2。该采样率的选择与该ON模式的持续时间相关。例如，该采样对每个包线进行一次。因此，对于每个包线88采样一个波幅90的峰值PTP电压值VPE，并且对于该包线88-1示为VPE1和对于包线88-2示为VPE2。
[0067]该定时电路102另一方面涉及该混合RF偏压信号68H。如上所述，该混合RF偏压信号68H包括CW部分，以及包括该脉冲化部分(图2)。上面描述了关于该脉冲化部分的定时电路运转。然而，该CW部分没有脉冲70。而是，该CW部分是连续的RF周期(称为CW周期121，未示)序列。因此，该RF发生器80并不生成脉冲率信号104，因为该信号104仅表示开始生成该脉冲化RF偏压信号68P的脉冲70。类似地，对于该CW部分，没有对应脉冲70的包线88。因此，不存在上面两种触发该定时电路102的方式任意一种。为了持续使得该采样保持电路100采样由该检波器84测量的该CW部分的测得周期121，图6示出该定时电路102还配置有看门狗电路122以在适当的时延之后生成该触发信号，该时延配置为确保不会接收定义包线88之一的检波器信号86以及不会从该发生器80接收无脉冲状态信号104。
[0068]响应每个来自该电路122的触发信号106，该采样保持电路100的采样器电路120采样该RF偏置脉冲68H的CW部分的连续CW周期121的峰间电压值。这个采样以与控制回路稳定性要求对应的采样率SR进行。这个采样率SR可以在大约10Hz至大约10kHz的范围，并且通常是1kHz。因此，该看门狗电路122给该控制电路82提供这样一种能力，即在不干扰该检波器84和该采样保持电路100的益处的情况下，测量该RF偏压信号68H的CW部分，该检波器和采样保持电路结合以运行在包线88与包线88基础上，与该信号68P的脉冲70之间的OFF模式无关。
[0069]图6示出该采样保持电路100还可可选地配置有平均电路130。如果不进行平均，来自单个包线的数据可用来进行该调整。该电路130配置为按照该发生器80的更新频率(或速率)定义预先设定数目的连续包线88。该更新频率定义以多长时间向该发生器80提供一次反馈。按照本发明的实施例，该反馈使得该发生器80生成所需的施加在该偏置电极66上的脉冲化RF偏压信号68P的PTP电压值。该更新频率可表示为一定的时段一个更新，以及例如可以是每100ms的时段一个更新。如果每1ms出现一个包线88，那么在更新之间的100ms中将发生100个包线88，而N是示范性的100个。
[0070]该采样保持电路100定义N的值，从而采样的一组包线可包括预设数目N的包线。在一个实施例中，如果需要，该平均电路130配置为将预设数目N个各自连续包线88的峰值PTP电压值(例如，VPE1、VPE2至VPEN)加在一起以获得总和并且用该总和除以预设数目N以生成输出信号132。该输出信号132的值与该N个包线88各自的最大(峰值)PTP电压值(VPE)的平均值成比例。
[0071]如果进行了平均，该N个包线的N个采样VPE的平均值称为该N个包线各自的PTP电压值VPE的平均值，还可称为该N个包线的“平均峰值电压”或“平均峰值电压”(APV)值。结果，该平均电路130可描述为响应该保持值(VPE)的组(N)。该保持值VPE表示各个包线88的峰值电压波幅90，其在这些更新时段之一中连续发生。
[0072]考虑该值VPE与该检波器信号86的包线88的波幅90有关，以及该波幅90与峰值、峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲70的时间的函数，该信号132的APV值与该信号68P的N个ON模式脉冲70的平均PTP电压成比例。在需要平均的实施例中，该电路130生成与该峰值电压波幅(APV形式)的平均值成比例的输出信号132，来自该平均电路130的信号132与N个VPE的保持值的组的平均值成比例。
[0073]图7示出该电路100生成的示范性输出信号132。该信号132示为具有波幅134。连续波幅134电压值与各个该APV(例如，APV1，APV2...APVN)成比例，这些APV表示N个连续的包线88各个的VPE的最大PTP电压值的平均值(例如，与之成比例)。该输出信号132表示采样的“N”个连续包线88的每个的一个平均峰值电压值APV，以及对应每个APV的一个波幅134。为了容易描述，信号132-1示为(在括号中)对应在示范性时间ta的APV1，信号132-2示为对应在示范性时间tb的APV2，以及信号132-3示为对应在示范性时间tc的APV3。可以理解的是，由该信号132表示的连续的平均峰值电压值APV不会受到该脉冲化RF偏压信号68P的占空比的影响或者不随其变化，该信号132因此与该占空比无关，并且不基于该脉冲化RF偏压信号68P的OFF模式。相反，关于对应该信号132表示的示范性APV1、APV2至APVN的波幅134的连续电压值，这些连续电压值APV1、APV2至APVN的每个仅基于N个包线88的每个的峰值电压波幅值VPE(与之成比例)。相应地，包线88的VPE基于各个周期76P的PTP电压值(与之成比例)，以及各个峰值电压值VPE对应该脉冲化RF偏压信号68P的连续ON模式期间该脉冲化RF偏压信号68P的各个连续脉冲70。
[0074]如果使用，该平均电路130可基于按照该ON和OFF模式的持续时间和按照更新该输出信号132的更新频率选择的预设数目N进行配置。例如，对于该输出信号132更新之间的给定时段，ON模式越长，脉冲越少以及N更小。类似地，对于该输出信号132更新之间的给定时段，该OFF模式越长，脉冲越少，并且N越小。
[0075]如下面更详细描述的，该采样保持电路100可将模拟电压(如VPE)转换为数字形式，使得数字化的VPE适于计算机处理。该采样保持电路100的另一实施例可如图8所示配置。图8示出采样模块140，用以对计算机142编程以采样各个包线88的波幅90(图4)的数字化值。选择模块144还可确定该多个采样波幅值的哪个是该“峰值”PTP值VPE，即，哪个是各个包线88的最大峰间电压值VPE。
[0076]该选择模块144可配置为关于各个包线88的峰间电压值PTP的两个样本波幅值做出决定(图4的值VPE)并且保持较高值样本PTP。该选择模块144可关于所保持的较高值样本PTP以及各个包线的波幅值的下一个样本做出该决定，并保持较高值样本。该选择模块144在后一样本PTP不高于当前样本时停止该决定过程，并且将最后的较高值的样本保持为各个包线88的VPE，以用来生成该输出信号132。或者，该选择模块144可通过平均确定多个采样波幅值的哪一个是各个包线88的PTP值VPE的“峰值”。在这种情况下，各个包线88的许多(例如，n)PTP电压值可由该模块140采样，该选择模块144可确定该n个PTP电压值的平均值以确定各个包线88的VPE。
[0077]图8示出该采样保持电路100的计算机142可选地配置有平均模块146。该模块146可配置为定义连续的包线88的预设数目N，N是根据该发生器80(如上所述)的更新频率定义的。利用所定义的数目，一组包线88可包括该预设数目N个包线。该平均模块146可配置为使得该计算机142将该预设数目N个连续包线88各个的峰值PTP电压值(例如，VPE1、VPE2至VPEN)加在一起以获得总和，并且用总和除以该预设数目N以生成该输出信号132。
[0078]该输出信号132的值与N个包线88各个的峰值(即最大)PTP电压值(VPE)的平均值成比例。如上所述，该N个包线的N个采样VPE的平均值称为该N个包线的“平均峰值电压”(APV)。结果，该平均模块146描述为与一组(N)值(VPE)对应。该计算机142输出数字值VPE，其表示一个更新时段期间连续发生的各个包线88的峰值电压波幅90(与之成比例)，该采样保持电路100将用来输出的数字值转换为与该(VPE形式的)峰值电压波幅的平均值成比例的输出信号132。
[0079]通常，该计算机142运行在某个时钟频率，而不在该检波器84输出该包线88的频率。例如，当该计算机142用来提供用以转换输出为该信号132的数字值时，下面描述的反馈电路150大约每隔100ms关闭，相反，配置有电路100、102、120、122和130的控制电路82的实施例可以尼奎斯特速率(Nyquist rate)关闭该反馈电路150，即，与基于该脉冲率信号104或该触发信号106的采样率所相容的一样。以不超过该尼奎斯特速率的速率关闭确保回路稳定性并且仍提供快速回路反应，例如，在大约1kHz回路响应频率。考虑到该计算机142运行在该时钟频率，为了避免抖动，优选地是使用如上所述的采样保持电路100和定时电路102，以便将采样与(经由该信号104或该包线88的)脉冲70同步。
[0080]图3还示出该设备82包括反馈电路150，其用以控制施加到该偏置电极66的脉冲化RF偏压信号68P的电压值。该反馈电路150生成处于该更新速率的控制信号152。该更新速率小于该脉冲率，并且限定控制信号152的更新之间的时段。图3所示的反馈电路150包括求和放大器154，其接收来自该平均电路130的输出信号132并且接收设定值电压信号156，该信号定义该脉冲化RF信号68P所需电压的基准。
[0081]图9说明确定施加在RF偏置电极的脉冲化RF偏压信号的峰间电压值的方法，该电极在基片处理室中支撑基片。如关于图2所描述的，该所施加的信号可以是信号68P，其由交替模式组成。因此，该模式可包括序列模式的脉冲70的ON模式和该OFF模式72以及下一个脉冲70的ON模式。在图2中示出示范性模式序列，其由多个脉冲70和多个零电压状态72表示。该方法在图9中的流程图160中示出，并且从开始进行到步骤162，识别该脉冲化RF偏压信号的第一ON模式脉冲，该第一ON模式脉冲特征在于波幅关于时间变化。
[0082]步骤162可识别该脉冲化RF偏压信号68P的图2所示的第一ON模式脉冲70-1。该第一ON模式脉冲70-1示为特征在于波幅74关于时间t变化。该方法可进行至步骤164，确定表示所识别的第一ON模式脉冲的周期的波幅的峰间电压值在该第一ON模式脉冲期间随时间变化的包线。所定义的包线可以是该示范性包线88-1，其表示该所识别的第一ON模式脉冲70-1的波幅74的峰间电压值在脉冲70-1期间随时间变化。该包线88可由这样一些波幅90组成，具有与所识别的第一ON模式脉冲的波幅74的峰间电压值成比例的值。该方法可进行至步骤166，采样该包线以生成输出信号，该信号表示该脉冲化RF偏压信号的最大峰间电压值(即，周期76P的值)。然而，也可在给定包线中选择超过一个峰间值，并且所选择的一个或多个可以包括也可以不包括该峰值(例如，最大)峰间值。步骤166可采样该示范性包线88-1以(作为输出信号)生成该检波器信号86，其表示该峰值PTP电压值，在图2示为对应该脉冲化RF偏压信号68P的包线88-1的VPE1。该检波器信号86的值与所识别的第一ON模式脉冲的周期的波幅74的峰间电压值成比例。该方法可进行至完成。
[0083]该方法进一步的步骤在图10中由流程图170示出。从步骤166，该方法的流程图170可包括步骤172，生成控制该脉冲化RF偏压信号的峰间电压值的反馈信号。该反馈信号可基于该输出信号的最大峰间电压值以及该脉冲化RF偏压信号所需的峰间电压值。例如，该所生成的反馈信号可以是用来控制该脉冲化RF偏压信号68P电压值(例如，波幅74，图2)所需的信号152。如关于图3和6所描述的，例如，该反馈信号152可基于信号132(图7)的峰间电压值VPE(产生平均峰值电压值APV)，和提供到该求和放大器154的脉冲化RF偏压信号68P所需设定值156。该方法然后可以至完成。
[0084]该方法进一步的步骤在图11中由流程图180示出，其进行至步骤182，关于该序列的连续ON模式脉冲重复识别、定义和采样步骤以基于该连续的ON模式脉冲更新该输出信号。这些重复的步骤可是以步骤162、164和166，其按顺序执行以识别下一个示范性脉冲70-2、定义下一个示范性包线88-2和采样下一个示范性包线88-2以生成(作为另一个输出信号)该检波器信号86，其表示该峰值PTP电压值。对于一组重复步骤，这样的信号86包括包线88-2的VPE2(图2)，并且进一步的重复是关于生成示范性包线88-3的VPE3的其他示范性脉冲70-3，等。该方法然后可以至完成。
[0085]该方法的进一步实施例在图12中由流程图190表示，其从步骤166进行至步骤192，该步骤平均与那些在更新时段期间发生的连续ON模式脉冲对应的多个该输出信号的峰间电压值。该更新时段可定义该输出信号更新之间的时段。该平均可通过获得相应的峰间电压值的总和并且将该总和除以这个数量来执行。该峰间电压值的数量可以是关于图4和5描述的N。该峰间电压值可以是图4中的值VPE，图5中的对应连续ON模式脉冲70-1、70-2等以及对应更新时段期间发生的包线88-1，88-2等的值VPE1、VPE2等。该更新时段可以定义该输出信号132更新之间的时段和该反馈信号152更新之间的时段。
[0086]该平均可以通过获得相应的N个峰值间电压值VPE(例如，图4中的VPE1、VPE2等，)的和并且将该总和除以数量N来执行。该方法可进行至步骤194，基于通过该平均步骤192确定的平均峰间电压值更新该输出信号。步骤194中，基于该平均步骤192确定的下一个平均峰间电压值APV(例如，APV3，图7)更新该输出信号152。该方法然后可以进行到完成。
[0087]该方法进一步的实施例在图13由流程图200示出。该方法进行至步骤202，将采样步骤166处于就绪状态。该方法进行至步骤204，控制该采样步骤的定时。该控制步骤204在每个各个包线的上升时期完成之后触发该采样步骤166。这样，每个采样值表示该各个包线所代表的多个峰间电压值的最大值，从而所生成的输出信号表示该脉冲化RF偏压信号的最大峰间电压值。
[0088]在步骤204，该触发信号可以是用以在每个各个包线88的上升时期108完成之后触发该采样保持电路100的信号106(图3)。考虑从时间tiii到时间ts1(图4)的示范性第二时延，每个采样值(例如，时间ts1的VPE1，图4)表示各个包线88的最大(或峰值)峰间电压值VPE。该方法然后可以进行到完成。
[0089]该方法的进一步实施例在图14中由流程图210示出，其从步骤164进行到步骤212，采样各个包线的多个波幅值。例如，该采样可以是该各个包线88-1(图4)的多个波幅值74(图2)。示范性值描述为图4的VPE。该方法进行至步骤214，选择该多个采样波幅值VPE哪一个是各个包线最大(或峰值)峰间电压值。步骤214可从该示范性包线88-1的那些采样波幅值VPE中选择示范性值VPE1作为各个包线88-1的峰间电压值VPE的峰值。输出VPE1，并在步骤192使用以获得APV值，例如该信号132的APV1。该方法然后可进行至完成。
[0090]该方法的进一步实施例可通过一系列确定来执行。例如，选择步骤214可做出关于各个包线的峰间电压值的两个采样波幅值的初始确定，并且保持较高值的样本。该初始确定可以关于该各个示范性包线88-1的两个采样波幅值VPE(图4)并且保持较高值样本。一个示范性的较高值样本可以是如图4所示的VPE2，与值VPE1相比。如进一步的示例，选择步骤214可作出另一关于保持的较高值样本与下一个各个包线波幅值样本的确定，并且保持该较高值样本。一个示范性的较高值样本可以是如图4所示VPE2，与之后的包线88-3(比图4的包线88-2迟)的之后的值VPE3相比。步骤214可在下一个样本(例如，在VPE2之后的VPE3)不是该较高值样本时停止作出确定，并且将保持该较高值样本VPE2，以在步骤192用来生成值与该最大保持电压值VPE2成比例的输出信号132。例如，这些步骤214可关于该计算机142和模块140和144描述。
[0091]本发明的方法的进一步实施例可通过参照图15所示的流程图220理解。该方法从开始进行至步骤222，检测脉冲化RF偏压信号。例如，该信号包括一个ON模式和一个OFF模式以及另一个ON模式。由连续的RF包线表示该检测，和每个包线的波幅表示是各个ON模式脉冲的时间的函数的电压值。该电压包线从前沿开始上升。因此关于图2描述该RF偏压信号，其包括该脉冲70和OFF模式72。包线88的前沿开始于图4所示的时间ti，包线88具有波幅90。如关于图3所描述的，检波器84执行该连续RF包线88表示的检测。该方法进行至步骤224，在从该前沿开始的可选择延迟点采样每个连续包线的波幅。这种采样可以是由采样保持电路100执行的所述采样，采样波幅在上面称为VPE。在从前沿开始可选择的延迟点采样连续的包线88，并且该延迟按照如第一和第二延迟描述为双重，该第一延迟开始于包线88的前沿所位于的时间ti。
[0092]因此，从ti到ts1的延迟可选择为该采样波幅表示对应在时间ts1采样的那个包线88的那个脉冲70的最大电压值并与之成比例。该方法可进行至步骤226，保持每个采样波幅90。在检查超过一个包线的实施例中，该采样保持电路100的保持持续到采样下一个包线的波幅。如上所述，在可选实施例中，校正和调整可通过仅采用单个包线的数据来进行。如图4所示，例如，该保持可持续到下一个tOFF之后的下一个时间ts1，因为该下一个采样相对下一个连续包线88-2发生。该方法可进行到完成。
[0093]图16示出该检波器84，其配置有接收该脉冲化RF偏压信号68P的电容分压器230。如上所述，该信号68P的电压值可在1000伏特的范围。该分压器230的电容值选择为将施加在PTP检波器232的输入电压减少至该检波器232的二极管网络234的电压等级内的值。例如，在示范性10∶1电压比的情况下，该信号68P的示范性1000伏特电压值可转换为施加在PTP检波器232的大约100伏特的降低的信号236。更优选地，当该二极管网络的电压等级大约100伏特时，该降低的信号的电压是大约80伏特。
[0094]该PTP检波器232如图17所示可配置有二极管网络234，其由交替导通的二极管238和240组成。该网络234可有效地将该RF信号236的正、负峰值通到电容242，从而按照脉冲化RF偏压信号68P的脉冲70的周期76的PTP电压的比例对电容242完全充电。例如，每个二极管238和240可以是MMSD4148，配置有快速响应时间以能够导通该脉冲70的短周期76，并且每个通常具有相对的峰值电流容量。代表性的二极管响应时间可以从1纳秒(ns)至大约1000ns，优选4ns。所以，电阻244和246的阻值和电感248的电感值选择为使得每个二极管238和240传导近似相同的电流值，并且这个值在低电流容量内。
[0095]该电容242的电压作为中间PTP信号250(图18)施加到耗散滤波器252，其配置为具有分压器256的改良的T滤波器254，以便过滤否则将可能出现在该包线88上的任何RF噪声，又将该信号250的电压值调节到与该采样保持电路100相容的值。该耗散滤波器252输出该检波器信号86至该采样保持电路100。图18示出该滤波器254配置成过滤掉RF噪声。并且，电阻258和260的值选择为降低该滤波器254过滤导致的增加的Q。该高Q将不能与短脉冲70相容。该电阻258和260降低该Q，从而例如，将该检波器信号86表示的包线88从时间ti到时间tiii的上升时间(图4)限制到大约三个周期76。这个短上升时间使得该采样保持电路100能够在较短的时间内采样峰值PTP波幅74，提供更加灵活地选择该平均电路130的平均中包括的包线88数目。如这里所述，该平均步骤是可选的。
[0096]如上所述，在图4和5中，该时间ti表示该脉冲状态信号104发生(或该包线88开始)的时间，时间tiii表示该上升时期的末端，因此也是该第一时延的末端。并且，图5中时间tiii和tiv的差表示该第二时延，其开始于该包线88的上升部分108的末端(该第一时延的末端)。图6示出该定时电路102的延迟电路118，其配置为两个部分262和264以在可选择的延迟的末端输出该触发信号106，这个末端描述为接着该第一时延的第二延迟的末端。为了起始该定时电路102的运行，该状态信号104，或表示包线88的检波器信号80，可以施加到阶段262的Schmidtt触发电路。
[0097]图19示出该采样保持电路100包括缓冲放大器300。例如，该放大器300可以是LT1363可操作放大器，具有高速和高转换速率。将包线88形式的检波器信号86施加到该放大器300。放大的输出信号302施加到ADC 304，其可以是例如配置为接收该信号302和该触发信号106的LTC1417。在收到该触发信号106之后，该ADC 304在时间ts1以上面关于图4所示的方式采样该放大的输出信号302。来自该ADC 304的输出信号306施加到DAC 308，其可以是例如LTC1658。该DAC在DAC寄存器中保持该信号306。基准信号310也按照该LTC1658的要求输入该DAC 308。如果需要才处理采样值，如对样本平均，那么当该信号为数字形式时，该处理可由控制器或处理器(未示)在该ADC 304和该DAC 308之间进行。在通常的简单情况中，不要求这样的处理，来自该ADC 304的数字信号306直接通到该DAC 308。
[0098]该DAC 308将信号312输出至另一个缓冲放大器314，放大的输出信号316施加到比例-微分-积分(PID)控制器318。该控制器318接收该信号316并且将其与基准设定值信号320的值对比，这个值表示该脉冲化RF偏压信号68P所需的电压。这个差(或“误差”)作为误差信号322施加到该反馈电路150，其输出该反馈信号152以调节该RF发生器64，从而该脉冲化RF偏压信号68P返回所需电压值。该控制器318可以配置为使得该反馈电路150基于历史和该误差信号322的改变速率调节该RF发生器64的输出，以精确和稳定的控制该信号68P的电压。
[0099]在评述中，可以理解该设备40配置为测量施加在该室42的偏置电极66的脉冲化RF偏压信号68P。可以看到设备40包括配置为响应该脉冲化RF偏压信号68P的检波器84。该检波器84配置为生成连续RF电压包线88形式的检波器信号86。每个包线88具有的波幅90(图4)表示是各个ON模式脉冲70的时间函数的电压值。该电压包线88在图4中示为在对应部分108的开始的时间ti从前沿上升，。
[00100]该采样保持电路100在从该前沿开始的可选的延迟点采样每个连续包线88的波幅90。该电路100配置为保持数字形式的波幅90不变直到表示下一个ON模式脉冲的下一个包线88的采样。另外，该电路100保持该波幅90之一不变直到表示下一个ON模式脉冲70的下一个包线99的采样的构造在该OFF模式72(接着各个ON模式脉冲68P)期间保持这样的波幅90，从而该OFF模式的电压值(即，零)没有包括在该平均电路130运行的波幅中。另外，从该前沿开始可选择的延迟点的采样有效地采样每个包线88的波幅90以表示各个ON模式脉冲的最大峰间电压值，其中该包线88的采样VPE与各个ON模式脉冲的最大峰间电压值成比例。并且，该电路130可选地平均包线88的采样波幅90，其表示所选取数目N个ON模式脉冲70的最大峰间电压值。如果没有进行平均，那么可以对任意给定的包线采用一个峰间电压峰值，并且用它来进行调节。进而，可以从给定的包线获得超过一个的峰间值，并用来调节。进而，该处理不需要通过具体的模拟或数字电路完成，而是这种处理可以使用固件和/或软件来完成。
[00101]在额外的评述中，该设备40提供有分压器230(图16)，其作为RF分压器用以衰减该脉冲化RF偏压信号68P。这个衰减使得该脉冲68P电压下降以与快速二极管238和240的规格相容。并且，该检波器84配置为响应信号236形式的衰减的脉冲化RF偏压信号68P。该衰减的脉冲化RF偏压信号236特征是该ON模式脉冲70和该OFF模式72以及另一个ON模式脉冲70。该检波器84配置为生成该检波器信号86和该信号86包括连续的RF电压包线88，每个表示作为时间t的函数的电压值(例如，该脉冲70的波幅74)。随着衰减，该包线88的电压值与从如图4所示的前沿上升的具有电压值的ON模式脉冲70成比例。该耗散滤波器电路252从该包线去除RF噪声，该延迟电路118用作数字触发和延迟调节电路以将该触发信号106提供为在所述的从该前沿开始的可选择延迟点的采样门触发。
[00102]该采样保持电路100响应信号106的触发，以在从该前沿(即，在时间ts1，图4)开始的可选择延迟点采样每个连续包线88的波幅90的电压值。该波幅90在图4中示为VPE。该电路100示为配置有该ADC 304，紧接着是该DAC 308，以输出该信号322，用以控制该脉冲化RF偏压信号68P。该控制器318测量施加到该反馈电路150的信号322。
[00103]那么可以进一步理解，采样和平均的N个包线88与该OFF模式无关，并仅基于在各个包线88中检测和产生的各个脉冲70的tON时段。结果，在所描述的本发明的实施例中，该脉冲化RF偏压信号68P的值的确定不受该脉冲化RF偏压信号68P占空比的影响或不是其函数，因为这样的确定与该脉冲化RF偏压信号的占空比无关，并且不基于该脉冲化RF偏压信号的OFF模式，这又是因为该采样保持电路100仅运行用以关于该脉冲70(通过仅采样该包线88)采样和平均，而不采样该OFF模式。因此，确定该基片上RF偏压值仅基于该峰值PTP电压值的平均值，即，仅基于该脉冲化RF偏压信号68P的脉冲70预设数目N个APV，以及该APV仅关于那些脉冲70的ON模式获得。
[00104]因此，可以看出本发明的实施例避免了上面关于现有技术描述的问题，以获得精确的该脉冲化RF偏压信号的偏置电压，其中，现有技术简单的在时间上平均该RF偏压(即，在整个响应时间上平均)是不精确的。在这种现有技术中，该平均值取决于该脉冲参数，如占空比和脉冲频率。与之不同，本发明的实施例获得与该脉冲参数(如在PPD平均中)无关的平均值。因此，与该PPD平均值基于每个RF偏置脉冲的周期PTP电压值以及该RF偏压信号的这些RF偏置脉冲之间的OFF模式的零电压值不同，当前的平均值不包括该RF偏压信号的RF偏置脉冲之间的OFF模式的零电压值。
[00105]尽管为了清楚理解的目的在前面相当详细地描述本发明，但是显然，在所附权利要求的范围内可以实行某些改变和修改。因此，这些实施例应当认为是说明性的而非限制性的，并且本发明并不限于这里给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同方式内修改。

Claims (30)

1.一种在处理半导体晶片的等离子室中用以监测和调节待施加到等离子室中的卡盘的脉冲化RF偏压信号的电路，该卡盘配置为安装晶片以用于处理，该电路包括：
RF偏压检波器，用以检测施加到该卡盘的脉冲化RF偏压信号的单个脉冲；
定时电路，用以确定采样每个单个被检脉冲的时间；
采样和保持电路，在采样每个单个被检脉冲的采样时间触发以确定和保持表示每个单个被检脉冲的特征峰间电压值的电压值，其中该采样保持电路配置为提供表示至少一个被检脉冲的特征峰间电压值的反馈信号；和
反馈电路，用以根据该反馈信号和该RF偏压信号所需的电压之间的差调节施加到该卡盘的脉冲化RF偏压信号的电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其中该RF偏压检波器配置为检测该脉冲化RF偏置的每个单个脉冲并输出表示每个单个被检脉冲内的峰间电压值的电压包线。
3.根据权利要求2所述的电路，其中该定时电路配置为检测每个单个被检脉冲的上升沿并确定从该上升沿开始的延迟的该采样时间，以便在采样时间触发的该采样保持电路采样该电压包线并确定表示每个单个脉冲的特征峰间电压值的电压值。
4.根据权利要求1所述的电路，其中该采样保持电路配置为检测脉冲以确定和保持表示每个单个被检脉冲的包线的一个或多个峰间电压值的电压值，该一个或多个峰间电压值包括一个脉冲内的平均或最大峰间电压值。
5.根据权利要求1所述的电路，其中该采样保持电路配置为对该多个确定的所保持的电压值求平均。
6.一种监测和调节待施加到用以处理半导体晶片的等离子室中的卡盘上的脉冲化RF偏压信号的方法，该卡盘配置为安装该晶片用于处理，该方法包括下列步骤：
检测施加到该卡盘的脉冲化RF偏压的单个脉冲的电压值；
确定采样每个单个被检脉冲的电压值的时间；
在关于每个单个被检脉冲的采样时间采样各个被检脉冲的特定的电压值并保持该特定电压值，每个特定电压值表示至少每个被检脉冲的特征峰间电压值；
生成至少表示这些单个被检脉冲之一的电压包线的特征峰间电压值的反馈信号；和
根据该反馈信号与该脉冲化RF偏压信号所需的电压值之间的差调节施加到该卡盘的脉冲化RF偏压信号的电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该检测步骤提供表示，该脉冲化RF偏压信号各个脉冲的每个单个脉冲的峰间电压值的电压包线。
8.根据权利要求6所述的方法，其中该确定步骤识别与每个被检单个脉冲的上升沿在时间上隔开的一个或多个采样时间，从而各个被检脉冲的每个采样的特定电压值或单个被检脉冲内多个样本的平均值的特征函数表示各个被检脉冲的特征峰间电压值。
9.根据权利要求6所述的方法，其中对各个被检脉冲的两个或多个峰值峰间电压值求平均。
10.测量施加到晶片处理室的偏置电极的脉冲化RF偏压信号的设备；该设备包括：
检波器，配置为响应该脉冲化RF偏置信号，该脉冲化RF偏置信号由一对被一个OFF模式隔开的ON模式脉冲组成，该检波器配置为生成包括多个连续包线的检波器信号，每个包线的波幅与峰间电压值成比例，是各个ON模式脉冲的时间的函数；和
采样保持电路，用以采样每个连续的包线，该采样识别该包线的一个波幅，所识别出的这个波幅表示对应该包线的各自ON模式脉冲的特征峰间电压值，该电路生成输出信号，其与所识别波幅成比例。
11.根据权利要求10所述的设备，该设备进一步包括定时电路，其配置为生成触发信号用以在每个包线的上升时期之后的延迟完成之后触发该采样保持电路，从而每个所识别的波幅表示对应该各个包线的ON模式脉冲的峰间电压值的特征。
12.根据权利要求11所述的设备，其中：
该设备还配置为测量CW RF偏压信号；和
该定时电路进一步配置有看门狗电路，其有效地在生成该CW RF偏压信号而不是该脉冲化RF偏压信号的情况下生成该触发信号。
13.根据权利要求10所述的设备，进一步包括：
平均电路，配置为加和预设数目的各个连续包线的所识别波幅以获得总和并且将该总和除以该预设数目，以生成该输出信号，其值与对于预设数目包线的ON模式脉冲的特征峰间电压值的平均值成比例。
14.根据权利要求13所述的设备，其中：
该预设数目根据更新该输出信号的更新频率选择；和
该平均电路配置为以该更新频率更新该输出信号，该输出信号的值与该OFF模式的持续时间无关。
15.根据权利要求13所述的设备，其中：该平均电路进一步配置为根据该ON和OFF模式的持续时间以及该输出信号待更新的更新频率来选择该预设数目。
16.根据权利要求10所述的设备，其中：
该采样保持电路配置为采样电压值小于电压限制的包线波幅；
该ON模式脉冲的峰间电压值超过该电压限制；和
该检波器配置有多个部分，每个部分配置为衰减该ON模式脉冲的电压值，从而该包线的波幅的电压值小于该电压限制。
17.根据权利要求10所述的设备，其中：
每个ON模式脉冲由多个RF周期组成；和
该检波器包括电路，其配置为具有存储装置和二极管网络，该二极管网络使得该存储装置能够为每个周期存储表示该周期的峰间电压的值。
18.根据权利要求10所述的设备，其中：
该脉冲化RF偏压信号包括多个RF周期；
该检波器包括峰间检波器电路；
该检波器电路配置有一对反向导通的二极管和用以存储电量的电容，该电量与该脉冲化RF偏压信号的ON模式脉冲的周期的峰间电压值成比例；
每个二极管配置有电容以导通电流直到电流限制；和
该检波器进一步包括与每个二极管串联的独立电路，该独立电路这样配置，即在对该电容充电时，每个二极管导通电流直到该电流限制。
19.测量施加到晶片处理室的偏置电极的脉冲化RF偏压信号的设备，该设备包括：
检波器，配置为响应该脉冲化RF偏压信号，该脉冲化RF偏压信号由成对的ON模式脉冲组成，每对被一个OFF模式分开，每个ON模式脉冲由多个周期组成，每个周期特征在于电压波幅关于时间变化，该检波器这样配置，即该响应生成连续包线形式的检波器信号，该包线之一的波幅由多个与一个ON模式脉冲的周期的峰间电压值成比例的波幅组成，各个包线的波幅仅在各个ON模式脉冲期间与时间有关，每个包线与该脉冲化RF偏压信号的占空比和频率无关；和
采样保持电路，配置为关于每个连续的隔开的包线运行，该采样保持电路采样包线波幅，其波幅值与各个ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值有关并且保持采样的波幅值直到采样下一个包线，该采样保持电路生成输出信号，其值与各个ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值成比例。
20.根据权利要求19所述的设备，该设备进一步包括定时电路，配置为生成触发信号用以在每个包线的上升时期和过渡时期完成之后触发该采样保持电路。
21.根据权利要求19所述的设备，其中该采样保持电路配置有：
采样模块，其采样各个包线的波幅的多个连续值；和
选择模块，其确定该多个采样的波幅值的哪一个与各个ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值成比例。
22.根据权利要求21所述的设备，其中该选择模块配置为：
关于两个各个ON模式脉冲的周期的峰间电压值的采样波幅值做出该确定，并保持该较高值样本；
关于所保持的较高值样本和各个ON模式脉冲的周期的下一个连续波幅值的样本做出该确定，并保持较高值样本；和
在下一个连续波幅值的样本小于所保持的样本较高值时停止进行该确定，并且保持较高值的所保持的样本，用以生成输出信号，其值与各个ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值成比例。
23.根据权利要求19所述的设备，其中对于每个连续包线，该采样保持电路采样特征包线波幅值，其与各个连续包线对应的各个ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值成比例；该设备进一步包括平均电路，其配置为通过加和预设数目的各连续包线的特征波幅值获得总和，其中该预设数目这样选择，即该输出信号更新的更新时段等于连续包线的数目除以该脉冲化RF偏压信号的脉冲率，该平均电路进一步配置为将该总和除以该预设数目以生成该输出信号，其值与对应各个连续包线的预设数目的ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值的平均值成比例。
24.测量施加到晶片处理室的偏置电极的脉冲化RF偏压信号的电压值的设备，该信号由一个ON模式脉冲跟着一个OFF模式再跟着另一个ON模式脉冲组成，并且以交替的ON模式脉冲和OFF模式序列持续，脉冲率定义连续的ON脉冲开始的时间，每个ON模式脉冲有多个周期组成，每个周期特征在于电压值并且包括该周期的峰间电压值关于时间变化，该设备包括：
检波器，配置为响应该连续序列的每个ON模式脉冲以生成一个包线形式的检波器信号，该包线对应每个ON模式脉冲并根据该脉冲率与其他连续包线隔开，每个包线表示各该ON模式脉冲的周期的峰间电压值，该检波器这样配置，即该检波器信号由一个包线接着一个连续的OFF模式再接着一个包线组成，形成以该脉冲率交替的OFF模式和包线的连续序列；以及
采样保持电路，配置为仅关于每个连续包线而被触发运转，被触发的电路采样各个包线的电压波幅值并在接下来的OFF模式期间保持该采样值，所保持的采样值表示对应各个包线的ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值。
25.根据权利要求24所述的设备，进一步包括：
反馈电路，用以控制施加到该偏置电极的脉冲化RF偏压信号的电压值，该反馈电路以更新速率生成控制信号，该更新速率慢于该脉冲率并且定义该控制信号更新之间的时段。
26.根据权利要求25所述的设备，进一步包括：
平均电路，响应多个保持的电压波幅值，其表示与该更新时段之一期间连续发生的各个包线对应的各个连续ON模式脉冲的周期的特征峰间电压值，该平均电路生成所保持的电压波幅值的平均值，以表示在一个更新时段期间该ON模式脉冲的特征峰间电压值的平均值；和
该反馈电路，响应所保持的电压波幅值的平均值更新该控制信号。
27.根据权利要求26所述的设备，其中该平均电路获得在该一个更新时段期间保持的所保持的电压波幅值的总和并且将该总和除以所保持的电压波幅值的数目以确定该平均值。
28.一种确定施加到在处理室中支撑基片的RF偏置电极上的脉冲化RF偏压信号的峰间电压值的方法，所施加的信号由交替的模式组成，该模式由一个ON模式脉冲和一个OFF模式以及一个ON模式脉冲组成，其持续为模式序列，该方法包括下列步骤：
识别该脉冲化RF偏压信号的第一ON模式脉冲，该第一ON模式脉冲特征在于周期的波幅关于时间变化；
定义包线，其表示所识别的第一ON模式脉冲的周期的波幅的峰间电压值，在该第一ON模式脉冲期间是时间的函数；和
采样该包线以生成输出信号，其表示该脉冲化RF偏压信号的特征峰间电压值。
29.根据权利要求28所述的方法，该方法包括下列步骤：
生成反馈信号，用以控制该脉冲化RF偏压信号的电压值，该反馈信号基于该输出信号的特征峰间电压值以及基于该脉冲化RF偏压信号所需要的峰间电压值。
30.根据权利要求28所述的方法，包括下列步骤：
重复关于该序列的连续的ON模式脉冲的识别、定义和采样步骤以基于表示该连续ON模式的周期的波幅的峰间电压值的包线更新该输出信号。
CN200780043046XA 2006-09-20 2007-09-14 在脉冲rf偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置 Active CN101542857B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US82637006P 2006-09-20 2006-09-20
US60/826,370 2006-09-20
US11/805,607 2007-05-23
US11/805,607 US8192576B2 (en) 2006-09-20 2007-05-23 Methods of and apparatus for measuring and controlling wafer potential in pulsed RF bias processing
PCT/US2007/020050 WO2008036210A2 (en) 2006-09-20 2007-09-14 Methods of and apparatus for measuring and controlling wafer potential in pulsed rf bias processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101542857A true CN101542857A (zh) 2009-09-23
CN101542857B CN101542857B (zh) 2013-01-23

Family

ID=39201042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780043046XA Active CN101542857B (zh) 2006-09-20 2007-09-14 在脉冲rf偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置

Country Status (7)

Country Link
US (3) US8192576B2 (zh)
JP (1) JP5448820B2 (zh)
KR (1) KR101337834B1 (zh)
CN (1) CN101542857B (zh)
SG (1) SG174831A1 (zh)
TW (1) TWI374271B (zh)
WO (1) WO2008036210A2 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446737A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 株式会社东芝 基板处理方法和基板处理设备
CN103282996A (zh) * 2011-01-05 2013-09-04 欧瑞康贸易股份公司(特吕巴赫) 涂敷设备中的闪光探测
CN106449396A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 朗姆研究公司 反向脉冲的系统和方法
CN106920734A (zh) * 2015-12-23 2017-07-04 三星电子株式会社 等离子体系统、等离子体处理方法以及等离子体刻蚀方法
CN107799411A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 Spts科技有限公司 监测和控制晶片衬底形变的方法和系统
CN109417013A (zh) * 2016-06-13 2019-03-01 应用材料公司 用于在等离子体处理期间控制在基板的电压波形的系统与方法
CN109478489A (zh) * 2016-07-14 2019-03-15 东京毅力科创株式会社 用于多区域电极阵列中的rf功率分配的方法
CN109961997A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置及其直流偏置电压控制方法
CN112468118A (zh) * 2020-11-17 2021-03-09 北京北方华创微电子装备有限公司 电路组件、信号检测方法和半导体工艺设备

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5295833B2 (ja) * 2008-09-24 2013-09-18 株式会社東芝 基板処理装置および基板処理方法
US20100167506A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Inductive plasma doping
JP2010258605A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Japan Radio Co Ltd パルスディテクタ
JP2013511814A (ja) * 2009-11-19 2013-04-04 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理システムを制御するための方法および装置
US8501631B2 (en) 2009-11-19 2013-08-06 Lam Research Corporation Plasma processing system control based on RF voltage
US9117767B2 (en) * 2011-07-21 2015-08-25 Lam Research Corporation Negative ion control for dielectric etch
US9793126B2 (en) 2010-08-04 2017-10-17 Lam Research Corporation Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor
US20130059448A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Lam Research Corporation Pulsed Plasma Chamber in Dual Chamber Configuration
JP2012104382A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びにプラズマ処理のバイアス電圧決定方法
US20130006555A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for measuring the power of a power generator while operating in variable frequency mode and/or while operating in pulsing mode
US10157729B2 (en) 2012-02-22 2018-12-18 Lam Research Corporation Soft pulsing
US9295148B2 (en) 2012-12-14 2016-03-22 Lam Research Corporation Computation of statistics for statistical data decimation
US9320126B2 (en) 2012-12-17 2016-04-19 Lam Research Corporation Determining a value of a variable on an RF transmission model
US9197196B2 (en) 2012-02-22 2015-11-24 Lam Research Corporation State-based adjustment of power and frequency
US9462672B2 (en) 2012-02-22 2016-10-04 Lam Research Corporation Adjustment of power and frequency based on three or more states
US9114666B2 (en) 2012-02-22 2015-08-25 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlling plasma in a plasma processing system
US9842725B2 (en) 2013-01-31 2017-12-12 Lam Research Corporation Using modeling to determine ion energy associated with a plasma system
US9043525B2 (en) 2012-12-14 2015-05-26 Lam Research Corporation Optimizing a rate of transfer of data between an RF generator and a host system within a plasma tool
CN103928283B (zh) * 2013-01-10 2016-06-15 中微半导体设备(上海)有限公司 一种真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置
US9155182B2 (en) 2013-01-11 2015-10-06 Lam Research Corporation Tuning a parameter associated with plasma impedance
US9245761B2 (en) 2013-04-05 2016-01-26 Lam Research Corporation Internal plasma grid for semiconductor fabrication
US9147581B2 (en) 2013-07-11 2015-09-29 Lam Research Corporation Dual chamber plasma etcher with ion accelerator
DE102013109441B4 (de) * 2013-08-30 2015-06-11 Intel Mobile Communications GmbH Steuereinrichtung und Verfahren zum Steuern einer Prozessvariable und Leistungsversorgungsschaltung, umfassend eine Leistungsversorgung und eine Steuereinrichtung
JP6162016B2 (ja) * 2013-10-09 2017-07-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
WO2015061391A2 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Hybrid generators and methods of using them
KR102339317B1 (ko) * 2013-12-13 2021-12-14 램 리써치 코포레이션 Ｒｆ 임피던스 모델 기반 폴트 검출
KR102186072B1 (ko) * 2013-12-20 2020-12-04 세메스 주식회사 플라즈마 발생 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 플라즈마 발생 방법
US10431428B2 (en) 2014-01-10 2019-10-01 Reno Technologies, Inc. System for providing variable capacitance
US9594105B2 (en) 2014-01-10 2017-03-14 Lam Research Corporation Cable power loss determination for virtual metrology
US9745660B2 (en) * 2014-05-02 2017-08-29 Reno Technologies, Inc. Method for controlling a plasma chamber
US9336901B2 (en) * 2014-03-17 2016-05-10 Lam Research Corporation Track and hold feedback control of pulsed RF
US10950421B2 (en) 2014-04-21 2021-03-16 Lam Research Corporation Using modeling for identifying a location of a fault in an RF transmission system for a plasma system
WO2016094404A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck for high temperature rf applications
US9536749B2 (en) * 2014-12-15 2017-01-03 Lam Research Corporation Ion energy control by RF pulse shape
DE102015212242A1 (de) * 2015-06-30 2017-01-05 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zum Abtasten eines mit einem Plasmaprozess in Beziehung stehenden Signalgemischs
US9788405B2 (en) * 2015-10-03 2017-10-10 Applied Materials, Inc. RF power delivery with approximated saw tooth wave pulsing
JP6479698B2 (ja) * 2016-02-18 2019-03-06 東芝メモリ株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
US10491202B2 (en) * 2016-09-28 2019-11-26 Hitachi Kokusai Electric Inc. RF generator
US10116264B1 (en) * 2017-05-31 2018-10-30 Corning Optical Communications Wireless Ltd Calibrating a power amplifier such as in a remote unit in a wireless distribution system (WDS)
US11482402B2 (en) 2019-12-18 2022-10-25 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
WO2022051073A1 (en) * 2020-09-01 2022-03-10 Lam Research Corporation Arcing reduction in wafer bevel edge plasma processing
JP2022120418A (ja) 2021-02-05 2022-08-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理システム及び異常検知方法
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
JP2024519760A (ja) * 2021-05-12 2024-05-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プラズマ処理中の自動静電チャックバイアス補償
WO2024043070A1 (ja) * 2022-08-22 2024-02-29 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6285431A (ja) * 1985-10-09 1987-04-18 Hitachi Ltd ドライエツチング装置
US4739268A (en) * 1987-01-21 1988-04-19 Kabushiki Kaisha Toshiba RF pulse control system for a magnetic resonance imaging transmitter
EP0395415B1 (en) * 1989-04-27 1995-03-15 Fujitsu Limited Apparatus for and method of processing a semiconductor device using microwave-generated plasma
US5343324A (en) * 1991-11-15 1994-08-30 Amoco Corporation Bias control and method for electro-optic modulators
JP3085151B2 (ja) * 1995-07-13 2000-09-04 株式会社日立製作所 プラズマ処理方法および装置
JPH0982682A (ja) * 1995-09-11 1997-03-28 Hitachi Ltd プラズマ処理方法
JPH09170079A (ja) * 1995-12-18 1997-06-30 Asahi Glass Co Ltd スパッタリング方法および装置
JP3122618B2 (ja) 1996-08-23 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US6051114A (en) * 1997-06-23 2000-04-18 Applied Materials, Inc. Use of pulsed-DC wafer bias for filling vias/trenches with metal in HDP physical vapor deposition
KR100253080B1 (ko) * 1997-06-25 2000-04-15 윤종용 반도체 장치의 건식식각 방법 및 그 제조 장치
US6093332A (en) 1998-02-04 2000-07-25 Lam Research Corporation Methods for reducing mask erosion during plasma etching
US6255221B1 (en) * 1998-12-17 2001-07-03 Lam Research Corporation Methods for running a high density plasma etcher to achieve reduced transistor device damage
US6319355B1 (en) * 1999-06-30 2001-11-20 Lam Research Corporation Plasma processor with coil responsive to variable amplitude rf envelope
US6422173B1 (en) * 2000-06-30 2002-07-23 Lam Research Corporation Apparatus and methods for actively controlling RF peak-to-peak voltage in an inductively coupled plasma etching system
US7137354B2 (en) * 2000-08-11 2006-11-21 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation apparatus including a plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
JP3565774B2 (ja) * 2000-09-12 2004-09-15 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及び処理方法
US6984288B2 (en) * 2001-08-08 2006-01-10 Lam Research Corporation Plasma processor in plasma confinement region within a vacuum chamber
US20040116080A1 (en) * 2002-06-24 2004-06-17 Jin-Shyong Chen Time resolved RF plasma impedance meter
US20050011611A1 (en) * 2002-07-12 2005-01-20 Mahoney Leonard J. Wafer probe for measuring plasma and surface characteristics in plasma processing environments
JP2005130198A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Ulvac Japan Ltd 高周波装置
JP2005251745A (ja) * 2004-02-23 2005-09-15 Zyvex Corp 荷電粒子ビーム装置プローブ操作

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446737A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 株式会社东芝 基板处理方法和基板处理设备
CN104091747A (zh) * 2010-09-30 2014-10-08 株式会社东芝 基板处理方法和基板处理设备
CN102446737B (zh) * 2010-09-30 2014-12-17 株式会社东芝 基板处理方法和基板处理设备
CN103282996A (zh) * 2011-01-05 2013-09-04 欧瑞康贸易股份公司(特吕巴赫) 涂敷设备中的闪光探测
CN106449396B (zh) * 2015-08-05 2019-06-25 朗姆研究公司 反向脉冲的系统和方法
CN106449396A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 朗姆研究公司 反向脉冲的系统和方法
CN106920734A (zh) * 2015-12-23 2017-07-04 三星电子株式会社 等离子体系统、等离子体处理方法以及等离子体刻蚀方法
CN109417013A (zh) * 2016-06-13 2019-03-01 应用材料公司 用于在等离子体处理期间控制在基板的电压波形的系统与方法
CN109478489A (zh) * 2016-07-14 2019-03-15 东京毅力科创株式会社 用于多区域电极阵列中的rf功率分配的方法
CN109478489B (zh) * 2016-07-14 2021-08-10 东京毅力科创株式会社 用于多区域电极阵列中的rf功率分配的方法
CN107799411A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 Spts科技有限公司 监测和控制晶片衬底形变的方法和系统
CN107799411B (zh) * 2016-09-06 2022-11-15 Spts科技有限公司 监测和控制晶片衬底形变的方法和系统
CN109961997A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置及其直流偏置电压控制方法
CN109961997B (zh) * 2017-12-22 2021-11-16 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置及其直流偏置电压控制方法
CN112468118A (zh) * 2020-11-17 2021-03-09 北京北方华创微电子装备有限公司 电路组件、信号检测方法和半导体工艺设备

Also Published As

Publication number Publication date
US9659757B2 (en) 2017-05-23
KR101337834B1 (ko) 2013-12-06
US20120206127A1 (en) 2012-08-16
US8192576B2 (en) 2012-06-05
JP5448820B2 (ja) 2014-03-19
CN101542857B (zh) 2013-01-23
TWI374271B (en) 2012-10-11
US8303763B2 (en) 2012-11-06
SG174831A1 (en) 2011-10-28
US20130050892A1 (en) 2013-02-28
JP2010504614A (ja) 2010-02-12
TW200831916A (en) 2008-08-01
KR20090066306A (ko) 2009-06-23
US20100315064A1 (en) 2010-12-16
WO2008036210A3 (en) 2008-07-31
WO2008036210A2 (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101542857B (zh) 在脉冲rf偏置处理中测量和控制晶片电势的方法和装置
US11450510B2 (en) Inter-period control system for plasma power delivery system and method of operating same
CN102027563B (zh) 使用hipims的反应溅射
CN102709145B (zh) 等离子体处理装置
CN108140530A (zh) 等离子rf偏置消除系统
JP2022523653A (ja) パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
CN110299279B (zh) 一种射频电源系统、等离子体处理器及其调频匹配方法
US20040035837A1 (en) Addition of power at selected harmonics of plasma processor drive frequency
US11615943B2 (en) Inter-period control for passive power distribution of multiple electrode inductive plasma source
US20210249228A1 (en) Inter-period control system for plasma power delivery system and method of operating same
US6440260B1 (en) Plasma monitoring method and semiconductor production apparatus
US11948780B2 (en) Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
CN109119317A (zh) 一种偏压调制方法、偏压调制系统和等离子体处理设备
US11791138B2 (en) Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11776788B2 (en) Pulsed voltage boost for substrate processing
WO2022173629A1 (en) Inter-period control for passive power distribution of multiple electrode inductive plasma source
EP4038656B1 (en) Determining an optimal ion energy for plasma processing of a dielectric substrate
WO2022240651A1 (en) Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
WO2024019901A1 (en) Precise feedback control of bias voltage tailored waveform for plasma etch processes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant