CN111771269A - 不断开高功率电路的电容测量 - Google Patents

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苏尼尔·卡普尔
托马斯·弗雷德里克
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Abstract

提供了一种用于等离子体辅助的半导体处理的方法和装置。该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将包括第一目标频率的RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据配置为减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐用于被包括在所述多个站中的第一站的阻抗匹配电路，同时通过以下方式将RF功率分配给所述第一站：i)在不将电容器与所述阻抗匹配电路断开的情况下，测量所述阻抗匹配电路中的所述电容器的电容；以及ii)根据(i)中所测得的所述电容和所述RF功率参数，调节所述电容器的电容；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。

Description

不断开高功率电路的电容测量
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月23日提交的名称为“CAPACITANCE MEASUREMENT WITHOUTDISCONNECTING FROM HIGH POWER CIRCUIT”的USSN 62/634,730的优先权和利益，该申请的全部内容通过引用并入本文并用于所有目的。
背景技术
半导体器件制造涉及在半导体处理反应器中处理半导体晶片。典型的工艺包括在晶片上沉积和去除(即，蚀刻)材料。在商业规模的制造中，每个晶片包含要制造的特定半导体器件的许多副本，并且需要许多晶片来实现器件的所需要的体积。半导体处理操作的商业可行性在很大程度上取决于工艺条件的晶片内均匀性和晶片与晶片之间的重复性。因此，努力确保给定晶片的每个部分和每个被处理的晶片都暴露于相同的处理条件。处理条件的变化会导致沉积和蚀刻速率的变化，从而导致整个工艺和产品的变化无法接受。
发明内容
一个或多个计算机的系统可以配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中导致系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，所述指令在由数据处理装置执行时使该装置执行这些动作。一个总体方面包括一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将包括第一目标频率的RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据配置为减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐用于被包括在所述多个站中的第一站的阻抗匹配电路，同时通过以下方式将RF功率分配给所述第一站：i)在不将电容器与所述阻抗匹配电路断开的情况下，测量所述阻抗匹配电路中的所述电容器的电容；以及ii)根据(i)中所测得的所述电容和所述RF功率参数，调节所述电容器的电容；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述方法其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述方法其中，i)包括：aa)产生包括高于在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率的第一频率的第一信号；bb)在所述电容器处对信号滤波，在所述电容器处的所述信号响应于至少所述第一信号和所分配的所述RF功率产生；cc)测量经滤波的所述信号；以及dd)将所测得的经滤波的所述信号转换为所述电容器的所测量的电容值。所述方法其中，所述滤波包括以比所述第一目标频率的10次谐波频率大的频率为中心的通带，并且所述滤波包括阻带，所述阻带包括在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率。所述方法其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。所述方法其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。所述方法其中：aa)包括使用配置在所述第一频率(ω)下的固定频率振荡器生成作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述固定频率振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电阻(R)；以及dd)包括部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)将所测得的经滤波的所述信号(Vout)转换为所测量的所述电容值(c)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。所述方法其中：aa)包括使用变频振荡器产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述变频振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电感(l)，所述变频振荡器被配置为扫描包括所述电容器和所述电感的谐振频率(fo＝ωo/2π)的频率范围；cc)包括使用所测得的经滤波的所述信号来确定所述谐振频率；以及dd)包括部分基于所述谐振频率(fo＝ωo/2π)和所述电感(l)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中fo＝ωo/2π＝1/2πsqrt(lc)。所述方法其中：aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出至少通过各自都与所述电容器串联的第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)耦合到所述电容器的第一端子，所述振荡器的输出还至少通过与所述电容器串联的第三阻抗(z3)耦合到所述电容器的第二端子；cc)包括在耦合所述第一阻抗(z1)、所述第二阻抗(z2)和所述第三阻抗(z3)的节点处测量作为所测得的经滤波的所述信号的电流或电压，其中所测得的经滤波的所述信号表示以下两者之间的不平衡：包括所述第一阻抗(z1)和所述第二阻抗(z2)的第一阻抗组合和包括所述第三阻抗(z3)和所述电容器的阻抗(zC)的第二阻抗组合。所述方法还可以包括：dd)包括部分地基于比值z1/z2＝z3/zC将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的电容值(c)，其中zC＝1/jωc。所述方法其中：aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出耦合到参考电容器(cref)，并且当所述交流电压将所述参考电容器充电至参考电压(vref)时，将所述参考电容器连接成与所述电容器电并联；cc)包括在所述第一频率(ω)下测量作为所测得的经滤波的所述信号的与所述参考电容器和所述电容器的电并联组合中的电荷相对应的电压；以及dd)包括部分基于c＝cref(vref/Vout-1)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)。所述方法其中：aa)包括使用电流源在所述电容器的第一端子处以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电流(Iin)，所述电流源的输出耦合至用于测量电压(V)的电压测量接口；cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的与在所述电容器的第二端子处的电流相对应的经滤波的电流(I)；以及dd)包括部分基于经滤波的所述电流(I)和在所述电压测量接口处的所测量的所述电压的变化率(dv/dt)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中i＝c dv/dt。所述方法其中：aa)包括使用计时器电路产生计时器信号，其中使用第一电阻(r1)、第二电阻(r2)和所述电容器的电容(c)来配置计时器频率(f)；cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的在一定时间段内的计时器脉冲计数以用于确定所述计时器频率(f)；以及dd)包括部分基于所确定的所述计时器频率将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中f＝1/(c×(r1+2×r2)×ln2)。所述方法其中，示波器被用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器两端的电压降。所述方法其中，电感(l)、电容(c)和电阻(R)仪表(LCR仪表)用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器的所述电容，或矢量网络分析仪用于在第一频率(ω)下测量所述电容器的阻抗。
所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或工艺、或计算机可访问介质上的计算机软件。一个总体方面包括一种用于等离子体辅助的半导体处理的装置，所述装置包括：多个站，其中所述站中的每一个包括至少一个晶片支撑件并且被配置为接收至少一个衬底，并且其中所述多个站在处理室内；电容传感器；一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器和所述电容传感器通信连接，并且所述控制器被配置为：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将包括第一目标频率的RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据配置为减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐用于被包括在所述多个站中的第一站的阻抗匹配电路，同时通过以下方式将RF功率分配给所述第一站：i)使用所述电容传感器在不将电容器与所述阻抗匹配电路断开的情况下，测量所述阻抗匹配电路中的所述电容器的电容；以及ii)根据(i)中所测得的所述电容和所述RF功率参数，调节所述电容器的电容；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述装置其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述装置其中，i)包括：aa)产生包括高于在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率的第一频率的第一信号；bb)在所述电容器处对信号滤波，在所述电容器处的所述信号响应于至少所述第一信号和所分配的所述RF功率产生；cc)测量经滤波的所述信号；以及dd)将所测得的经滤波的所述信号转换为所述电容器的所测量的电容值。所述装置其中，所述滤波包括以比所述第一目标频率的10次谐波频率大的频率为中心的通带，并且所述滤波包括阻带，所述阻带包括在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率。所述装置其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。所述装置其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。所述装置其中：aa)包括使用配置在所述第一频率(ω)下的固定频率振荡器生成作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述固定频率振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电阻(R)；以及dd)包括部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)将所测得的经滤波的所述信号(Vout)转换为所测量的所述电容值(c)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。所述装置其中：aa)包括使用变频振荡器产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述变频振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电感(l)，所述变频振荡器被配置为扫描包括所述电容器和所述电感的谐振频率(fo＝ωo/2π)的频率范围；cc)包括使用所测得的经滤波的所述信号来确定所述谐振频率；以及dd)包括部分基于所述谐振频率(fo＝ωo/2π)和所述电感(l)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中fo＝ωo/2π＝1/2πsqrt(lc)。所述装置其中：aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出至少通过各自都与所述电容器串联的第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)耦合到所述电容器的第一端子，所述振荡器的输出还至少通过与所述电容器串联的第三阻抗(z3)耦合到所述电容器的第二端子；cc)包括在耦合所述第一阻抗(z1)、所述第二阻抗(z2)和所述第三阻抗(z3)的节点处测量作为所测得的经滤波的所述信号的电流或电压，其中所测得的经滤波的所述信号表示以下两者之间的不平衡：包括所述第一阻抗(z1)和所述第二阻抗(z2)的第一阻抗组合和包括所述第三阻抗(z3)和所述电容器的阻抗(zC)的第二阻抗组合。所述装置还可以包括：dd)包括部分地基于比值z1/z2＝z3/zC将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的电容值(c)，其中zC＝1/jωc。所述装置其中：aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出耦合到参考电容器(cref)，并且当所述交流电压将所述参考电容器充电至参考电压(vref)时，将所述参考电容器连接成与所述电容器电并联；cc)包括在所述第一频率(ω)下测量作为所测得的经滤波的所述信号的与所述参考电容器和所述电容器的电并联组合中的电荷相对应的电压；以及dd)包括部分基于c＝cref(vref/Vout-1)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)。所述装置其中：aa)包括使用电流源在所述电容器的第一端子处以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电流(Iin)，所述电流源的输出耦合至用于测量电压(V)的电压测量接口；cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的与在所述电容器的第二端子处的电流相对应的经滤波的电流(I)；以及dd)包括部分基于经滤波的所述电流(I)和在所述电压测量接口处的所测量的所述电压的变化率(dv/dt)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中i＝c dv/dt。所述装置其中：aa)包括使用计时器电路产生计时器信号，其中使用第一电阻(r1)、第二电阻(r2)和所述电容器的电容(c)来配置计时器频率(f)；cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的在一定时间段内的计时器脉冲计数以用于确定所述计时器频率(f)；以及dd)包括部分基于所确定的所述计时器频率将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(c)，其中f＝1/(c×(r1+2×r2)×ln2)。所述装置其中，示波器被用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器两端的电压降。所述装置其中，电感(l)、电容(c)和电阻(R)仪表(LCR仪表)用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器的所述电容，或矢量网络分析仪用于在第一频率(ω)下测量所述电容器的阻抗。
所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或工艺、或计算机可访问介质上的计算机软件。一个总体方面包括一种用于在不将电容器与用于分配在第一目标频率下的RF功率的电路断开的情况下测量所述电容器的电容的装置，该装置包括：包括通带的滤波器，所述通带包括比所述第一目标频率的10次谐波频率大的第一频率，所述滤波器还具有包括所述第一目标频率的阻带；振荡器，其用于在所述第一频率(ω)下产生交流电压(Vin)；电阻(R)，其中，所述振荡器的输出耦合至所述电阻(R)的第一端子，并且所述电阻(R)的第二端子耦合至与所述电容器串联电耦合的所述滤波器；以及电压测量接口，其用于测量所述电阻(R)的所述第二端子处的经滤波的信号(Vout)，其中，所述电容器的所测量的电容值(c)部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述装置其中，在所分配的RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。所述装置其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。
所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或工艺、或计算机可访问介质上的计算机软件。
附图说明
图1示出了用于在半导体衬底上沉积膜的衬底处理装置。
图2示出了可以利用等离子体平衡硬件的示例性多站式衬底处理装置。
图3是示出具有多个站的示例性多站等离子体反应器中的各个部件的示意图，其中多个站利用阻抗匹配调谐来共享RF功率源。
图4A是利用阻抗匹配调谐和RF功率参数调节的多站式沉积工艺的工艺流程图。
图4B是利用阻抗匹配调谐的多站式沉积工艺的工艺流程图。
图5显示了使用电压测量方法的示例性电容传感器。
图6显示了使用谐振频率方法的示例性电容传感器。
图7显示了使用惠斯通电桥方法的示例性电容传感器。
图8显示了使用基于电荷的方法的示例性电容传感器。
图9显示了使用斜坡速率方法的示例性电容传感器。
图10示出了使用基于计时器的方法的示例性电容传感器。
具体实施方式
在下面的详细描述中，阐述了许多具体实现方式。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者通过使用替代元件或工艺来实践本文公开的技术和装置。在其他情况下，未详细描述公知的工艺、过程和部件，以免不必要地使本公开的各方面不清楚。
某些半导体器件制造工具包括两个可变电容器，例如串联电容器(调谐)和并联电容器(负载)，它们使负载阻抗与发生器阻抗匹配，例如在50欧姆的值下匹配。由于每个电容器的一个值会导致负载阻抗与发生器阻抗匹配，因此监测电容器的值非常重要。现有技术使用例如步进电机。由于步进电机可能会出现关于滑动耦合器的问题，因此这种技术会导致错误的位置，从而导致电容器值不正确，这导致半导体晶片报废。此外，常规的电容测量方法要求被测量的电容器与电路(例如半导体制造中涉及的高功率RF电路)断开。需要一种在使用过程中不断开电容器的情况下精确测量电容以进行监测和控制的技术。
提供了用于控制在具有共享RF功率源的多个处理站的半导体工具中的多循环沉积操作中使用的RF功率的装置和方法。控制RF功率的频率以及施加到共享射频功率源的各个站的功率。
图1示出了用于在半导体衬底上沉积膜的衬底处理装置。图1的装置100具有单个处理室102，该处理室102具有在内部体积空间中的单个衬底保持器108，该衬底保持器108可以通过真空泵118保持在真空下。气体输送系统101和喷头106也流体地耦合到该室，以用于输送(例如)膜前体、载气和/或清扫气体和/或工艺气体、二次反应物等。图1中还显示了在处理室内产生等离子体的设施。图1中示意性说明的装置提供了用于在半导体衬底上执行膜沉积操作(例如化学气相沉积(CVD)或ALD)的基本设施。
为了简单起见，处理装置100被描绘为具有用于维持低压环境的处理室主体102的独立处理站。然而，应理解的是，如本文所述，多个处理站可以被包括在公共处理工具环境中，例如，在公共反应室内。例如，图2描绘了多站式处理工具的实现方式。此外，应理解，在一些实现方式中，可通过一个或一个以上系统控制器以编程方式调整处理装置100的一个或一个以上硬件参数，包括上文详细论述的那些。
处理站100与反应物输送系统101流体连通，以将工艺气体输送至分配喷头106。反应物输送系统101包括混合容器104，混合容器104用于混合和/或调节工艺气体以将其输送至喷头106。一个或多个混合容器入口阀120可控制将工艺气体引入混合容器104中。
一些反应物可以在蒸发之前被以液体形式存储并且随后被输送到处理室102。图1的实现方式包括汽化点103，其用于汽化将被供应到混合容器104的液体反应物。在一些实现方式中，汽化点103可以成为加热的液体注入模块。在一些其他实现方式中，汽化点103可以是加热的汽化器。在其他实现方式中，可以从处理站消除汽化点103。
在一些实现方式中，可以在汽化点103上游提供液体流量控制器(LFC)，以控制用于汽化并输送至处理室102的液体的质量流量。
喷头106将工艺气体和/或反应物(例如，膜前体)朝向在处理站处的衬底112分配，其流量由喷头上游的一个或多个阀(例如，阀120、120A，105)控制。在图1所示的实现方式中，衬底112位于喷头106的下方，并且示出为放置在基座108上。喷头106可以具有任何合适的形状，并且可以具有任何合适数量和布置的用于将工艺气体分配到衬底112的端口。
体积空间(volume)107位于喷头106下方。在一些实现方式中，可以升高或降低基座108以将衬底112暴露于体积空间107和/或改变体积空间107的体积。任选地，可以在沉积工艺的部分期间降低和/或升高基座108，以调节体积空间107内的工艺压强、反应物浓度等。
在图1中，喷头106和基座108电连接到RF功率源114和匹配网络116，以用于为等离子体供电。在一些实现方式中，可以通过控制处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率和/或等离子体功率脉冲定时中的一个或多个(例如，经由具有适当机器可读指令的系统控制器)来控制等离子体能量。例如，RF功率源114和匹配网络116可以以任何合适的功率操作以形成具有期望的自由基物质组成的等离子体。同样，RF功率源114可以提供任何合适频率的RF功率。
在一些实现方式中，可以通过一个或多个等离子体监测器原位监测等离子体。在一种情况下，可以通过一个或多个电容、电压和/或电流传感器(例如，诸如VI探针之类的负载传感器)来监测等离子体功率。此类传感器的示例包括MKS VI-Probe-4100和350。此类传感器可以测量电容、电压、电流和相位差。在某些实现方式中，传感器可以电连接到RF功率源并且可以位于喷头处或附近。在这样的实现方式中，由RF功率源看到的阻抗可以代表等离子体的阻抗。在另一种情况下，可以通过一个或多个光学发射光谱法(OES)传感器来测量等离子体密度和/或工艺气体浓度。在一些实现方式中，可基于来自此类原位等离子体监测器的测量值以编程方式调整一个或多个等离子体参数。例如，可以在反馈回路中使用负载传感器，以提供对等离子体功率的程序式控制。应理解的是，在一些实现方式中，可以使用其他监测器来监测等离子体和其他处理特性。这样的监测器可以包括但不限于红外(IR)监测器、声学监测器和压力传感器。
在一些实现方式中，可经由输入/输出控制(IOC)测序指令来控制等离子体。在一个示例中，用于设置用于等离子体激活的等离子体条件的指令可以被包括在工艺配方的相应等离子体激活配方中。在某些情况下，可以按顺序排列工艺配方，以便用于工艺的所有指令与该工艺同时执行。在一些实现方式中，用于设置一个或多个等离子体参数的指令可以被包括在等离子体处理之前的配方中。例如，第一配方可以包括用于设置惰性气体(例如，氦气)和/或反应物气体的流率的指令、用于将等离子体发生器设置为功率设定值的指令以及用于第一配方的时间延迟指令。第二后续配方可以包括用于启用等离子体发生器的指令和用于第二配方的时延指令。第三配方可以包括用于禁用等离子体发生器的指令和用于第三配方的时延指令。应理解的是，在本公开的范围内，可以以任何合适的方式进一步细分和/或迭代这些配方。
在某些沉积工艺中，等离子体激励持续约数秒的时间或更长的持续时间。在本文所述的某些实现方式中，可以在处理循环期间施加更短的等离子体激励。这些时间可能少于50毫秒，其中25毫秒是一个具体示例。如此短的RF等离子体激励需要快速稳定和调谐等离子体。为了实现等离子体的快速稳定和调谐，可以通过两步调谐处理来配置等离子体发生器，该两步调谐处理包括粗调部件和微调部件。在粗调部件中，可以将阻抗匹配预设为特定阻抗。粗调部件可以被预设为使得阻抗的幅值处于例如50欧姆的值。在某些实现方式中，粗调部件可以限于影响阻抗的幅值的调整。在微调部件中，可以允许RF频率相对于基线频率浮动，以便尝试使相位与目标值(例如，零相位值)匹配。按常规，以约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz的RF频率生成高频等离子体。在本文公开的各种实现方式中，可以允许频率浮动到不同于该标准值的值，以便使相位与目标值匹配。在某些实现方式中，微调部件可以限于影响阻抗相位的调节。通过在将阻抗匹配固定为预定阻抗的同时允许频率浮动，等离子体可以远远更快地稳定下来。非常短的等离子体激励(例如与ALD或原子层蚀刻(ALE)循环相关的激励)可能会受益于等离子体的快速稳定。
典型沉积循环的前1-2毫秒涉及等离子体的点燃。在点燃等离子体之后，然后进行RF频率的微调以使等离子体相位与目标值匹配。
如上所述，一个或多个处理站可以被包括在多站式衬底处理工具中。图2示出了可以利用等离子体平衡硬件的示例性多站式衬底处理装置。关于设施成本和运营费用，通过使用如同图2所示的多站式处理装置之类的多站式处理装置，可以实现各种效率。例如，单个真空泵可用于通过排空所有四个处理站的废工艺气体等来为所有四个处理站创建单个高真空环境。取决于实现方式，每个处理站可以具有其自己的专用喷头用于气体输送，但是可以共享相同的气体输送系统。同样，等离子体发生器设施的某些元件可以在处理站(例如电源)之间共享，但是根据实现方式，某些方面可能是特定于处理站的(例如，如果使用喷头来施加等离子体产生的电位)。再一次，应当理解，通过在每个处理室中使用更多或更少数量的处理站(例如每个反应室2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个处理站)也可以或多或少地实现这种效率。
图2的衬底处理装置200采用包含多个衬底处理站的单个衬底处理室214，每个处理站可用于在该处理站处保持在晶片保持器中的衬底上执行处理操作。在该特定实现方式中，示出了具有四个处理站201、202、203和204的多站式衬底处理装置200。其他类似的多站式处理装置根据实现方式以及例如，平行晶片处理的所需水平、尺寸/空间约束、成本约束等可以具有更多或更少的处理站。图2还显示了衬底搬运机器手226和控制器250。
如图2所示，多站式处理工具200具有衬底装载端口220和机械手226，该机械手226被配置为将衬底从通过晶舟228装载的盒中通过大气端口220移动到处理室214中并移动到四个站201、202、203或204中的一一个上。
图2所示的所描绘的处理室214提供了四个处理站201、202、203和204。RF功率在RF功率系统213处产生并分配给站201-204中的每一个。该RF功率系统可以包括一个或多个RF功率源，例如，高频(HFRF)和低频(LFRF)源，阻抗匹配模块和滤波器。在某些实现方式中，功率源可以仅限于高频或低频源。除非另有说明，否则假定所描述的沉积工艺仅使用高频功率。RF功率系统的分配系统关于电抗器(reactor)对称并且具有高阻抗。这种对称性和阻抗导致大约相等量的功率被传递到每个站。射频功率的在约5％到15％之间的细微差异可能是由于分配系统部件、站对准、温度差异和工艺条件中的容差引起的。
由于各种原因(包括但不限于阻抗匹配模块中可变电容器的调谐不准确，或来自射频电源的电流测量结果不准确)导致的射频功率的微小差异会导致晶片与晶片之间的各种膜特性的不均匀性，各种膜特性例如组成、厚度、密度、交联量、化学性质、反应完成、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性、气密性等。在单个站处微调等离子体功率并动态响应于站条件变化的能力可能降低晶片与晶片之间的不均匀性。注意，本方法和装置不限于多站式反应器；本文公开的方法和装置适用于其他RF功率系统，其中多个处理区域共享RF功率源。
图2还描绘了用于在处理室214内的处理站201、202、203和204之间传送衬底的衬底传送装置290的实现方式。应理解的是，可以采用任何合适的衬底传送装置。非限制性的示例包括晶片传送带和晶片搬运机械手。
图2还描绘了用于控制处理工具200及其处理站的工艺条件和硬件状态的系统控制器250的实现方式。系统控制器250可以包括一个或多个存储器设备256、一个或多个海量存储设备254以及一个或多个处理器252。处理器252可以包括一个或多个CPU、ASIC、通用计算机和/或专用计算机、一个或多个模拟和/或数字输入/输出连接件、一个或多个步进电机控制器板等。
在一些实现方式中，系统控制器250控制处理工具200的操作中的一些或全部，所述操作包括其各个处理站的操作。系统控制器250可以在处理器252上执行机器可读的系统控制指令258，在一些实现方式中，系统控制指令258从海量存储设备254加载到存储器设备256中。系统控制指令258可以包括用于控制定时、气态和液态反应物混合、室和/或站压力、室和/或站温度、晶片温度、目标功率电平、RF功率电平、RF暴露时间、衬底基座、卡盘和/或底座位置以及由处理工具200执行的特定处理的其他参数的指令。这些处理可以包括各种类型的处理，包括但不限于与在衬底上沉积膜有关的处理。系统控制指令258可以以任何合适的方式配置。例如，可以编写各种处理工具部件子例程或控制对象以控制处理工具部件的操作。系统控制指令258可以用任何合适的计算机可读编程语言来编码。在一些实现方式中，系统控制指令258以软件实现，在其他实现方式中，指令可以以硬件实现，例如，作为逻辑硬编码在ASIC(专用集成电路)中，或者在其他实现方式中，作为软件和硬件的组合实现。
在一些实现方式中，系统控制软件258可以包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)测序指令。例如，一个或多个沉积工艺的每个步骤可以包括一个或多个由系统控制器250执行的指令。例如，用于设置初级膜沉积工艺的工艺条件的指令可以包括在相应的沉积配方中，并且同样用于覆盖膜沉积。在一些实现方式中，配方可以被顺序地布置，使得用于工艺的所有指令与该工艺同时执行。
在一些实现方式中，可以采用存储在与系统控制器250相关联的海量存储设备254和/或存储器设备256上的其他计算机可读指令和/或程序。程序或程序部分的示例包括衬底定位程序、工艺气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序和等离子体控制程序。
在一些实现方式中，可以存在与系统控制器250相关联的用户界面。该用户界面可以包括显示屏、装置和/或工艺条件的图形软件显示器以及诸如指点设备、键盘、触摸屏、麦克风等之类的用户输入设备。
在一些实现方式中，由系统控制器250调节的参数可以涉及工艺条件。非限制性示例包括工艺气体组成和流率、温度、压力、等离子体条件(例如RF偏置功率电平、频率和暴露时间)等。这些参数可以以配方的形式提供给用户，其可以使用用户界面输入。
可以通过系统控制器250的模拟和/或数字输入连接件从各种处理工具传感器提供用于监测处理的信号。用于控制处理的信号可以通过处理工具200的模拟和/或数字输出连接件输出。可以被监测的处理工具传感器的非限制性示例包括质量流量控制器(MFC)、压力传感器(例如压力计)、热电偶，负载传感器、OES传感器等。可以将适当编程的反馈和控制算法与来自这些传感器的数据一起使用，以保持工艺条件。
系统控制器250可以提供用于实现沉积工艺的机器可读指令。指令可以控制各种工艺参数，例如DC功率电平，RF偏置功率电平，站与站之间的变化，例如RF功率参数(电压、电流、电容、阻抗、相位、负载功率等)的变化，频率调谐参数，压力，温度等。这些指令可以控制这些参数，例如但不限于控制阻抗匹配模块中的可变电容，或基于测量从RF功率源输送到等离子体的电流来控制电流源，以根据本文所述的各种实现方式进行膜堆叠件的原位沉积。
系统控制器通常将包括一个或多个存储器设备和被配置为执行机器可读指令的一个或多个处理器，以使得所述装置将根据本文公开的工艺执行操作。包含用于根据本文公开的衬底掺杂工艺来控制操作的指令的机器可读非暂时性介质可以耦合到系统控制器。
在2014年5月15日提交的美国临时专利申请No.61/994,025中描述了用于多循环沉积工艺和多站半导体处理装置的各种其他配置，并且通过引用将其合并于此。
图3是示出具有多个站的示例性多站等离子体反应器中的各个部件的示意图，其中多站利用RF频率调谐来共享RF功率源。如图所示，可以是高频RF功率源的RF功率源301经由分配网络321分配到多个站351。HFRF可以具有大约2-60MHz或大约13.56MHz的目标频率。在其他实现方式中，除了高频RF功率源之外或代替高频RF功率源，还可以使用低频RF功率源。低频RF功率源可以具有大约100kHz至大约1MHz或大约400kHz的目标频率。某些可商购的RF功率源具有调谐RF功率源的频率的能力。此类RF功率源的示例包括AdvancedEngineer’s Paramount系列，MKS’s SurePower系列，Comdel’s CB、CLX和CDX系列以及Huettinger’s TruPlasma系列。
来自RF功率源301的功率可以被输送通过阻抗匹配系统，该阻抗匹配系统可以包括固定匹配模块303。在既包含高频RF功率源也包含低频RF功率源的某些实现方式中，也可以存在高通滤波器和/或低通滤波器。另外，在某些实现方式中，来自RF功率源的功率可以被输送通过自动匹配模块(例如，具有一个或多个可调/可变/组电容器等的阻抗匹配电路)。在包括低频RF功率源(无论是作为高频RF功率源的补充还是替代)的实现方式中，低频功率都可以被输送通过固定匹配或自动匹配。在某些实现方式中，可以使用自动匹配模块来使RF功率源阻抗和等离子体的负载阻抗(例如50欧姆)匹配。在其他实现方式中，可以使用固定匹配模块，其不会自动将RF功率源阻抗与等离子体负载的阻抗匹配。
在图3所示的实现方式中，RF功率源301连接到分配网络321。分配网络321可以将由RF功率源301产生的RF功率分配给多个站351中的每一个。在某些实现方式中，分配给特定站的RF功率是在包括但不限于1.5-10kW的范围内。分配网络321连接到用于多个站351中的每个的RF调节器323。对于多个站351中的每个，RF调节器323在喷头353之前连接到功率参数传感器333。功率参数传感器333可以是先前公开的任何类型的传感器，例如电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率或OES传感器。RF功率源301可以从RF控制器343获得指令，并且改变分配给各站的RF功率的频率。所述指令可以是根据由一个或多个功率参数传感器333检测到的电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率进行的频率调节。在其他实现方式中，附加传感器可以测量代表所有站351中的等离子体的相位的最终相位。然后，RF控制器343可以根据由附加传感器测得的最终相位来改变分配给所述站的RF功率的频率。在某些实现方式中，RF控制器343可以包括指令(例如代码)，以改变RF功率的频率，使得阻抗的相位为零或接近零。在图3所示的实现方式中，RF控制器343可以改变来自各个站上游的RF功率源301的RF功率的频率。
RF调节器323由RF控制器343控制。RF控制器343可以基于来自每个站351的传感器333的测量结果，将各个站的RF功率改变确定的量。在某些实现方式中，RF调节器323可以是可变的电容器。RF控制器343可以控制可以改变可变电容器的电容的步进电机(未示出)。可以使用其他方式来改变电容。例如，RF调节器323也可以是一组具有各自开关的电容器。可以通过激活(接通)具有指定值的多个电容器来控制RF功率。例如，可以选择电容器以为站增加1pF、2pF、4pF、8pF和16pF并联电容。在该示例中，活动(打开)和非活动(关闭)电容器的所有组合都覆盖了0pF至31pF的范围，分辨率为1pF。通过选择要激活的电容器，控制器可以改变给站的RF功率。这种数字控制会比使用步进电机控制可变电容器要快，尤其是当需要覆盖大范围的电容时。根据可用空间和所需的控制量，本领域技术人员将能够使用一个或多个电容器来设计RF调节器，以将RF功率改变一定量。
在其他实现方式中，RF调节器323可以是可变线圈电感器。RF控制器343可以控制可变线圈电感器以影响输送到站的RF功率。在某些实现方式中，RF调节器不限于电容器和电感器。在某些实现方式中，其他RF调节器323可以利用不同的机制(例如谐振器电路或电阻电路)来改变RF功率。
传感器333测量至少一个RF功率参数。所测量的RF功率参数可以是电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率。可以使用可商购的探针来测量RF功率参数并将测量结果提供给RF控制器343。也可以测量非RF参数并将其用作RF控制器343的源信号。例如，来自站等离子体的光发射或衬底温度传感器可以测量站特性并将其馈送到调节器控制器343。可以在每个站附近安装光发射系统以收集由站等离子体发射的光。衬底温度传感器可以使用在衬底下方构建的远程红外检测系统。传感器333还可以测量多个RF功率参数，或者在某些实现方式中可以使用多个传感器来测量多个RF功率参数。
在一些实现方式中，可以在诸如多循环ALD工艺之类的多步骤工艺中将RF调节器设置为固定值或值的范围。在这样的实现方式中，需要很少或不需要RF功率参数的实时感测以及RF功率的站与站之间的分配的调整。
在一些实现方式中，RF调节器323用于自动匹配RF功率源301的发生器阻抗和等离子体的负载阻抗。例如，RF调节器323可以包括两个可变电容器。第一可变电容器可以是串联(调谐)电容器，而第二可变电容器可以是并联(负载)电容器。可以调节两个可变电容器，使得等离子体的负载阻抗与RF功率源301的发生器阻抗匹配(例如50欧姆)。
在某些实现方式中，RF调节器323中的每个可变电容器具有特定的电容值，这导致阻抗匹配。在多种实现方式中，RF控制器343与传感器333通信以获得RF调节器323中的可变电容器的电容值的测量结果，并且RF控制器343与RF调节器323通信以控制RF调节器323中的可变电容器，以获得导致阻抗匹配的特定电容值。
在多种实现方式中，传感器333可以使用多种技术来测量电容。电容测量技术的示例包括但不限于电压测量方法、谐振频率方法、惠斯通电桥方法、基于电荷的方法、斜坡速率方法、计时器方法、示波器方法、LCR仪表方法或向量分析器方法等等，如下面进一步详细描述的。
在一类实现方式中，传感器333测量RF调节器323中的可变电容器的电容，而无需诸如通过与分配网络321或固定匹配模块303断开来将可变电容器与RF功率源301断开。在某些实现方式中，当RF功率源301产生高功率RF输出时，传感器333还测量RF调节器323中的可变电容器的电容。
在多种实现方式中，传感器333包括频率发生器、滤波器、用于耦合到包括在主电路中的电容器的接口以及用于耦合到用于测量参数的设备的接口，该参数包括电流、电压、阻抗、谐振、电容、电荷或脉冲计数中的至少一个，滤波器具有包括由频率发生器生成的第一频率信号的通带，滤波器还具有包括在主电路中生成的第二频率信号(例如，一个或多个目标频率)的阻带。
在一些实现方式中，传感器333至少包括频率发生器、电阻器和滤波器。作为示例，可以将频率发生器、电阻器和滤波器布置在传感器333中，使得可以由传感器333使用电压测量方法进行电容测量。
配置为使用电压测量方法来测量电容器的电容而不要求电容器与高功率RF输出断开连接的传感器333的实现方式的示例如图5中的传感器500所示。如图所示，待测电容器C耦合到由虚线表示的主电路，例如但不限于RF功率源301、分配网络321和/或固定匹配模块303中的电路。电容器C还通过串联电阻器R和一个或多个滤波器F耦合到频率发生器Vin。传感器500可以包括用于耦合到电压测量设备V以测量Vout的接口，电压Vout为在电容器C的通过滤波器的端子处的电压。可以使用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现电压测量设备。电压测量设备可以与传感器500集成在一起，或者可以通过输入/输出端口与传感器500连接。
在某些实现方式中，传感器500中的频率发生器Vin可以对应于已知频率，例如大于主电路中的频率的大约10倍的频率，主电路包括但不限于RF功率源301、网络321和/或固定匹配模块303中的电路。作为一个示例，RF功率源301可以具有13.56MHz的频率，并且频率发生器可以具有150MHz的频率。一个或多个滤波器F被配置为包括在通带中的由频率发生器产生的频率，并且包括在阻带中的由主电路产生的频率。例如，滤波器可以是中心频率为150MHz的VHF带通滤波器，以使频率发生器的输出无明显衰减地传送到电容器C，并且滤波器可以具有滚降特性，使得至少为约13.56MHz的频率被显著衰减。继续该示例，因为该滤波器使得13.56MHz的频率和主电路的其他频率衰减，所以电压测量设备在电容器C上测得的交流(AC)电压主要是基于传感器500中的频率发生器产生的150MHz频率来确定的。
基于在Vout处测得的AC电压与在传感器500中的频率发生器的已知或计算出的AC电压Vin之间的关系，可以确定C的电容而无需将电容器C与主电路断开。例如，传感器500中的频率发生器的AC电压Vin的值对应于流过已知电阻器R(例如，基于制造规格等)和未知电容C的组合阻抗(用R+1/jωC表示)的电流，其中ω是频率发生器的已知工作弧度频率(或f是频率发生器的已知工作赫兹频率，其中fo＝ωo/2π)。AC电压Vin是已知的，或者可以根据频率发生器的配置得出。所测量的AC电压Vout对应于流经未知电容C的阻抗(其由1/jωC表示)的电流(由一个或多个滤波器F滤波的)。使用已知的Vin和测得的Vout，比值Vout/Vin＝1/(1+jωRC)可用于通过使用ω和R的已知值来确定未知电容C。
在一些实现方式中，传感器333至少包括变频发生器、电感器和滤波器。作为示例，可以将变频发生器、电感器和滤波器布置在传感器333中，以使用谐振频率方法来测量电容。
在图6中的传感器600上示出了用于使用谐振频率方法测量电容而不要求将电容器与高功率RF输出断开的传感器333的实现方式的示例。如图所示，待测电容器C耦合到主电路上。电容器C还通过串联电感器L和一个或多个滤波器F耦合到变频发生器Vin。
传感器600可以包括用于耦合到谐振计的接口，该谐振计用于检测电容器C的通过一个或多个滤波器F的端子处的谐振频率。谐振计可以用如在本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现。例如，在谐振频率下，最大电流流过电容器C，并且谐振计可以是测量电路中流动的电流的电流表。继续该示例，在通过在频率范围内扫描变频发生器的输出而执行的频率扫描中，电流的峰值与频率的关系图指示谐振频率。谐振计可以与传感器600集成在一起，或者可以通过输入/输出端口与传感器600连接。
如先前针对电压测量方法所讨论的，传感器600中的变频发生器可以对应于已知频带，例如大于主电路中的频率的10倍的频带。与先前讨论的类似，一个或多个滤波器F被配置为包括在通带中的由变频发生器产生的频率，并且包括在阻带中的由主电路产生的频率。结果，主要基于来自传感器600中的变频发生器的信号来确定由谐振计在电容器C上检测到的谐振频率。
根据测得的谐振频率与电感器L的已知值之间的关系，可以确定C的电容，而无需使电容器C与主电路断开。例如，串联LC电路的谐振频率对应于感抗和容抗的幅值相等但相位相差180度并且因此相互抵消的情况。谐振由方程fo＝ωo/2π＝1/2πsqrt(LC)表示。谐振计可以检测到与谐振时发生的最小阻抗相对应的赫兹频率，从而确定fo的值。然后可以基于测得的fo和电感器L的已知值(例如，制造规格、电感测量结果等)来计算电容C的未知值。
尽管先前的示例是在电压测量方法或谐振频率方法的背景下进行的，但应理解，对于电容测量技术的其他实施方案(包括但不限于惠斯通电桥法、基于电荷的方法、斜坡速率方法、计时器方法、用于测量电容器两端压降的示波器方法、用于直接测量电容的LCR仪表方法或用于直接测量阻抗并转换为电容值的矢量分析仪方法)，可以将被测量的电容器耦合类似于上述的频率发生器和滤波器，使得可以测量电容而无需断开被测量的电容器和/或停止高功率RF操作。
在图7中的传感器700上示出了用于使用惠斯通电桥法测量电容而不需要将电容器与高功率RF输出断开的传感器333的实现方式的示例。在图7中，电容器的一个端子被描绘为接地，但是应当理解的是，接地连接可以在例如所描绘的阻抗z2与一个或多个滤波器F之间的节点处。
传感器700可以通过使用振荡器在频率(ω)下产生交流电压(Vin)来测量电容，其中，振荡器的输出至少通过分别与电容器串联的第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)耦合到电容器的第一端子。振荡器的输出还至少通过与电容器串联的第三阻抗(z3)耦合到电容器的第二端子。
传感器700在耦合第一阻抗(z1)、第二阻抗(z2)和第三阻抗(z3)的节点处测量经滤波的电流Aout(或经滤波的电压)。测得的经滤波的信号表示惠斯通电桥分支之间的不平衡。例如，图7中的电流Aout表示包括第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)的第一阻抗组合与包括第三阻抗(z3)和电容器的阻抗(zC)的第二阻抗组合之间的不平衡量。测量不平衡量并且其与电容成正比。例如，传感器700的操作涉及部分基于比值z1/z2＝z3/zC将所测得的经滤波的信号转换为所测量的电容值(C)，其中具有电容(C)的电容器的阻抗(zC)由zC＝1/jωC表示。应当理解，当惠斯通电桥平衡时，没有电流(Aout)在图7所示的测量系统分支中流动。还应当理解，惠斯通电桥中所描绘的阻抗元件中的一个或多个可以是可变阻抗。
在图8中的传感器800上示出了用于使用基于电荷的方法测量电容而不需要将电容器与高功率RF输出断开的传感器333的实现方式的示例。在示例性实现方式中，基于电荷的方法依赖于参考电容器(CREF)由已知电压源(VREF)以第一频率(ω)充电。例如，CREF首先由VREF充电，然后被切换为与被测量的电容器C并联。在参考电容器和被测量的电容器具有相同电容值的情况下，将参考电容器切换为与电容器C并联会导致参考电容器中的总电荷均匀分布在参考电容器和电容器C之间(即，电容器的组合系统中的总电荷保持恒定)，导致由一个或多个滤波器F滤波的所测量的电压Vout为VREF电压的一半。知道CREF的值并测量C和CREF的组合两端的电压(VOUT)，可以基于C＝CREF(VREF/VOUT-1)确定C的值。例如，继续先前的情况，即测得的电压是参考电压的一半，则电容器C与参考电容器CREF之间的比值(VREF/VOUT-1)为2-1＝1，因此这两个电容器具有相同的电容值，从而使得能基于参考电容CREF的已知电容推导测得的电容C。
参考图8，操作传感器800包括使用振荡器以第一频率(ω)产生作为第一信号的交流电压(Vin)，其中该振荡器的输出耦合到参考电容器(CREF)。当交流电压将参考电容器充电到参考电压(VREF)时，参考电容器耦合成与所述电容器电并联。传感器810测量由一个或多个滤波器F在第一频率(ω)下滤波的电压信号，该电压信号与参考电容器和电容器电并联组合中的电荷相对应，并且传感器800或耦合至传感器800的处理器部分基于C＝CREF(VREF/Vout-1)将所测得的经滤波的信号转换为所测量的电容值(c)。在某些实现方式中，在所示的Vout的测量节点与被测量的电容器之间的节点可以至少包括存储电路能量的第一电容C1和第一电感L1(图8中未示出)，例如，修改所测量的电压Vout的寄生元件等。L1和C1的影响可以通过例如校准或调整来解决。
在图9中的传感器900上示出了用于使用斜坡速率方法测量电容而不要求将电容器与高功率RF输出断开的传感器333的实现方式的示例。在斜坡速率方法的某些实现方式中，电流和电荷的测量结果用于计算电容值。在图9的示例中，斜坡速率技术涉及至少两个源测量单元(SMU)。
第一SMU(图9中的SMU1)以第一频率(ω)迫使恒定电流进入被测设备(DUT)，例如阻抗匹配电路中电容器的第一端子，并测量在SMU1输出端处的节点上的电压(V)和时间(t)，从而使得能对电压变化速率求导，即dV/dt。同时，第二SMU(图9中的SMU2)正在测量从DUT的另一个节点(例如被测量的电容器的第二端子)输出的电流(A)，该电流已由一个或多个滤波器F滤波。然后使用方程式I＝C dV/dt或C＝I/(dV/dt)计算电容，这些方程将SMU2处的所测量的电流与在SMU1处的所测量的电压变化速率相关联。
在图10中的传感器1000上示出了用于使用计时器方法测量电容而不需要电容器与高功率RF输出断开的传感器333的实现方式的示例。在计时器方法的示例性实现方式中，模拟计时器电路用于生成与要测量的电容成反比的频率，然后例如使用微控制器对给定周期内的脉冲计数以计算由模拟计时器电路产生的频率。基于模拟计时器电路的特性，可以使用所产生的频率来确定电容C。例如，对于555计时器电路，将所测量的电容器C和频率F(在图10中表示为Fout)相关联的方程是F＝1/(C*(R1+2*R2)*ln2)，其中F是基于脉冲计数的计时器电路的频率输出，R1和R2是如图10所示的已知电阻值。应该理解，可以使用除555计时器电路以外的计时器电路。
传感器333中的频率发生器可以使用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现。在某些实现方式中，频率发生器对应于VHF(甚高频)的频带。在某些实现方式中，频率发生器对应于通常大于其他电路的工作频率的10次谐波的频率，所述其他电路包括但不限于诸如自动匹配电路之类的主电路。应当理解，频率发生器可以是固定频率或可变频率。应当进一步理解的是，传感器333中的频率发生器可以对应于倍频器，该倍频器用于产生是其他电路系统使用的参考频率信号的倍数的频率，其他电路系统例如但不限于RF功率源301。
可以使用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现传感器333中的滤波器。应当理解，如本文所使用的术语滤波器包括单个滤波器元件或对应于多个滤波器元件的等效滤波器。在多种实现方式中，滤波器使2-60MHz范围内(例如但不限于13.56MHz)的频率信号衰减。在一类实现方式中，滤波器将100kHz至约1MHz范围内(例如但不限于400kHz)的频率信号衰减。在某些实现方式中，滤波器使VHF频带中的频率信号通过。该滤波器可以是带通滤波器，或者可以是高通滤波器。
应当理解，频率发生器的频率和主电路的频率的频率分离部分地基于滤波器的特性。例如，如果滤波器具有高Q值，则可以将频率发生器配置为小于主电路频率的10次谐波的频率。举另一示例而言，如果滤波器具有低Q值，则可以将频率发生器配置为大于主电路频率的10次谐波的频率。
应当注意，本文公开的电容传感器不限于传感器333内，也不限于测量用于RF调节器323的电容。应当理解，本文公开的电容传感器可以用于测量本文所述的多站等离子体反应器中各种部件的电容，并且也可用于测量其他装置中的电容。
每个站351包含与接地基座357配合工作的喷头353。所提供的功率和频率足以从工艺气体中产生等离子体，例如，每个站大约在50-6,000W的范围内。功率电平可能根据实现方式的不同而不同。RF功率经由喷头353连接到站处理区域，并且在施加RF功率时产生或维持等离子体。等离子体通过多种机制使材料沉积到衬底上。例如，等离子体可导致工艺气体分解并在衬底表面上反应。在所示的实现方式中，RF电流在基座357上接地，基座357连接至地331。在某些其他实现方式中，RF电流可以在室内的不同位置处接地，例如在喷头处接地。
先前描述的半导体工具可以用于等离子体平衡。在具有短循环持续时间的多循环沉积工艺中，例如在ALD和原子层蚀刻(ALE)中，等离子体平衡可能特别有益。在以下美国专利中进一步讨论了原子层蚀刻方法，在此通过引用将这些专利中的每一个的全部内容并入：名称为“ADSORPTION BASED MATERIAL REMOVAL PROCESS”的美国专利No.7,416,989；名称为“METHODS OF REMOVING SILICON NITRIDE AND OTHER MATERIALS DURINGFABRICATION OF CONTACTS”的美国专利No.7,977,249；名称为“MODULATING ETCHSELECTIVITY AND ETCH RATE OF SILICON NITRIDE THIN FILMS”的美国专利No.8,187,486；名称为“ATOMIC LAYER REMOVAL FOR HIGH ASPECT RATIO GAPFILL”的美国专利No.7,981,763；以及名称为“ATOMIC LAYER REMOVAL PROCESS WITH HIGHER ETCH AMOUNT”的美国专利No.8,058,179。
具有短的循环持续时间的多步骤沉积工艺的等离子体激活步骤可能是简短的。等离子体激活步骤的持续时间可以为约150毫秒或更短(例如，约50毫秒)。由于持续时间短，等离子体浓度的控制会影响工艺的均匀性。等离子体平衡可用于控制等离子体浓度。
图4A是利用RF频率调谐和RF功率参数调节的多站式沉积工艺的工艺流程图。图4A中描述的工艺可以适用于沉积工艺中的各种步骤，例如先前描述的ALD循环的步骤3。尽管在沉积过程的背景下讨论了该工艺，但是该工艺的要素可以应用于任何等离子体辅助的半导体处理。
在操作401中，提供衬底。可以将衬底提供给多站式工具中的一个或多个站。可以通过在站上装载衬底来提供衬底，或者由于先前的操作(例如来自先前的循环的操作)，衬底可能已经在站中。
在提供衬底之后，在操作403中形成气流并且将压力稳定在设定值。操作405开始RF功率的产生。RF功率可以是HFRF、LFRF或HFRF和LFRF两者。在操作405之前，电极(通常为喷头)与衬底之间的阻抗可能非常高，类似于开路的阻抗。在操作405中，可以产生RF功率并将其用来点燃等离子体。可以施加RF功率，使得阻抗的幅值在某电阻(例如50欧姆的电阻)下固定。可以以固定频率施加RF功率。固定频率可以是RF功率的预定频率。在某些其他实现方式中，在操作405中产生的RF功率的频率可以不与固定频率对应。在这样的实现方式中，操作405中的频率可以以各种方式(诸如通过算法、用户输入、来自沉积工艺的先前操作的反馈等)变化。在某些实现方式中，操作405可以持续有限的持续时间，例如少于5毫秒的时间段。
在等离子体已经被适当地点燃之后，该工艺可以继续至操作407。可以从操作407开始输送全功率。在沉积工艺步骤的剩余持续时间内重复操作407-419。因此，如果在ALD循环的步骤3中使用图4A的工艺，则重复操作407-419，直到步骤3结束。在操作407中，可以测量阻抗匹配电路中的可变电容器的电容。在图4A中描述的工艺中，处理站内的化学反应和环境条件的变化可能导致等离子体阻抗的变化，因此，监测和调整阻抗匹配电路中的电容可以有助于使等离子体的阻抗与RF功率源的阻抗(例如50欧姆)匹配。阻抗匹配电路中的可变电容器的电容可以通过本文在本公开中其他地方描述的传感器来测量。
在操作408中，可以根据在步骤407中测得的电容来调谐阻抗匹配电路。半导体处理工具的某些实现方式可以包括控制器和相关联的指令，以基于检测到的电容来调谐阻抗匹配。指令可以基于曲线图，可以根据公式，或者其他计算所需阻抗匹配的方法。例如，除了RF功率频率调谐之外或代替RF功率频率调谐，还可以调谐阻抗匹配，使得阻抗的相位尽可能接近零值。当在半导体处理期间阻抗改变时，可以在操作408中相应地调整阻抗匹配。在某些实现方式中，可以将电容作为每个站处的电容的平均值测量。其他实现方式可以包括测量在每个单独的站处的电容的能力。如前所述，由于阻抗变化的可能性，操作407和408被连续执行直到沉积工艺步骤结束。
在操作409，可以在每个站处测量RF功率参数以确定站之间的变化。可以在等离子体于站中产生并反映每个站中的动态阻抗之后测量RF功率参数。该参数可以是电压、电流、电容、阻抗、相位、负载功率、传递到站的功率或这些的任何组合。
在操作411中，可以将RF功率参数测量结果与每个站的设定值进行比较。在RF功率平衡的某些实现方式中，对于沉积工艺的每个循环，设定值可以相同。在其他实现方式中，设定值可以在沉积工艺的循环之间变化。例如，设定值可以是传递给每个站的测得的功率的平均值。在其他实现方式中，设定值在每个站可以不同。可以在本地控制器、用于RF调节器的中央控制器或在整个工具的系统控制装置处执行该比较。
传送到共享公共RF源的所有站的总RF功率取决于RF发生器的功率设定值、等离子体负载的阻抗和RF网络的阻抗。射频调节器主要影响站与站之间的功率分配。调节器对总功率的影响通常是次要的。在某些情况下，根据所使用的RF调节器的类型，一个站的RF功率减小会增大其他站的RF功率。在这些情况下，控制器可以考虑到站与站之间的RF功率相互作用来确定调整，或者简单地重复调节多次，直到测量值在设定值的阈值裕量之内。
在某些情况下，需要绝对RF功率电平。在这种情况下，可以在每个站测量射频功率，然后执行两次调整。例如，首先，改变发生器输出端的总功率以匹配站设定值的总和。第二，调谐站的RF调节器以根据设定值分配功率。调整顺序(总功率与分配功率的关系)可以颠倒。重复该过程，直到功率分配在设定值的阈值裕量之内。
在操作413中，可以将所测得的RF功率参数分布与一个或多个设定值进行比较。如果该差高于阈值，则可以在操作415处确定每个站的调节器改变。所需的调节器改变可以逐站变化。某些站可能根本不需要调节器改变，而其他工作站可能需要调节器改变。该调节器改变可以由RF控制器或另一控制器确定。注意，要调整的参数或RF特性可能与测得的RF功率参数不同。在一示例中，可以测量RF功率并且调整电容或阻抗匹配。
可以在操作417中应用所需的调节器改变来调节站的RF特性。在某些实现方式中，可以在操作417中通过调节器改变量来调节站阻抗匹配。然后，可以从操作407开始，再次测量用于阻抗匹配的电容，并且阻抗匹配的调节循环可以继续，直到沉积工艺已经完成。
如果在操作411中测量并在操作413中进行比较的功率参数在可接受的范围内，则半导体处理在操作419中继续。该工艺然后可以从操作407开始继续直到沉积工艺完成。尽管本公开中的某些示例性实现方式的描述是在沉积工艺的背景下进行的，但是应当理解，对于所公开的电容测量技术而言，除了沉积以外或代替沉积，还考虑其他半导体处理操作，其包括但不限于蚀刻、剥离或清洁衬底上的薄膜。还应当理解，所公开的电容测量技术有助于在多个半导体处理站处提供均匀和/或可重复的工艺条件(例如，RF功率等)以用于半导体处理操作(例如，沉积、蚀刻、剥离、清洁等)，从而提高了半导体制造的成品率。
在多种实现方式中，操作序列407-419可以以不同顺序布置。例如，可以在操作407之前执行操作409(可能还有操作409-419)。在其他实现方式中，可以与操作409-419同时执行操作407-408。在其他实现方式中，可以在调谐和调节操作408和411-419之前执行测量操作407和409。
在功率平衡的情况下，出于至少两个原因，可能需要在处理期间进行连续的RF功率控制。一种可能性是遵循故意的RF功率曲线。在处理序列中，设定值可能随时间变化。当设定值变化时，RF调节器可用于维持特定的功率分配。在另一种可能性中，站的RF功率在处理过程中可能发生漂移，并且需要根据动态反馈进行调整。
在某些实现方式中，半导体加工操作可以在单个多站式反应器中包括多个不同的沉积工艺。多种不同的沉积工艺会沉积不同的材料，特别是与下伏的衬底接触的材料层，例如阻挡层或成核层，成核层顶部的主体层，主体层顶部的覆盖层等。这些单独的层可以具有相对相似(或不同)的成分。在某些情况下，不同的沉积工艺可能使用不同的工艺气体。当半导体处理操作具有多个不同的沉积工艺时，通常将不同的配方用于不同的沉积工艺。在这种情况下，可以将各个站的不同RF功率参数设定值用于不同配方。在某些实现方式中，设定值的差异将导致针对不同配方的初始调节器设置之间的差异。这种初始调节剂设置可以包含在沉积工艺的配方中或可以是该配方的一部分。不同沉积工艺的不同配方可以反映出不同工艺的初始调节器设置的变化。在这种情况下，可以通过先前的模拟或测试结果来确定单独的工艺的初始调节器设置。在某些实现方式中，对于单个的配方，首先生成并分配给站的RF功率频率可以处于不同的每个站的功率设置。在这样的实现方式中，可以根据本文描述的技术在沉积过程期间进一步调节RF调节器。在某些实施方案中，初始调节器位置可以是调节器位置，当在多个循环上执行沉积工艺时，该调节器位置被计算为导致最小量的RF调节器调谐。
图4B是利用阻抗匹配调谐的多站式沉积工艺的工艺流程图。图4B类似于图4A，然而，尽管图4A描述了在沉积工艺期间利用阻抗匹配调谐和RF功率参数调节两者的工艺，但是图4B描述了在沉积工艺期间仅利用阻抗匹配调谐的工艺。
图4B的工艺流程图可以是用于利用阻抗匹配调谐的沉积工艺的工艺。某些实现方式可以将工艺4B中所示的工艺用于包括多个不同沉积工艺的半导体处理操作的单个沉积工艺。如本文所述，多种不同的沉积工艺可以沉积不同的材料。在其他实施方案中，仅使用单个沉积工艺。无论哪种方式，站与站之间的RF功率调节都是固定的，并且可以在沉积工艺之前进行设置。通常，该工艺不使用RF功率参数的反馈来确定沉积期间的适当RF功率调节。
在图4B的工艺流程图420中，操作421和423分别类似于图4A的操作401和403。在图4B的操作425中，确定用于多个站的RF调节。在产生RF功率和处理衬底之前，确定用于多个站的RF调节。可以通过历史数据、计算或反复试验来确定RF调节。
在操作425中已经执行了RF调节之后，工艺可以进行到操作427。操作427、429和431分别类似于图4A的操作405、407和408。在操作433中，在每个站处理当前的循环，然后对该工艺重复所期望的循环数。在所期望的循环数中的每个期间，重复操作427、429和431，使得根据所测量的阻抗的要求连续调谐阻抗匹配。阻抗匹配和/或RF功率频率可以根据本文在本公开的其他地方描述的技术进行调谐。
在2012年10月9日授权的美国专利No.8,282,983中描述了用于多站式半导体处理装置的功率平衡的各种其他配置和装置，出于此目的，该专利通过引用整体并入本文。

Claims (31)

1.一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：
a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；
b)将包括第一目标频率的RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据配置为减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；
c)调谐用于被包括在所述多个站中的第一站的阻抗匹配电路，同时通过以下方式将RF功率分配给所述第一站：
i)在不将电容器与所述阻抗匹配电路断开的情况下，测量所述阻抗匹配电路中的所述电容器的电容；以及
ii)根据(i)中所测得的所述电容和所述RF功率参数，调节所述电容器的电容；以及
d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，i)包括：
aa)产生包括高于在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率的第一频率的第一信号；
bb)在所述电容器处对信号滤波，在所述电容器处的所述信号响应于至少所述第一信号和所分配的所述RF功率产生；
cc)测量经滤波的所述信号；以及
dd)将所测得的经滤波的所述信号转换为所述电容器的所测量的电容值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述滤波包括以比所述第一目标频率的10次谐波频率大的频率为中心的通带，并且所述滤波包括阻带，所述阻带包括在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。
7.根据权利要求3所述的方法，其中：
aa)包括使用配置在所述第一频率(ω)下的固定频率振荡器生成作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述固定频率振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电阻(R)；以及
dd)包括部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)将所测得的经滤波的所述信号(Vout)转换为所测量的所述电容值(C)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。
8.根据权利要求3所述的方法，其中：
aa)包括使用变频振荡器产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述变频振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电感(L)，所述变频振荡器被配置为扫描包括所述电容器和所述电感的谐振频率(fo＝ωo/2π)的频率范围；
cc)包括使用所测得的经滤波的所述信号来确定所述谐振频率；以及
dd)包括部分基于所述谐振频率(fo＝ωo/2π)和所述电感(L)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中fo＝ωo/2π＝1/2πsqrt(LC)。
9.根据权利要求3所述的方法，其中：
aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出至少通过各自都与所述电容器串联的第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)耦合到所述电容器的第一端子，所述振荡器的输出还至少通过与所述电容器串联的第三阻抗(z3)耦合到所述电容器的第二端子；
cc)包括在耦合所述第一阻抗(z1)、所述第二阻抗(z2)和所述第三阻抗(z3)的节点处测量作为所测得的经滤波的所述信号的电流或电压，其中所测得的经滤波的所述信号表示以下两者之间的不平衡：
包括所述第一阻抗(z1)和所述第二阻抗(z2)的第一阻抗组合和包括所述第三阻抗(z3)和所述电容器的阻抗(zC)的第二阻抗组合；以及
dd)包括部分地基于比值z1/z2＝z3/zC将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的电容值(C)，其中zC＝1/jωC。
10.根据权利要求3所述的方法，其中：
aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出耦合到参考电容器(Cref)，并且当所述交流电压将所述参考电容器充电至参考电压(Vref)时，将所述参考电容器连接成与所述电容器电并联；
cc)包括在所述第一频率(ω)下测量作为所测得的经滤波的所述信号的与所述参考电容器和所述电容器的电并联组合中的电荷相对应的电压；以及
dd)包括部分基于C＝Cref(Vref/Vout-1)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)。
11.根据权利要求3所述的方法，其中：
aa)包括使用电流源在所述电容器的第一端子处以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电流(Iin)，所述电流源的输出耦合至用于测量电压(V)的电压测量接口；
cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的与在所述电容器的第二端子处的电流相对应的经滤波的电流(I)；以及
dd)包括部分基于经滤波的所述电流(I)和在所述电压测量接口处的所测量的所述电压的变化率(dV/dt)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中I＝C dV/dt。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
aa)包括使用计时器电路产生计时器信号，其中使用第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和所述电容器的电容(C)来配置计时器频率(f)；
cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的在一定时间段内的计时器脉冲计数以用于确定所述计时器频率(f)；以及
dd)包括部分基于所确定的所述计时器频率将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中f＝1/(C×(R1+2×R2)×ln2)。
13.根据权利要求3所述的方法，其中，示波器被用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器两端的电压降。
14.根据权利要求3所述的方法，其中，电感(L)、电容(C)和电阻(R)仪表(LCR仪表)用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器的所述电容，或矢量网络分析仪用于在第一频率(ω)下测量所述电容器的阻抗。
15.一种用于等离子体辅助的半导体处理的装置，所述装置包括：
多个站，其中所述站中的每一个包括至少一个晶片支撑件并且被配置为接收至少一个衬底，并且其中所述多个站在处理室内；
电容传感器；
一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器和所述电容传感器通信连接，并且所述控制器被配置为：
a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；
b)将包括第一目标频率的RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据配置为减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；
c)调谐用于被包括在所述多个站中的第一站的阻抗匹配电路，同时通过以下方式将RF功率分配给所述第一站：
i)使用所述电容传感器在不将电容器与所述阻抗匹配电路断开的情况下，测量所述阻抗匹配电路中的所述电容器的电容；以及
ii)根据(i)中所测得的所述电容和所述RF功率参数，调节所述电容器的电容；以及
d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，i)包括：
aa)产生包括高于在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率的第一频率的第一信号；
bb)在所述电容器处对信号滤波，在所述电容器处的所述信号响应于至少所述第一信号和所分配的所述RF功率产生；
cc)测量经滤波的所述信号；以及
dd)将所测得的经滤波的所述信号转换为所述电容器的所测量的电容值。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述滤波包括以比所述第一目标频率的10次谐波频率大的频率为中心的通带，并且所述滤波包括阻带，所述阻带包括在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。
21.根据权利要求17所述的装置，其中：
aa)包括使用配置在所述第一频率(ω)下的固定频率振荡器生成作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述固定频率振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电阻(R)；以及
dd)包括部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)将所测得的经滤波的所述信号(Vout)转换为所测量的所述电容值(C)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。
22.根据权利要求17所述的装置，其中：
aa)包括使用变频振荡器产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述变频振荡器的输出耦合到与所述电容器串联的电感(L)，所述变频振荡器被配置为扫描包括所述电容器和所述电感的谐振频率(fo＝ωo/2π)的频率范围；
cc)包括使用所测得的经滤波的所述信号来确定所述谐振频率；以及
dd)包括部分基于所述谐振频率(fo＝ωo/2π)和所述电感(L)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中fo＝ωo/2π＝1/2πsqrt(LC)。
23.根据权利要求17所述的装置，其中：
aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出至少通过各自都与所述电容器串联的第一阻抗(z1)和第二阻抗(z2)耦合到所述电容器的第一端子，所述振荡器的输出还至少通过与所述电容器串联的第三阻抗(z3)耦合到所述电容器的第二端子；
cc)包括在耦合所述第一阻抗(z1)、所述第二阻抗(z2)和所述第三阻抗(z3)的节点处测量作为所测得的经滤波的所述信号的电流或电压，其中所测得的经滤波的所述信号表示以下两者之间的不平衡：
包括所述第一阻抗(z1)和所述第二阻抗(z2)的第一阻抗组合和包括所述第三阻抗(z3)和所述电容器的阻抗(zC)的第二阻抗组合；以及
dd)包括部分地基于比值z1/z2＝z3/zC将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的电容值(C)，其中zC＝1/jωC。
24.根据权利要求17所述的装置，其中：
aa)包括使用振荡器以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电压(Vin)，所述振荡器的输出耦合到参考电容器(Cref)，并且当所述交流电压将所述参考电容器充电至参考电压(Vref)时，将所述参考电容器连接成与所述电容器电并联；
cc)包括在所述第一频率(ω)下测量作为所测得的经滤波的所述信号的与所述参考电容器和所述电容器的电并联组合中的电荷相对应的电压；以及
dd)包括部分基于C＝Cref(Vref/Vout-1)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)。
25.根据权利要求17所述的装置，其中：
aa)包括使用电流源在所述电容器的第一端子处以所述第一频率(ω)产生作为所述第一信号的交流电流(Iin)，所述电流源的输出耦合至用于测量电压(V)的电压测量接口；
cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的与在所述电容器的第二端子处的电流相对应的经滤波的电流(I)；以及
dd)包括部分基于经滤波的所述电流(I)和在所述电压测量接口处的所测量的所述电压的变化率(dV/dt)将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中I＝C dV/dt。
26.根据权利要求25所述的装置，其中：
aa)包括使用计时器电路产生计时器信号，其中使用第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和所述电容器的电容(C)来配置计时器频率(f)；
cc)包括测量作为所测得的经滤波的所述信号的在一定时间段内的计时器脉冲计数以用于确定所述计时器频率(f)；以及
dd)包括部分基于所确定的所述计时器频率将所测得的经滤波的所述信号转换为所测量的所述电容值(C)，其中f＝1/(C×(R1+2×R2)×ln2)。
27.根据权利要求17所述的装置，其中，示波器被用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器两端的电压降。
28.根据权利要求17所述的装置，其中，电感(L)、电容(C)和电阻(R)仪表(LCR仪表)用于在所述第一频率(ω)下测量所述电容器的所述电容，或矢量网络分析仪用于在第一频率(ω)下测量所述电容器的阻抗。
29.一种用于在不将电容器与用于分配在第一目标频率下的RF功率的电路断开的情况下测量所述电容器的电容的装置，该装置包括：
包括通带的滤波器，所述通带包括比所述第一目标频率的10次谐波频率大的第一频率，所述滤波器还具有包括所述第一目标频率的阻带；
振荡器，其用于在所述第一频率(ω)下产生交流电压(Vin)；
电阻(R)，其中，所述振荡器的输出耦合至所述电阻(R)的第一端子，并且所述电阻(R)的第二端子耦合至与所述电容器串联电耦合的所述滤波器；以及
电压测量接口，其用于测量所述电阻(R)的所述第二端子处的经滤波的信号(Vout)，其中，所述电容器的所测量的电容值(C)部分基于所述电阻(R)、所述第一频率(ω)和所述交流电压(Vin)，其中Vout/Vin＝1/(1+jωRC)。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，在所分配的RF功率中的所述第一目标频率为约13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz或100MHz。
31.根据权利要求29所述的装置，其中，在所分配的所述RF功率中的所述第一目标频率为约400kHz。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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