[发明专利]具有静电卡盘电压反馈控制的双偏置频率等离子体反应器

权利要求书

1.一种等离子体反应器，包括：

真空室和所述室内用于支持要处理的晶片的静电卡盘，以及静电卡盘供应电压源；

用于将处理气体供应到所述室内的处理气体入口；

等离子体射频偏置功率供应和射频功率路径，所述射频功率路径具有耦合到所述等离子体射频偏置功率供应的输入端和耦合到所述晶片的支撑基座的输出端，以及提供代表所述射频功率路径的输入端附近处的测量电压和测量电流的测量信号的传感器电路；

用于提供晶片电压信号的处理器，所述晶片电压信号是所述测量电压和所述测量电流分别乘上第一系数和第二系数的加和，所述晶片电压信号代表所述晶片的支撑基座上支撑的晶片上的电压；以及

控制所述静电卡盘的直流供应电压以管理钳制电压的反馈控制回路，所述钳制电压包括所述晶片电压的直流分量和所述静电卡盘的所述供应电压源的电压之间的差。

2.如权利要求1所述的反应器，其中所述反馈控制回路使所述钳制电压和目标钳制电压之间的差最小。

3.如权利要求2所述的反应器，还包括用于根据期望晶片温度选择所述目标钳制电压的控制器。

4.如权利要求1所述的反应器，其中所述射频功率路径包括同轴传输线，并且所述第一系数和第二系数分别包括对应于所述同轴传输线的传输线方程的电压系数和电流系数。

5.如权利要求4所述的反应器，其中：

所述晶片的支撑基座包括耦合到所述同轴传输线的输出端的导电栅格；

所述加和被在所述处理器内乘上校正因子，所述校正因子包括栅格到晶片阻抗Z_wafer和栅格到地阻抗Z_grid之间的比。

6.如权利要求5所述的反应器，其中所述处理器包括用于生成所述电压系数和所述电流系数的传输线变换处理器、用于生成所述栅格到地阻抗Z_grid的栅格到地变换处理器和用于生成所述栅格到晶片阻抗Z_wafer的栅格到晶片变换处理器。

7.一种等离子体反应器，包括：

真空室和所述室内用于晶片支持的支撑；

用于将处理气体供应到所述室内的处理气体入口；

用于供应分别包括第一频率分量f(1)和第二频率分量f(2)的射频偏置功率的等离子体射频偏置功率供应，以及具有耦合到所述等离子体射频偏置功率供应的输入端和耦合到所述晶片的支撑基座的输出端的射频功率路径，以及提供代表所述射频功率路径的输入端附近处的测量电压的第一频率分量和第二频率分量以及测量电流的第一频率分量和第二频率分量的测量信号的传感器电路；

用于提供晶片电压信号的第一频率分量和第二频率分量的处理器，所述晶片电压信号的第一频率分量和第二频率分量分别是所述测量电压和测量电流的第一频率分量分别乘上第一系数和第二系数的第一加和和所述测量电压和测量电流的第二频率分量分别乘上第三系数和第四系数的第二加和；以及

用于通过利用校正因子组合所述晶片电压的所述第一频率分量和第二频率分量的直流分量来生成直流晶片电压的处理器，所述校正因子包括被升高到选定功率并且乘上选定系数的所述晶片电压的所述第一分量和第二分量的所述直流分量的乘积。

8.如权利要求7所述的反应器，其中所述选定功率约为0.5，所述选定系数约为0.3。

9.如权利要求7所述的反应器，其中所述选定功率约为0.43，所述选定系数约为1。

10.如权利要求7所述的反应器，其中所述晶片支撑包括静电卡盘和连接到所述静电卡盘的直流供应电压源，所述反应器还包括：

控制所述静电卡盘的所述直流供应电压源以管理钳制电压的反馈控制回路，所述钳制电压包括所述直流晶片电压和所述静电卡盘的所述直流供应电压的电压之间的差。

11.如权利要求10所述的反应器，其中所述反馈控制回路使所述钳制电压和目标钳制电压之间的差最小。

12.如权利要求11所述的反应器，还包括用于根据期望晶片温度选择所述目标钳制电压的控制器。