[发明专利]用于监测开关模式离子能量分布系统的故障、异常和其它特性的系统和方法

权利要求书

1.一种用于监测等离子体处理腔的系统，所述系统包括：

被配置为包含等离子体的等离子体处理腔；

衬底支撑件，其被置于所述等离子体处理腔内并且被设置为支撑衬底；

离子能量控制部分，所述离子能量控制部分响应于指示所述衬底的表面处的期望的离子能量分布的至少一个离子能量分布设定而提供至少一个离子能量控制信号；

耦合到所述衬底支撑件和所述离子能量控制部分的开关模式电源，所述开关模式电源包括被配置为向所述衬底施加作为周期性电压函数的功率的一个或多个开关部件；

耦合到所述衬底支撑件的离子电流补偿部件，所述离子电流补偿部件将离子补偿电流添加到所述周期性电压函数，以形成修正周期性电压函数；以及

耦合到所述衬底支撑件的控制器，所述控制器根据所述离子补偿电流来确定所述等离子体处理腔中的离子电流并且将所述离子电流与参考电流波形进行比较。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器将所述修正周期性电压函数与参考电压波形进行比较。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器在所述等离子体处理腔内部无探头的情况下识别所述等离子体处理腔的操作特性。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器在所述等离子体处理腔内部无探头的情况下识别等离子体源的操作特性，所述等离子体源被配置为点燃并维持所述等离子体。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于所述离子电流来确定鞘层电容。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器还被配置为确定从由以下项构成的组中选择的其它等离子体参数：Debye鞘层距离、等离子体密度、所述等离子体中的离子的有效质量、以及所述等离子体中的离子的离子能量。

7.一种用于监测等离子体处理腔和相关联的系统的系统，所述系统包括：

电气节点，其被配置为用于耦合到所述等离子体处理腔的衬底支撑件并且用于向所述衬底支撑件提供修正周期性电压函数，其中，所述修正周期性电压函数包括由离子补偿电流所修正的周期性电压函数；

被配置为向所述电气节点提供所述周期性电压函数的开关模式电源；

被配置为向所述电气节点提供所述离子补偿电流的离子电流补偿部件；

控制器，其被配置为对所述电气节点处的电压进行两次或更多次采样并且基于在所述电气节点处采样的所述电压来确定所述等离子体处理腔中的离子电流。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述修正周期性电压函数的连续周期实质上相同。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述修正周期性电压函数包括脉冲、以及所述脉冲之间的部分，并且其中，电压阶跃ΔV对应于所述等离子体处理腔中的离子能量，并且所述脉冲之间的所述部分的斜率对应于所述等离子体中的离子的离子能量分布函数。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置为以高到足以分辨所述脉冲、以及所述脉冲之间的所述部分的采样率来进行采样。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述采样是在大于400kHz的采样率下进行的。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器确定所述脉冲之间的所述部分的斜率。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器确定所述斜率的标准偏差。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器针对所述修正周期性电压函数的每个周期确定所述电压阶跃ΔV。

15.一种用于监测等离子体处理腔和相关联的系统的方法，所述方法包括：

向所述等离子体处理腔的衬底支撑件提供修正周期性电压函数；

对所述修正周期性电压函数的至少一部分进行采样以产生电压数据；

将所述电压数据与参考波形的至少一部分进行比较；以及

基于所述比较，识别所述电压数据与所述参考波形的所述至少一部分之间的至少一个差别，以表征所述等离子体处理腔和相关联的系统的操作。