[发明专利]具有双平衡线性混频器的射频检测器及相应的操作方法

说明书

提供RF检测器，并且其包括LO路径和RF路径、混频器和滤波器。LO路径包括第一缓冲器和正弦波至方波转换器。第一缓冲器接收第一RF信号，该第一RF信号基于由RF检测器接收的RF输入信号。在衬底处理系统内检测RF输入信号。正弦波至方波转换器将第一RF信号的正弦波转换为方波，并输出具有方波的LO信号。RF路径包括接收第二RF信号并输出RF输出信号的第二缓冲器。第二RF信号基于RF输入信号。混频器根据LO和RF输出信号产生IF信号。滤波器对IF信号进行滤波以产生DC信号，该DC信号代表第二RF信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月13日提交的美国专利申请No.15/405,913的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及射频检测器。

背景技术

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。目前所署名的发明人的工作，在该背景技术部分以及本说明书的在申请时不会以其他方式被认为是现有技术的方面中描述的程度上，既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。

在半导体器件的处理和制造过程中通常使用电离气体或等离子体。例如，等离子体可用于从诸如半导体晶片之类的衬底蚀刻或去除材料，以及将材料溅射或沉积到衬底上。产生用于制备或制造工艺中的等离子体通常开始于将工艺气体引入处理室。衬底设置在处理室中的衬底支撑件上，例如静电卡盘或基座上。

处理室可包括变压器耦合等离子体(TCP)线圈。由电源提供的射频(RF)信号被提供给TCP线圈。由诸如陶瓷之类的材料构成的电介质窗结合到处理室的上表面中。电介质窗使得来自TCP线圈的RF信号能传输到处理室的内部。RF信号激发处理室内的气体分子以产生等离子体。

偏置RF电源向衬底支撑件提供偏置RF信号。偏置RF信号可用于增加直流(DC)偏置和/或DC鞘电势，以增加带电粒子撞击衬底所使用的能量。偏置RF信号的变化产生衬底上的DC偏压和/或DC鞘电势的相应变化，从而影响工艺特性。

拾取设备可以附接到衬底支撑件上并且用于检测衬底支撑件处的RF输入信号。RF检测器连接到拾取设备并检测RF输入信号。可以基于检测到的RF输入信号来调整偏置RF信号，例如，以最小化衬底处的DC偏置和/或DC鞘电势的变化。

发明内容

一种射频检测器包括本地振荡器路径、射频路径、混频器和滤波器。本地振荡器路径包括第一缓冲器和正弦波至方波转换器。第一缓冲器用于接收第一射频信号，其中所述第一射频信号基于由所述射频检测器接收的射频输入信号，并且其中所述射频输入信号由在衬底处理系统中的所述射频检测器检测。正弦波至方波转换器用于将第一射频信号的正弦波转换为方波，并输出具有所述方波的本地振荡器信号。射频路径包括第二缓冲器，其中所述第二缓冲器用于接收第二射频信号并输出射频输出信号，并且其中所述第二射频信号基于所述射频输入信号。混频器用于基于所述本地振荡器信号和所述射频输出信号产生中间频率信号。滤波器用于对所述中间频率信号进行滤波，以产生第一直流信号，其中第一直流信号代表所述第二射频信号。

在其他特征中，提供了一种操作射频检测器的方法。所述射频检测器包括本地振荡器路径、射频路径、混频器和滤波器，其中所述本地振荡器路径包括第一缓冲器和正弦波至方波转换器，并且其中所述射频路径包括第二缓冲器。该方法包括：检测衬底处理系统内的射频输入信号；在所述第一缓冲器处接收第一射频信号，其中所述第一射频信号基于所述射频输入信号；经由所述正弦波至方波转换器将所述第一射频信号的正弦波转换为方波，并输出具有所述方波的本地振荡器信号。该方法还包括：在所述第二缓冲器处接收第二射频信号并输出射频输出信号，其中所述第二射频信号基于所述射频输入信号；基于所述本地振荡器信号和所述射频输出信号，经由所述混频器产生中间频率信号；并且经由所述滤波器对所述中间频率信号进行滤波以产生直流信号，其中所述直流信号代表所述第二射频信号。