[发明专利]用于包含射频传感器和相应锁相放大器的衬底处理装置的RF计量系统

说明书

提供了一种RF控制电路，并且其包括控制器、分配器和RF传感器。控制器选择RF，它是参考LO信号的频率。分配器接收在衬底处理室中检测到的第一RF信号，并输出第二RF信号。第一RF信号由RF产生器产生并提供给衬底处理室。该RF传感器包括锁相放大器，该锁相放大器包括：接收第二RF信号的RF路径；接收参考LO信号的LO路径；第一混频器，其基于第二RF信号和参考LO信号产生IF信号；以及过滤IF信号的滤波器。控制器基于滤波后的IF信号产生控制信号，并将控制信号发送至RF产生器以调节第一RF信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月15日提交的美国实用专利申请No.15/922,172的优先权，该申请与美国专利No.9,805,919相关。以上引用的申请和专利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总体上呈现本公开的背景的目的。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介电窗结合到处理室的上表面中。介电窗使得来自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信号可用于增大直流(DC)偏置和/或DC鞘电位，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偏置和/或DC鞘电位的相应变化，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输入信号来调节偏置RF信号，例如，以最小化衬底处的DC偏置和/或DC鞘电位的变化。

发明内容

提供一种RF控制电路，其包括控制器、分配器和第一RF传感器。控制器被配置为选择参考频率。所述参考频率为第一参考本地振荡器(LO)信号的频率。所述分配器被配置为接收在衬底处理室中检测到的第一RF信号，并分配所述第一RF信号以输出第二RF信号。所述第一RF信号由第一RF产生器产生并提供给所述衬底处理室。第一RF传感器包括锁相放大器。所述锁相放大器包括：被配置为接收所述第二RF信号的RF路径；LO路径，其被配置为接收由所述第一RF产生器或所述控制器产生的所述第一参考LO信号；第一混频器，其被配置为基于所述第二RF信号和所述第一参考LO信号产生第一中频(IF)信号；以及滤波器，其用于对所述第一IF信号进行滤波。所述控制器被配置为基于滤波后的所述第一IF信号产生控制信号，并将该控制信号传输至所述第一RF产生器以调节所述第一RF信号。

在其他特征中，包括正弦波-方波转换器，并且其被配置为将所述第二RF信号的正弦波转换为方波。在其他特征中，包括电流放大器，并且其被配置为放大所述正弦波-方波转换器的输出。所述正弦波-方波转换器的输出被提供给所述第一混频器。