專利名稱：用于等離子體rf源的度量的多速率處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及采用頻率可調(diào)節(jié)源的RF等離子體系統(tǒng)，特別涉及跟蹤RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率和有效地除去不必要的頻率成份的多速率信號(hào)處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，等離子體蝕刻已經(jīng)變?yōu)橹圃彀雽?dǎo)體集成電路的一個(gè)不可分割的部分。實(shí)際上，蝕刻器通常在需要相關(guān)直角邊緣時(shí)被用于半導(dǎo)體處理中。例如，當(dāng)蝕刻MOS晶體管的多晶硅柵極時(shí)，鉆蝕該多晶硅可能對該半導(dǎo)體的操作造成不良影響。當(dāng)使用液體蝕刻方法時(shí)通常會(huì)遇到鉆蝕的情況。結(jié)果，涉及例如等離子體蝕刻這樣的其他蝕刻技術(shù)。使用由電場加速的離子的等離子體蝕刻傾向于僅僅蝕刻水平暴露的表面，因此避免鉆蝕。
為了有效地執(zhí)行等離子體蝕刻處理(以及任何其他等離子體處理)，非常希望精確地控制傳送到該等離子體腔的功率?？刂圃摴β实膰?yán)格必要條件隨著蝕刻處理的復(fù)雜度增加而發(fā)展。結(jié)果，各種控制技術(shù)被用于監(jiān)視實(shí)際傳送到該等離子體腔的功率。
由于多個(gè)原因，常規(guī)的控制方法不能夠滿足等離子體處理的不斷增加的嚴(yán)格容限必要條件。一個(gè)特殊的原因是傳送到等離子體腔的RF功率一般包括多個(gè)基頻以及相對應(yīng)的諧波。例如，施加到該等離子體腔的電壓可以具有在2MHz和27MHz處的基頻，其中2MHz信號(hào)包括在4MHz、6MHz、8MHz等等處的諧波。另外，27MHz信號(hào)可以包括在25MHz、23MHz等等處的互調(diào)制分量。這是重要的，因?yàn)殛P(guān)于由該來源所傳送的能量的認(rèn)識(shí)可能被諧波或者互調(diào)制分量所歪曲，因此為了精確測量需要限制或消除這些頻率。多速率處理具有大的處理增益，以大大地減小不必要的頻率成份。處理增益是消除頻帶外噪聲。這出現(xiàn)在所需的頻率占用比輸入信號(hào)更少的帶寬的情況。
本發(fā)明提供一種多速率信號(hào)處理技術(shù)，其跟蹤RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率，從而有效地從所需的頻率除去不必要的頻率成份。該方法大大地放寬了在傳感器和信號(hào)處理單元之間的任何濾波元件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。該方法還具有增加精度和減小占用面積的立竿見影的優(yōu)點(diǎn)。該方法還適用于各種RF傳感器。
本發(fā)明對于采用頻率可調(diào)節(jié)的來源的RF等離子體系統(tǒng)來說也是重要的。在頻率可調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的RF發(fā)生器調(diào)節(jié)其頻率，以使得功率傳輸最大化。當(dāng)該頻率被調(diào)節(jié)時(shí)，該度量的帶通區(qū)域必須為該調(diào)諧頻率相應(yīng)地移動(dòng)，以通過所需的頻率并且除去其他頻率。本發(fā)明連貫地跟蹤該RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率。
本發(fā)明的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)在利用多RF頻率源的等離子體系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。在多RF頻率源中，通常互調(diào)制分量存在于該度量電路的頻帶中。當(dāng)該高頻RF源帶寬的度量大于該頻率源的互調(diào)制分量時(shí)，將得到該結(jié)果。一個(gè)多速率處理方案對頻帶外信號(hào)提供大的衰減，以消除這些互調(diào)制分量對度量精度的影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種RF發(fā)生器被提供用于一個(gè)RF等離子體系統(tǒng)中。該RF發(fā)生器包括在一個(gè)調(diào)諧頻率上產(chǎn)生RF功率信號(hào)的功率源；適合于檢測該RF功率信號(hào)并且產(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)的傳感器單元，該模擬信號(hào)包括所需的頻率成份和多個(gè)干擾頻率成份；以及適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)頻帶限制在一個(gè)預(yù)定帶寬內(nèi)的傳感器信號(hào)處理單元，其中該預(yù)定帶寬通過所需的頻率成份，并且排除干擾的頻率成份。該傳感器信號(hào)處理單元最好在該數(shù)字域上實(shí)現(xiàn)。
為了更加完整地理解本發(fā)明、其目的和優(yōu)點(diǎn)，可以參考下文的說明書和附圖。


圖1為示意的單源RF等離子體系統(tǒng)的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明用于傳感器信號(hào)處理單元的示意硬件構(gòu)架的示意圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明用于傳感器信號(hào)處理單元的優(yōu)選信號(hào)處理技術(shù)的方框圖；圖4為在本發(fā)明的傳感器信號(hào)處理單元中用于實(shí)現(xiàn)抽取處理的常規(guī)抽取器方案的方框圖；圖5為在本發(fā)明的傳感器信號(hào)處理單元中可以用于實(shí)現(xiàn)該抽取處理的級聯(lián)積分器梳狀濾波器的方框圖；以及圖6為示出對于各種抽取因子的級聯(lián)積分器梳狀濾波器的頻率響應(yīng)的示意圖。
具體實(shí)施例在圖1中示出一個(gè)示意單源RF等離子體系統(tǒng)10。如本領(lǐng)域所公知，該RF等離子體系統(tǒng)10包括RF發(fā)生器12、匹配網(wǎng)絡(luò)14和等離子體腔16。盡管在下文的描述參照一種單源系統(tǒng)，但是容易理解本發(fā)明的廣義方面可以應(yīng)用于具有兩個(gè)或多個(gè)RF發(fā)生器的RF等離子體系統(tǒng)。
該RF發(fā)生器12進(jìn)一步包括RF功率源22、RF傳感器24和傳感器信號(hào)處理單元26。在操作中，RF功率源22被操作，以產(chǎn)生RF功率信號(hào)，其通過匹配網(wǎng)絡(luò)14輸出到等離子體腔16。應(yīng)當(dāng)知道，僅僅發(fā)生器的主要部件被討論，但是需要其他已知的部件來實(shí)現(xiàn)該發(fā)生器。
一種RF傳感器24被置于RF功率源22和匹配網(wǎng)絡(luò)之間，以檢測由RF功率源22輸出的RF功率信號(hào)。該RF傳感器24通?？捎糜诋a(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)，其接著被用作為對RF功率源22的控制信號(hào)。在一個(gè)示意實(shí)施例中，RF傳感器24包括電壓探針和電流探針，使得傳感器輸出分別代表RF線電壓和RF線電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，該RF傳感器可以被定義為方向傳感器，其輸出對應(yīng)于正向功率和被反射功率。在任何一種情況中，來自RF傳感器24的兩個(gè)輸出信號(hào)最好用作為到傳感器信號(hào)處理單元26的輸入。該傳感器輸出通過50歐姆傳輸線路連接到傳感器信號(hào)處理單元26。傳輸線路被根據(jù)如下原則而任意提供通過仔細(xì)地匹配該線路和終端的阻抗而保持良好的波形保真度，以及通過適當(dāng)?shù)仄帘魏妥⑷胪獠侩姶鸥蓴_的結(jié)構(gòu)來保持干擾信號(hào)的良好衰減。盡管傳感器信號(hào)處理對特定的傳感器配置具有一定相關(guān)性，但是容易理解，本發(fā)明的傳感器信號(hào)處理方法的廣義方面可以應(yīng)用于不同類型的傳感器配置。
根據(jù)本發(fā)明，該傳感器信號(hào)處理單元26適合于從RF傳感器接收模擬信號(hào)，并且輸出跟蹤由RF功率源22所產(chǎn)生的RF功率信號(hào)的調(diào)諧頻率的數(shù)字控制信號(hào)。應(yīng)當(dāng)知道，從該RF傳感器接收的模擬信號(hào)將包括所需的頻率和多個(gè)干擾頻率成份或者不希望出現(xiàn)的寄生頻率成份。在操作中，該傳感器信號(hào)處理單元26把該模擬信號(hào)頻帶限制在使得所需的頻率通過的預(yù)定頻帶內(nèi)，并且排除該干擾頻率成份。盡管所需的頻率最好是在該功率的調(diào)諧頻率上的基頻成分，但是可以設(shè)想所需的頻率還可以包括與該調(diào)諧頻率相關(guān)的其他頻率成份。在可調(diào)節(jié)RF功率信號(hào)的情況中，該預(yù)定帶寬可調(diào)節(jié)，以通過所需的頻率，如下文進(jìn)一步描述?？梢栽O(shè)想該傳感器信號(hào)處理單元26可以在RF傳感器24的位置處或遠(yuǎn)離該RF傳感器24。
參見圖2，其中示出一個(gè)示意硬件構(gòu)架30，用于實(shí)現(xiàn)該傳感器信號(hào)處理單元26。每個(gè)傳感器輸出最初由防混疊濾波器32所濾波。該防混疊濾波器的目的是頻帶限制所需的信號(hào)頻率。該濾波器的最小帶寬一般等于該RF功率信號(hào)的工作頻帶。在該濾波器之前的傳感器輸出信號(hào)的衰減可以取決于該輸出信號(hào)的幅度；否則，用于這些防混疊濾波器32的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不是關(guān)鍵的，因?yàn)樵诔槿√幚磉^程中實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的頻帶限制。
每個(gè)防混疊濾波器32接著連接到高速模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器對34。該A/D轉(zhuǎn)換器34作為一對通過同時(shí)采樣從每個(gè)濾波器輸出的各個(gè)信號(hào)而工作。然后該A/D轉(zhuǎn)換器34把模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字功率信號(hào)。該輸入信號(hào)的頻譜內(nèi)容包括在奈奎斯特范圍([1/2]采樣率)或更大范圍內(nèi)的防混疊濾波器的通頻帶中的頻率。由于該轉(zhuǎn)換器的帶寬大于該采樣率，因此這是可以實(shí)現(xiàn)的。
A/D轉(zhuǎn)換器34的輸出然后連接到用于大規(guī)模集成(LSI)的可編程器件。在一個(gè)示意實(shí)施例中，場可編程門陣列(FPGA)36接收由A/D轉(zhuǎn)換器34輸出的數(shù)字信號(hào)。該FPGA 36的主要目的是把A/D轉(zhuǎn)換器34的采樣率減小到可以由數(shù)字信號(hào)處理器38所管理的數(shù)據(jù)率。該信號(hào)處理單元不在該等離子體RF發(fā)生器的控制環(huán)路中導(dǎo)入大的群時(shí)延是關(guān)鍵的。因此，該抽取因子的基礎(chǔ)是提供用于該控制環(huán)路的最佳群時(shí)延以及用于傳感器測量精度的適當(dāng)頻帶限制。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該傳感器信號(hào)處理單元26采用多速率信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)從如圖3中所示的所需頻率中除去不必要的頻率成份。例如，在具有兩個(gè)或更多的來源的RF發(fā)生器的情況中，該傳感器信號(hào)處理單元26的帶寬可以被設(shè)計(jì)為通過與兩個(gè)功率源之一相關(guān)的所需頻率并且濾除由來自兩個(gè)來源的功率信號(hào)的互調(diào)制所造成的寄生頻率成份。該多速率信號(hào)處理最好使用數(shù)字頻率合成器42、一對數(shù)字混合模塊44、一對抽取模塊46和一對低通濾波器48在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)。
從A/D轉(zhuǎn)換器34獲得的數(shù)字信號(hào)被應(yīng)用于一對數(shù)字混合模塊44。每個(gè)數(shù)字混合模塊44還接收來自數(shù)字頻率合成器42的輸入。通常，該數(shù)字頻率合成器42產(chǎn)生數(shù)字混合信號(hào)。特別地，該數(shù)字頻率合成器產(chǎn)生表示頻率調(diào)整點(diǎn)的正弦和余弦波形，其中該頻率調(diào)整點(diǎn)與所需頻率相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，該頻率調(diào)整點(diǎn)通常是從驅(qū)動(dòng)RF功率源的頻率源接收的一個(gè)頻率調(diào)整點(diǎn)。因此，該頻率跟蹤技術(shù)是連貫性的。容易理解，其他連貫的頻率跟蹤技術(shù)以及各種獨(dú)立的頻率跟蹤技術(shù)都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
每個(gè)數(shù)字混合模塊44可以操作，以把從數(shù)字頻率合成器42接收的數(shù)字混合信號(hào)與從A/D轉(zhuǎn)換器34接收的數(shù)字功率信號(hào)相混合。為了實(shí)現(xiàn)該目的，每個(gè)數(shù)字混合模塊包括兩個(gè)數(shù)字乘法器。另外，該數(shù)字混合模塊44在與A/D轉(zhuǎn)換器對34相同的采樣率下工作。來自每個(gè)數(shù)字混合模塊44的結(jié)果是由包含在采樣的輸入信號(hào)和由該數(shù)字頻率合成器所提供的信號(hào)中的頻率之和和之差構(gòu)成的頻譜。
該采樣率到可管理的數(shù)據(jù)率的轉(zhuǎn)換出現(xiàn)在抽取模塊46中。該抽取是一種用于減小信號(hào)的數(shù)據(jù)率的眾所周知的處理。常規(guī)的抽取器方案在圖4中示出。盡管這是一種用于抽取的可接受的方法，但是該方案體現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)的各種限制。這些限制包括高速乘法器的數(shù)目與低通濾波器級數(shù)相等、用于濾波器系數(shù)的存儲(chǔ)要求、以及本地時(shí)序?qū)τ谠摰屯V波器的實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵的。
一種替換的抽取方案在圖5中示出。特別地，通過一個(gè)級聯(lián)積分器梳狀(CIC)濾波器40來實(shí)現(xiàn)抽取。該CIC濾波器40的頻率響應(yīng)取決于設(shè)計(jì)參數(shù)K、N和R。K產(chǎn)生該濾波器的級數(shù)。該濾波器最好是對稱的，使得對于一個(gè)給定的K有K個(gè)積分器級和K個(gè)梳狀濾波器級。N是在該梳狀濾波器的反饋中的延遲單元。R是抽取因子。對于一個(gè)給定的R，該采樣率被減小到(采樣率/R)的數(shù)據(jù)率。為了說明的目的，在圖6中示出對于第5級CIC濾波器的各種抽取因子的頻率響應(yīng)的示意圖，其中延遲單元N為1。隨著抽取因子的增加，該數(shù)據(jù)率成比例地減小，并且頻帶限制增加。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道其他抽取方案(例如，多項(xiàng)分解(polyphasedecomposition))也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
轉(zhuǎn)到圖3，一對低通濾波器48緊接著在該抽取處理之后。該低通濾波器提供CIC濾波器40的頻譜輸出的整形函數(shù)。例如，19個(gè)抽頭的半頻帶濾波器可以被用于此目的。對于輸入到傳感器信號(hào)處理單元26的每個(gè)數(shù)字功率信號(hào)，輸出被示出為一個(gè)同相(I)信號(hào)和一個(gè)正交(Q)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)知道，這些輸出信號(hào)可以作為用于RF功率源22的控制反饋信號(hào)。進(jìn)一步知道其他類型的控制反饋信號(hào)可以從這些輸出信號(hào)導(dǎo)出，并且控制反饋信號(hào)的類型可以取決于由RF發(fā)生器12所采用的傳感器24的類型。
在自動(dòng)頻率跟蹤的情況下，通過取每個(gè)被采樣輸入信號(hào)的輸出對于時(shí)間的倒數(shù)而導(dǎo)出該頻率調(diào)整點(diǎn)。該倒數(shù)的結(jié)果提供通過復(fù)坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的速率。該速率與用于包含在被采樣的輸入信號(hào)中等所需頻率和數(shù)字頻率合成器之差的被抽取頻率成正比。當(dāng)在一個(gè)RF頻率調(diào)諧系統(tǒng)中改變該頻率時(shí)，該數(shù)字頻率合成器的調(diào)整點(diǎn)被調(diào)節(jié)，以把所需頻率保持在CIC濾波器通頻帶內(nèi)。該導(dǎo)出的頻率還可以是每個(gè)被采樣的輸入信號(hào)的輸出對于時(shí)間的倒數(shù)的濾波后的結(jié)果。例如，該倒數(shù)可以由每個(gè)輸出信號(hào)對于時(shí)間來計(jì)算，然后由一個(gè)線性(平均)或非線性(中值)濾波器所濾波。
上述信號(hào)處理方法可以在一個(gè)可編程的數(shù)字信號(hào)處理器、用于大規(guī)模集成或其組合的可編程器件中實(shí)現(xiàn)。該LSI方法是優(yōu)選的，用于通過并行處理來獲得速度；盡管DSP方法優(yōu)選用于轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用適當(dāng)?shù)男Ｕ蜃印?br> 總而言之，本發(fā)明提供一種有效的窄帶濾波器，以消除傳感器信號(hào)的測量中的失真?；フ{(diào)制分量和與RF等離子體系統(tǒng)相關(guān)的環(huán)境噪聲被大大地衰減。所提出的實(shí)現(xiàn)方式有效地使用數(shù)字邏輯，從而需要更小的占用面積。一種可比較的模擬方法通常需要成份調(diào)節(jié)和/或不同的成份。所提出的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式還具有最小的長期漂移并且容易適用于不同的應(yīng)用。
盡管已經(jīng)用優(yōu)選的形式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可以作出各種改變，而不脫離所附權(quán)利要求給出的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種位于RF等離子體系統(tǒng)中的RF發(fā)生器，其中包括在一個(gè)可調(diào)頻率范圍內(nèi)的一個(gè)調(diào)諧頻率上產(chǎn)生RF功率信號(hào)的功率源；適合于檢測該RF功率信號(hào)并且產(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)的傳感器單元，該模擬信號(hào)具有與該功率源的調(diào)諧頻率相關(guān)的所需的頻率成份；以及適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)頻帶限制在一個(gè)預(yù)定帶寬內(nèi)的傳感器信號(hào)處理單元，其中該信號(hào)處理單元的預(yù)定帶寬可調(diào)節(jié)，以通過所需的頻率成份，并且排除干擾的頻率成份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF發(fā)生器，其中該模擬信號(hào)被進(jìn)一步定義為具有基頻成份以及多個(gè)寄生頻率成份，使得該信號(hào)處理單元的預(yù)定帶寬可調(diào)節(jié)，以通過基頻成分并且濾除多個(gè)寄生頻率成份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF發(fā)生器，其中該傳感器信號(hào)處理單元的預(yù)定帶寬跟蹤該功率源的調(diào)諧頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF發(fā)生器，其中該傳感器信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括A/D轉(zhuǎn)換器對，其適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字功率信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器，其適合于從該A/D轉(zhuǎn)換器對接收數(shù)字功率信號(hào)并且從跟蹤由RF發(fā)生器產(chǎn)生的RF功率信號(hào)的數(shù)字功率信號(hào)導(dǎo)出數(shù)字控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RF發(fā)生器，其中該傳感器單元產(chǎn)生表示RF線電壓的模擬電壓信號(hào)和表示RF線電流的模擬電流信號(hào)；使得該A/D轉(zhuǎn)換器對把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，并且把模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器為該數(shù)字電壓信號(hào)和該數(shù)字電流信號(hào)中的每一個(gè)產(chǎn)生同相信號(hào)和正交信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)一步包括產(chǎn)生數(shù)字混合信號(hào)的數(shù)字頻率合成器；用于處理第一數(shù)字功率信號(hào)的第一處理部件；以及用于處理第二數(shù)字功率信號(hào)的第二處理部件，使得每個(gè)處理部件包括數(shù)字復(fù)合混頻器，其適合于接收數(shù)字混合信號(hào)和一個(gè)數(shù)字功率信號(hào)并且把該數(shù)字混合信號(hào)與一個(gè)數(shù)字功率信號(hào)相合并，以形成復(fù)坐標(biāo)信號(hào)；抽取模塊，其適合于接收該復(fù)坐標(biāo)信號(hào)并且減小該復(fù)坐標(biāo)信號(hào)的數(shù)據(jù)率；以及低通濾波器，其適合于從該抽取模塊接收降頻變換的復(fù)坐標(biāo)信號(hào)，并且整形該降頻變換的復(fù)坐標(biāo)信號(hào)的頻率響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RF發(fā)生器，其中該抽取模塊被進(jìn)一步定義為級聯(lián)積分器梳狀濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字頻率合成器的數(shù)字混合信號(hào)與該功率源的調(diào)諧頻率相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器被至少部分地在場可編程門陣列中實(shí)現(xiàn)。
11.一種RF等離子體系統(tǒng)，其中包括等離子體腔；把RF功率信號(hào)傳送到該等離子體腔的RF發(fā)生器；以及匹配網(wǎng)絡(luò)，其置于該RF發(fā)生器和等離子體腔之間，以匹配該RF發(fā)生器和該等離子體腔之間的阻抗，其中該RF發(fā)生器進(jìn)一步包括在可調(diào)頻率范圍內(nèi)的調(diào)諧頻率處產(chǎn)生RF功率信號(hào)的可調(diào)節(jié)功率源；適合于檢測該RF功率信號(hào)并且產(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)的傳感器單元，該模擬信號(hào)具有基頻成分和多個(gè)干擾頻率成份；以及傳感器信號(hào)處理單元，其適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)頻帶限制在預(yù)定帶寬內(nèi)，其中該信號(hào)處理單元的預(yù)定帶寬可調(diào)節(jié)，以通過該基頻成分，并且排除干擾頻率成份。
12.一種在RF等離子體系統(tǒng)中的RF發(fā)生器，其中包括以第一固定頻率產(chǎn)生RF功率信號(hào)的第一功率源；以第二固定頻率產(chǎn)生RF功率信號(hào)的第二功率源；適合于檢測由第一和第二功率源之一所產(chǎn)生的RF功率信號(hào)并且產(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)的傳感器單元，該模擬信號(hào)具有與該功率源的固定頻率相關(guān)的所需頻率和多個(gè)干擾頻率成份；以及在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)的傳感器信號(hào)處理單元，該傳感器信號(hào)處理單元適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)頻帶限制在通過所需的頻率并且排除干擾頻率成份的預(yù)定帶寬內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的RF發(fā)生器，其中多個(gè)寄生頻率成份中的至少一些頻率成份是由來自第一和第二功率源的RF功率信號(hào)的互調(diào)制所造成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的RF發(fā)生器，其中該傳感器信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括A/D轉(zhuǎn)換器對，其適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字功率信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理器，其適合于從該A/D轉(zhuǎn)換器對接收數(shù)字功率信號(hào)并且從跟蹤由RF發(fā)生器所產(chǎn)生的RF功率信號(hào)的數(shù)字功率信號(hào)導(dǎo)出數(shù)字控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的RF發(fā)生器，其中該傳感器單元產(chǎn)生表示RF線電壓的模擬電壓信號(hào)和表示RF線電流的模擬電流信號(hào)；使得該A/D轉(zhuǎn)換器對把該模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，并且把該模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器為該數(shù)字電壓信號(hào)和數(shù)字電流信號(hào)中的每一個(gè)產(chǎn)生同相信號(hào)和正交信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)一步包括產(chǎn)生數(shù)字混合信號(hào)的數(shù)字頻率合成器；用于處理第一數(shù)字功率信號(hào)的第一處理部件；以及用于處理第二數(shù)字功率信號(hào)的第二處理部件，使得每個(gè)處理部件包括數(shù)字復(fù)合混頻器，其適合于接收該數(shù)字混合信號(hào)和一個(gè)數(shù)字功率信號(hào)，并且把該數(shù)字混合信號(hào)與一個(gè)數(shù)字功率信號(hào)相合并，以形成復(fù)坐標(biāo)信號(hào)；抽取模塊，其適合于接收該復(fù)坐標(biāo)信號(hào)并且減小該復(fù)坐標(biāo)信號(hào)的數(shù)據(jù)率；以及低通濾波器，其適合于從該抽取模塊接收降頻變換的復(fù)坐標(biāo)信號(hào)，并且整形該降頻變換的復(fù)坐標(biāo)信號(hào)的頻率響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的RF發(fā)生器，其中該抽取模塊被進(jìn)一步定義為級聯(lián)積分器梳狀濾波器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字頻率合成器的數(shù)字混合信號(hào)與該功率源的調(diào)諧頻率相關(guān)聯(lián)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的RF發(fā)生器，其中該數(shù)字信號(hào)處理器被至少部分地在場可編程門陣列中實(shí)現(xiàn)。
21.一種用于產(chǎn)生跟蹤由RF發(fā)生器所產(chǎn)生的射頻(RF)功率信號(hào)的數(shù)字控制信號(hào)的方法，其中包括產(chǎn)生表示由該RF發(fā)生器所產(chǎn)生的RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)具有與該RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率相關(guān)的所需頻率；把該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字功率信號(hào)；根據(jù)頻率調(diào)整點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)字混合信號(hào)；把該數(shù)字混合信號(hào)與該數(shù)字功率信號(hào)相合并，以形成數(shù)字復(fù)坐標(biāo)信號(hào)；減小與該數(shù)字復(fù)坐標(biāo)信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)率；以及整形該數(shù)字復(fù)坐標(biāo)信號(hào)的頻率響應(yīng)，從而導(dǎo)出跟蹤由RF發(fā)生器所產(chǎn)生的RF功率信號(hào)的數(shù)字控制信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中產(chǎn)生數(shù)字混合信號(hào)的步驟進(jìn)一步包括把該頻率調(diào)整點(diǎn)與該RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
一種RF發(fā)生器被提供用于RF等離子體系統(tǒng)中。該RF發(fā)生器包括在一個(gè)調(diào)諧頻率上產(chǎn)生RF功率信號(hào)的功率源；適合于檢測該RF功率信號(hào)并且產(chǎn)生表示該RF功率信號(hào)的模擬信號(hào)的傳感器單元，其中該模擬信號(hào)包括所需的頻率成分和多個(gè)干擾頻率成分；以及適合于從該傳感器單元接收模擬信號(hào)并且把該模擬信號(hào)頻帶限制在一個(gè)預(yù)定帶寬內(nèi)的傳感器信號(hào)處理單元，其中該預(yù)定帶寬通過所需的頻率成分，并且排除干擾的頻率成分。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1647237SQ03808081
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者戴維·J·庫穆, 邁克爾·L·柯克 申請人:Eni技術(shù)公司