專利名稱：等離子體處理系統(tǒng)esc高壓控制的制作方法
等離子體處理系統(tǒng)ESC高壓控制
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，等離子體處理系統(tǒng)可以被用來執(zhí)行在晶片上的處理(例如刻蝕或沉積)。通常，晶片由靜電力固定在靜電卡盤(ESC)上以進行處理。為了確保在處理過程中晶片是穩(wěn)定的，由該ESC的正負端子(terminals)施加在晶片上的靜電力可能需要通過調(diào)整電力供應(yīng)而平衡。為了調(diào)整該電力供應(yīng)，到該正端子的正負載電流和到該負端子的負負載電流的值可能需要計算或測量。 圖IA描繪了示例等離子體處理系統(tǒng)160的示意圖。等離子體處理系統(tǒng)160可包括室169。在使用等離子體179進行處理的過程中，在該室內(nèi)部可能有靜電卡盤164以支撐晶片，比如晶片162。等離子體處理系統(tǒng)160可以有直流電力供應(yīng)166以提供夾持電壓172以在卡盤164上固定晶片162。該直流電力供應(yīng)可以是可編程的，例如，使用偏置控制或者傳感器輸入198和/或夾持控制197，以設(shè)定偏置電壓170，其限定該夾持電壓172的中心，該夾持電壓172可以是具有兩個端點的電壓，例如，正高壓(+HV)129和負高壓(-HV)130(圖1B的示例中也有顯示)。 為了保持該晶片162的固定，或"夾持"，在該靜電卡盤164上，可能需要調(diào)諧偏置電壓170到一個狀態(tài)從而偏置電壓170匹配跨越卡盤164的等離子體引起的偏置電壓194 ;等離子體引起的偏置電壓194可以不直接測量/調(diào)整。所需的狀態(tài)相當(dāng)于這樣一種狀態(tài)，即施加到正端子185的該正負載電流181的值基本上等于施加到負端子186的負負載電流182的值。如果該負載電流的值是基本上不同的，由正端子185和負端子186所提供的靜電力可能是基本上不同的，而晶片162可能傾斜。結(jié)果就是，等離子體處理的良率降低。
為了保證該負載電流的值基本上相等，該值可能需要測量、采樣和/或計算。
圖1B描繪了一種現(xiàn)有技術(shù)布置的示意圖，其包括用于測量圖1A中的示例所示的正負載電流181的值的隔離放大器132?？梢詫崿F(xiàn)類似的布置以測量圖1A中所示的負負載電流182的值。 在該現(xiàn)有技術(shù)布置中，參考圖1A-B，直流電力供應(yīng)166可以通過射頻濾波器187和正端子185將正高壓129(例如值為2000V)供應(yīng)到等離子體處理室169 ;射頻濾波器187和正端子185可以用等同的電阻器107表示。該布置可包括位于第一端子151和第二端子152之間的傳感電阻IOO，第一端子151和第二端子152可以位于具有正高壓(+HV) 129的直流電力供應(yīng)166的端子和等同的電阻器107之間。 該布置還可包括通過電阻器117和電阻器118分別與第一端子151和第二端子152電性耦合的儀器放大器102。儀器102可以被配置為感測第一端子151和第二端子152之間的電壓，也就是AV171，以利用傳感電阻器100的電阻值確定傳感電流103的值。
為了使儀器放大器102感測AV 171，可以使用隔離放大器132向上平移儀器放大器102工作點(或者工作范圍)，例如，到約2000V-15V 約2000V+15V的范圍。具有高工作點的儀器放大器102能夠感測AV 171。 用于測量電壓的典型裝備可能只能夠測量約-15V 約+15V范圍內(nèi)的電壓。為了獲得儀器放大器102的高壓輸出116的值，隔離放大器132也可以被配置為平移輸出116到相對于接地電平136在-15V +15V范圍內(nèi)的低壓參考輸出134。低壓參考輸出134可以使用典型的電壓測量設(shè)備測量。然后，可以使用低壓參考輸出134計算輸出116。依次，可以使用輸出116確定AV 171的值，AV 171的值可被用來確定傳感電流103的值。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)布置，正負載電流181的值被認為等于傳感電流103的值。
通常，隔離放大器132可能是很昂貴的。而且，隔離放大器132的性能可能基本上是有限的。 一般地，隔離放大器132僅僅能夠使儀器放大器102的工作點向上平移到約2. 5kV。該限制不足以滿足有些等離子體處理系統(tǒng)的要求，其具有約6kV甚至更高的高壓輸入。 儀器放大器102還可能有限制。例如，儀器放大器102通常具有從-lOv +10v的感測范圍。有了這些限制，儀器放大器102不能夠滿足有些等離子體處理系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式涉及等離子體處理系統(tǒng)。該等離子體處理系統(tǒng)可包括置于等離子體處理室內(nèi)部并被配置為支撐(和夾持)晶片的靜電卡盤(ESC)。該ESC可包括用于向該晶片提供第一力的正端子(+ESC)和用于向該晶片提供第二力的負端子(-ESC)。該等離子體處理系統(tǒng)還可包括第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)和第二TIA，其被配置為測量第一組電壓以用于確定施加到該正端子的正負載電流的值。該等離子體處理系統(tǒng)還可包括第三TIA和第四TIA，其被配置為測量第二組電壓以用于確定施加到該負端子的負負載電流的值。該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括邏輯或程序以調(diào)整偏置電壓，從而該正負載電流的值和該負負載電流的值具有相等的大小。該等離子體處理系統(tǒng)還可包括被配置為根據(jù)該正負載電流的值和該負負載電流的值中的至少一個確定該ESC的健康狀態(tài)和剩余壽命中的至少一個的診斷單元。 上述摘要僅涉及此處揭露的發(fā)明的許多實施方式中的一個，而并不意在限制本文權(quán)利要求中所列舉的本發(fā)明的范圍。在下面對本發(fā)明的詳細說明中，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的這些以及其它特征進行更加詳細的描述。


本發(fā)明是以附圖的各圖中所示的示例而非限制的方式說明的，且其中類似的參考標(biāo)號表示類似的元件，其中 圖1A描繪了示例等離子體處理系統(tǒng)的示意圖。 圖1B描繪了一種包括用于測量圖1A的示例中所示的等離子體處理系統(tǒng)中的正負載電流的值的隔離放大器的現(xiàn)有技術(shù)布置的示意圖。 圖2A描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于測量被施加到等離子體處
理系統(tǒng)中的靜電卡盤的正端子的正負載電流的值/安培數(shù)的布置的示意圖。 圖2B描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，獲得該正負載電流的值/安培
數(shù)的方法的流程圖。 圖2C描繪了獲得該正負載電流的值/安培數(shù)的數(shù)學(xué)運算。 圖3描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于獲得被施加到圖2A-C的示例中討論的等離子體處理系統(tǒng)中的靜電卡盤的負端子的負負載電流的值/安培數(shù)的布置的示意圖。 圖4描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于優(yōu)化圖2A-C和圖3中所討 論的等離子體處理系統(tǒng)中的偏置電壓的正負載電流繪圖和負負載電流繪圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖中描繪的本發(fā)明的一些實施方式詳細地描述本發(fā)明。在下面的描述 中，列舉了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的完全理解。然而，顯然，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，無需這些具體細節(jié)中的一些或全部仍然可以實施本發(fā)明。在其它情況下，沒有對熟知的 工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)進行詳細描述，以免不必要地模糊本發(fā)明。 本發(fā)明的一個或多個實施方式涉及等離子體處理系統(tǒng)。該等離子體處理系統(tǒng)可以 包括置于等離子體處理室內(nèi)并被配置為支撐晶片的靜電卡盤(ESC)。該ESC可以包括用于 向該晶片提供第一力的正端子(+ESC)和用于向該晶片提供第二力的負端子(-ESC)。正端 子(+ESC)和負端子(-ESC)上的高壓可以是可編程的并且可控的。 該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括被配置為測量用于計算施加到該正端子的正負 載電流的值的第一組電壓的第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)和第二TIA。該等離子體處理系統(tǒng)還可 以包括被配置為測量用于計算施加到該負端子的負負載電流的值的第二組電壓的第三TIA 和第四TIA。 該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括邏輯或程序(例如，包括在類似于圖1A的示例中 描繪的偏置控制或者傳感器輸入198的偏置控制/傳感器輸入單元)以調(diào)整偏置電壓，從 而該正負載電流的值和該負負載電流的值具有相等的大小并且具有矯正估計的等離子體 引起的偏置電壓的偏移量。相應(yīng)地，該第一力和該第二力被平衡，而該晶片被固定到該ESC 上。 該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括被配置為根據(jù)該正負載電流的值和該負負載電 流的值中的至少一個確定該ESC的健康狀況和剩余壽命中的至少一項的診斷單元(例如， 包括在類似于圖1A的示例中描繪的偏置控制或者傳感器輸入198的偏置控制/傳感器輸 入單元)。 該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括一個控制單元。該控制單元可以被配置為使用由 該第二 TIA測量的第一電壓和該第四TIA測量的第二電壓中的至少一個控制至少該正端子 的第一ESC電壓和該負端子的第二ESC電壓。該第一ESC電壓可以與該第一電壓成正比； 該第二ESC電壓可以與該第二電壓成正比。相應(yīng)地，該正負端子的高壓可以跟隨(或跟蹤) 可編程的輸入設(shè)定點，其獨立于其它的工藝變量或環(huán)境變量。 該第一ESC電壓可以是正的，而該第二ESC電壓可以是負的。在一個或多個實施 方式中，例如，當(dāng)該正端子和該負端子的極性相反時，該第一ESC電壓可能是負的，而該第 二ESC電壓可能是正的。 該控制單元還可以被配置為控制該第一 ESC電壓和該第二 ESC電壓之間的差。該 差可代表與施加到該晶片的夾持力有關(guān)的夾持電壓。 本發(fā)明的一個或多個實施方式涉及在置于等離子體處理室內(nèi)部的靜電卡盤(ESC) 上固定晶片的方法。該ESC可包括用于向該晶片提供第一力的正端子和用于向該晶片提供 第二力的負端子。該方法可以包括使用第一元件，將第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)連接到第一電
8路上的第一端子。該第一電路可在電力供應(yīng)和該正端子之間。該第一元件可具有第一電阻。 該方法還包括，使用該第一 TIA，確定第二元件兩端間的第一電壓。該第二元件可以連接該 第一 TIA的兩個端點并具有第二電阻。 該方法可以還包括，使用第三元件，將第二TIA連接到該第一電路上的第二端子。
該第三個元件可具有第三電阻。該方法還可以包括，使用該第二 TIA，確定第四元件兩端間
的第二電壓。該第四元件可以連接該第二TIA的兩個端點并具有第四電阻。 該方法還可以包括使用該第一電壓、該第一電阻、該第二電阻、該第二電壓、該第
三電阻和該第四電阻中的一個或多個確定施加到該正端子的正負載電流的值。該方法還包
括確定施加到該負端子的負負載電流的值。該方法還可以包括使用該正負載電流的值和該
負負載電流的值調(diào)整偏置電壓以平衡該第一力和該第二力。 該方法還可以包括將該第一電阻與該第二電阻的比轉(zhuǎn)化為至少第一中間項 (intermediate term)與第二中間項的積。該方法還包括使用該第一電壓、該第二電壓和該 第一中間項計算中間電壓項。該方法還可以包括使用該中間電壓項、該第二中間項、該第二 電壓、該第二電阻和該第一端子和該第二端子之間的端子間電阻計算該第一端子和該第二 端子之間的端子間電壓。 確定該正負載電流的值的步驟可以包括使用該第一電壓、該第一電阻和該第二電 阻確定該第一端子的第一端子電壓。確定該正負載電流的值的步驟還可以包括使用該第二 電壓、該第三電阻和該第四電阻確定該第二端子的第二端子電壓。 確定該正負載電流的值的步驟還可以包括，使用該第一端子電壓、該第二端子電 壓和該第一端子和該第二端子之間的端子間電阻確定該第一端子和該第二端子之間的端 子間電流的值。 確定該正負載電流的值的步驟還可以包括，使用該第二電壓和該第四電阻，確定 從該第二端子到該第二 TIA的端子-TIA間電流的值。 可以使用該端子間電流值的值和該端子-TIA間電流值的值確定該正負載電流的 值?？梢允褂妙愃朴诖_定該正負載電流的值的步驟的步驟確定該負負載電流的值。
與該TIA有關(guān)的電阻的兩個或兩個以上的比可以被配置為相等，以簡化實現(xiàn)。TIA 兩端的兩個或兩個以上的電阻也可以被配置為相等，以簡化實現(xiàn)。 該方法還可以包括使用該第二電壓和該第四電壓中的至少一個控制至少該正端
子的第一ESC電壓和該負端子的第二ESC電壓。該方法還可以包括使用該第二電壓和該第
四電壓中的至少一個控制該第一 ESC電壓和該第二 ESC電壓之間的差。 參考下面的各圖和討論可以更好的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。 圖2A描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于測量被施加到等離子體處
理系統(tǒng)(類似于圖1A中的示例中所示的等離子體處理系統(tǒng)160)中的靜電卡盤的正端子的
正負載電流215的值/安/培數(shù)L的布置的示意圖。 該等離子體處理系統(tǒng)可以包括電力供應(yīng)，比如類似于圖1A中的示例中所示的直 流電力供應(yīng)166的直流電力供應(yīng)。該電力供應(yīng)可以被配置為通過射頻濾波器(類似于圖1A 的示例中所示的射頻濾波器167)向該等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室(類似于圖1A 中的示例中所示的等離子體處理室169)內(nèi)的靜電卡盤(類似于圖1A的示例中所示的卡盤 164)的正端子(類似于圖1A的示例中所示的正端子185)供應(yīng)正高壓(+HV)299。該正端子和該射頻濾波器的電阻可以由等同的電阻器217表示。 在一個或多個實施方式中，由該電力供應(yīng)提供的夾持電壓271，即正高壓 (+HV)299和相應(yīng)的負高壓(-HV)399(在圖3的示例中也有顯示)，可能超過6kV。例如，正 高壓(+HV) 299可能是約+4. 5kV，而相應(yīng)的負高壓(-HV) 399可能是約-1. 5kV。在另一個例 子中，正高壓(+HV)299可能是約+1.5kV，而相應(yīng)的負高壓(-HV)399可能是約-4. 5kV。偏 置電壓270，夾持電壓271的中心點(在正高壓(+HV)299和負高壓(-HV) 399之間)，可以 被調(diào)諧到與等離子體引起的偏置電壓294匹配。 該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括電氣連接于該電力供應(yīng)和該正端子之間的電路 (或電力供應(yīng)路徑)上的第一端子251的第一轉(zhuǎn)阻放大器210(TIA 210)。第一 TIA 210可 以通過具有第一電阻值RD工的第一元件/電阻器205a與第一端子251耦合。具有第二電 阻值RD2的第二元件/電阻器209a可以跨越第一 TIA 210的兩個端點實現(xiàn)。RD工和RD2的 比可以是選定的，以簡化對正負載電流215的測量。作為示例，與RD2的比可以被配置 為600。
該等離子體處理系統(tǒng)還可以包括通過也具有該第一電阻值的第三元件/電阻
器205b電氣連接于該電力供應(yīng)路徑上的第二端子252的第二TIA 208。在一個或多個實施
方式中，第三元件/電阻器205b可具有不同的電阻值(除了 之外)。也具有該第二電
阻值RD2的第四元件/電阻器209b可以跨越TIA 208的兩個端點實現(xiàn)。在一個或多個實
施方式中，第四元件/電阻器209b可具有不同的電阻值(除了 RD2之外)。 圖2B描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，獲得正負載電流215的值/安
培數(shù)的方法的流程圖。正負載電流215可以代表供應(yīng)到該的該等離子體處理室中的該
靜電卡盤的該正端子的電流。 參考圖2A-B，該過程開始于步驟272，其中第二 TIA 208可以測量元件209b兩端 的電壓VD2(具有規(guī)定的電阻值RD2)。相應(yīng)地，第二端子252的電壓V2可以使用VD2和RD工 與RD2的比計算。在RD乂RD2 = 600的示例中，V2可以使用V2 = _VD2*600來計算。V2還可 以表示該ESC的正端子(+ESC)的電壓。、可以是正的。當(dāng)該正端子和該負端子的極性反 轉(zhuǎn)時，、還可以是負的。 類似地，TIA 210可以測量元件209a兩端的電壓VDlt)在第一端子251，電壓VJ其 代表正高壓299的值)可以使用和RDi與RD2的比來計算。在RD乂m^ = 600的示例中， V丄可以使用V丄=-VD一600計算。 在步驟274中，第一端子251和第二端子252之間的傳感電阻器250 (具有電阻值 Rs)兩端的電壓V12可以由從V丄229減去V2確定，即V12 = V「V2。 在步驟276中，穿越傳感電阻器250的電流204的電流量/安培數(shù)1^可以用V12 除以Rs確定，即ISP = V12/RS。 在步驟278中，從第二端子252到第二TIA 208的電流206的電流量/安培數(shù)Iq2P 可以用VD2除以RD2確定，即Iq2P = VD2/RD2。 在步驟280中，正負載電流215的電流量/安培數(shù)1 >可以用ISP減去Iq2P確定，即， 可以實現(xiàn)類似于圖2A的示例中所示的布置的布置以獲得與該等離子體處理系統(tǒng) 中的負高壓399有關(guān)的負負載電流的值。可以實現(xiàn)類似于圖2B的示例中所示的方法的方
10法以獲得該負負載電流的值。 圖2C描繪了用于獲得正負載電流215的值/安培數(shù)Iw的數(shù)學(xué)運算。如等 式241所示，中間電壓項VISP可以使用VDi和VD2之間的差和中間項X來計算，即VISP = (VD「VD2) * (-X)。 然后，如等式242所示，AV可以使用另一個中間項Y、中間電壓項V口、VD2、指定的 Rs以及指定的RD2來計算，即A V = (Y) * (VISP) + (VD2) * (RS/RD2)。 中間項X和Y的值可以根據(jù)與RD2的比，以及TIA和用于測量電壓值的其它設(shè) 備的性能來確定。特別地，中間項X和Y的積有關(guān)于(pertain to)與RD2的比。在RD/ RD2 = 600的示例中，中間項X可以是-60，而中間項Y可以是10。在一個或多個實施方式 中，中間項X可以是-30，而中間項Y可以是20。 如等式243所示，正負載電流215的值I^可以用A V除以Rs計算，即ILP = (AV)/ (Rs)。 有益地，該RD/R^比值可以被減小為更小的中間項X和Y，從而可以方便地測量 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電壓值。例如，本發(fā)明的實施方式所涉及的該電壓值可以通過調(diào) 整中間項X和Y的值被調(diào)諧到落入各TIA的最優(yōu)工作范圍內(nèi)。 圖3描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于獲得施加到圖2A-C中討論 的該等離子體處理系統(tǒng)中的該靜電卡盤的負端子的負負載電流315的值/安培數(shù)I 的布 置的示意圖。該電力供應(yīng)可被配置為通過射頻濾波器向該等離子體處理系統(tǒng)的該等離子體 處理室內(nèi)部的該靜電卡盤的負端子供應(yīng)負高壓399。該負端子和該射頻濾波器的電阻可以 由等同的電阻器317表示。 該等離子體處理系統(tǒng)可以進一步包括配置為提供用于計算穿越傳感電阻350的 傳感電流314的值I認的電壓的測量的第三TIA310和第四TIA 308。第四TIA 308還可以 被配置為提供用于計算穿過元件/電阻器305b從第二端子352到第四TIA 308的電流306 的值/安培數(shù)I^的電壓測量。相應(yīng)地，L可以使用^和I^計算。圖3的示例中所示 的布置可以類似于圖2A的示例中所示的布置，而使用圖3的示例中所示的布置的方法可以 類似于圖2B-C的示例中所示的方法。 該等離子體處理系統(tǒng)可以進一步包括夾持控制單元。該夾持控制單元可被配置為 使用由第二 TIA 208測量的VD2和由第四TIA 308測量的VD4中的至少一個控制該正端子 (+ESC)的第一 ESC電壓V2和該負端子(-ESC)的第二 ESC電壓V4中的至少一個。如前所 述，、可以正比于VD"類似地，^可以正比于VD4。特別地，該夾持控制單元可以控制、和 V4之間的差。V2和V4之間的差還被認為是與施加到該ESC支撐的該晶片的夾持力有關(guān)的 夾持電壓。 圖4描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，用于優(yōu)化圖2A-C和圖3中討論 的該等離子體處理系統(tǒng)中的偏置電壓的正負載電流繪圖406和負負載電流繪圖408。如圖 4的示例中所示，在等離子體處理系統(tǒng)中，等離子體引起的偏置電壓294的減少(相對于為 了在靜電卡盤上固定晶片而優(yōu)化的偏置電壓402)可以相應(yīng)于供應(yīng)與該正負載電流的增加 以及相應(yīng)于該負負載電流的減少。該正負載電流的值可以使用根據(jù)圖2A-C的示例中所示 的本發(fā)明的一個或多個實施方式的一種或多種布置和/或方法獲得。該負負載電流的值可 以使用根據(jù)圖3的示例中的一個或多個所示的本發(fā)明的一個或多個實施方式的和/或類似于圖2A-C的示例中所示的一種或多種布置和/或方法獲得。 為了在靜電卡盤上穩(wěn)固地固定，或者"夾持"，晶片，需要通過該卡盤的正負端子施 加基本上相等的、平衡的力。為了保持由該卡盤的正負端子提供的基本上相等的、平衡的 力，該正負載電流和該負負載電流的值需要保持基本上相等。 在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，偏置電壓402可被調(diào)諧(例如，如使用類似于 偏置控制或者傳感器輸入198的控制單元中的自動控制程序編程和/或配置于電力供應(yīng) 中)，從而該正負載電流和該負負載電流的值可以大體上相等，如圖4的示例中的正負載電 流繪圖406和負負載電流繪圖408的交叉點405所示。在圖4的示例中，為該晶片提供穩(wěn) 固而平衡的夾持的偏置電壓402的值可以為大約-800V，其相應(yīng)于該正負載電流和該負負 載電流兩者6. 6*10—6A的安培數(shù)。 在一個或多個實施方式中，所獲得的該正負載電流和/或該負負載電流的安培數(shù) 可用于確定該靜電卡盤的健康狀態(tài)和/或預(yù)期壽命。 從前文中可以看出，本發(fā)明的各實施方式可以提供等離子體處理系統(tǒng)中的該正負 載電流和該負負載電流的安培數(shù)/值而不需要昂貴的隔離放大器。好處在于，與獲得該值 有關(guān)的花費可以減少。 進一步，無需依賴隔離放大器和儀器放大器，本發(fā)明的實施方式能夠提供工作于
典型的隔離放大器(和典型的儀器放大器，其僅僅工作于有限范圍內(nèi)，比如-iov +10V)
的性能之外的電壓水平的等離子體處理系統(tǒng)中的正負載電流和負負載電流的值。使用TIA， 高壓可以通過實現(xiàn)該電力供應(yīng)路徑和該TIA之間的高電阻而縮小。進一步，中間電壓和中 間項可以被用于使得測量可以在各TIA的最佳范圍內(nèi)進行。因此，本發(fā)明的各實施方式對 于甚高壓等離子體處理系統(tǒng)是特別有用的。 本發(fā)明的實施方式還考慮到了從該電力供應(yīng)路徑上的端子流向該TIA的電流。優(yōu) 勢在于，本發(fā)明的各實施方式可以提供更精確的負載電流值，從而提供對用于在靜電卡盤 上固定晶片的偏置電壓的更精確的控制。優(yōu)勢在于，本發(fā)明的實施方式可以在等離子體處 理中帶來更高的良率。 盡管本發(fā)明是根據(jù)若干實施方式進行描述的，然而存在落入本發(fā)明范圍的變更、 置換和等同。還應(yīng)當(dāng)注意，存在許多實現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。而且，本發(fā)明的 各實施方式可能在其它應(yīng)用中加以使用。此處提供的發(fā)明摘要部分是為了方便，而且由于 字數(shù)限制，可能相應(yīng)地為了閱讀方便而進行撰寫，并且不應(yīng)當(dāng)被用于限制權(quán)利要求的范圍。 因此，所附權(quán)利要求意在被解釋為包括所有這些變更、置換和等同，均落入本發(fā)明的真實精 神和范圍。
權(quán)利要求
一種處理晶片的等離子體處理系統(tǒng)，該等離子體處理系統(tǒng)包含置于等離子體處理室內(nèi)部并被配置為支撐該晶片的靜電卡盤(ESC)，該ESC包括用于向該晶片提供第一力的正端子和用于向該晶片提供第二力的負端子；第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)和第二TIA，其被配置為測量第一組電壓以用于確定施加到該正端子的正負載電流的值；第三TIA和第四TIA，其被配置為測量第二組電壓以用于確定施加到該負端子的負負載電流的值；配置為使用該正負載電流的值和該負負載電流的值調(diào)整偏置電壓以平衡該第一力和該第二力的程序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該偏置電壓被調(diào)整以產(chǎn)生該正負載 電流的大小和該負負載電流的大小之間的偏移，而該偏移被用來矯正預(yù)估的等離子體引起 的偏置電壓的誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含被配置為根據(jù)該正負載電流 的值和該負負載電流的值中的至少一個來確定該ESC的健康狀態(tài)和剩余壽命中的至少一 個的診斷單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含被配置為將該第一TIA連接到第一電路的第一元件，該第一電路在電力供應(yīng)和該正端 子之間，該第一元件具有第一電阻；連接該第一 TIA的兩個端點的第二元件，該第二元件具有第二電阻； 被配置為將該第二TIA連接到該第一電路的第三元件，該第三元件具有第三電阻；以及連接該第二TIA的兩個端點的第四元件，該第四元件具有第四電阻， 其中該第三電阻與該第四電阻的比等于該第一電阻與該第二電阻的比。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該第三電阻等于該第一電阻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該第一組電壓包括該第二元件兩端 的電壓和該第四元件兩端的電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含被配置為將該第三TIA連接到第二電路的第五元件，該第二電路在該電力供應(yīng)和該負 端子之間，該第五元件具有第五電阻；連接該第三TIA的兩個端點的第六元件，該第六元件具有第六電阻； 被配置為將該第四TIA連接到該第二電路的第七元件，該第七元件具有第七電阻；以及連接該第四TIA的兩個端點的第八元件，該第八元件具有第八電阻； 其中該第七電阻與該第八電阻的比等于該第五電阻與該第六電阻的比。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該第七電阻等于該第五電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該第一電阻與該第二電阻的比等于 該第五電阻與該第六電阻的比。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中該第二組電壓包括該第六元件兩 端的電壓和該第八元件兩端的電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含位于電力供應(yīng)和該正端子 之間的電路上的第一端子和第二端子之間的電阻器，其中該第一TIA在該第一端子連接于 該電路，而該第二TIA在該第二端子連接于該電路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含被配置為使用由該第二TIA 測量的第一電壓和由該第四TIA測量的第二電壓中的至少一個來控制該正端子的第一ESC 電壓和該負端子的第二ESC電壓中的至少一個的控制單元，該第一ESC電壓正比于該第一 電壓，該第二ESC電壓正比于該第二電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包含被配置為使用由該第二 TIA 測量的第一電壓和由該第四TIA測量的第二電壓中的至少一個來控制該正端子的第一ESC 電壓和該負端子的第二ESC電壓之間的差的控制單元，該第一ESC電壓正比于該第一電壓， 該第二 ESC電壓正比于該第二電壓。
14. 一種用于在等離子體處理室內(nèi)部的靜電卡盤(ESC)上固定晶片的方法，該ESC包括 用于向該晶片提供第一力的正端子和用于向該晶片提供第二力的負端子，該方法包含使用第一元件，將第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)連接到第一電路上的第一端子，該第一電路 在電力供應(yīng)和該正端子之間，該第一元件具有第一電阻；使用該第一 TIA，確定第二元件兩端的第一電壓，該第二元件連接該第一 TIA的兩個端 點并具有第二電阻；使用第三元件，將第二TIA連接到該第一電路上的第二端子，該第三元件具有第三電阻；使用該第二TIA，確定第四元件兩端的第二電壓，該第四元件連接該第二TIA的兩個端 點并具有第四電阻；使用該第一電壓、該第一電阻、該第二電阻、該第二電壓、該第三電阻和該第四電阻中 的一個或多個確定施加到該正端子的正負載電流的值； 確定施加到該負端子的負負載電流的值；以及使用該正負載電流的值和該負負載電流的值調(diào)整偏置電壓以平衡該第一力和該第二力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該偏置電壓被調(diào)整以產(chǎn)生該正負載電流的大小 和該負負載電流的大小之間的偏移，而該偏移被用來矯正預(yù)估的等離子體引起的偏置電壓 的誤差。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包含配置該第一電阻、該第二電阻、該第三電 阻和該第四電阻從而該第一電阻與該第二電阻的比等于該第三電阻與該第四電阻的比。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包含配置該第一電阻、該第二電阻、該第三電 阻和該第四電阻從而該第一電阻等于該第三電阻而該第二電阻等于該第四電阻。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包含將該第一電阻與該第二電阻的比轉(zhuǎn)化為 至少第一中間項和第二中間項的積。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包含使用該第一電壓、該第二電壓和該第一 中間項計算中間電壓項。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進一步包含使用該中間電壓項、該第二中間項、該第 二電壓、該第二電阻和該第一端子和該第二端子之間的端子間電阻計算該第一端子和該第二端子之間的端子間電壓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該確定該正負載電流的值包括 使用該第一電壓、該第一電阻和該第二電阻確定該第一端子的第一端子電壓； 使用該第二電壓、該第三電阻和該第四電阻確定該第二端子的第二端子電壓； 使用該第一端子電壓、該第二端子電壓以及該第一端子和該第二端子之間的端子間電阻，確定該第一端子和該第二端子之間的端子間電流的值； 使用該第二電壓和該第四電阻，確定從該第二端子到該第二 TIA的端子-TIA間電流的 值；以及使用該端子間電流的值和該端子-TIA間電流的值，確定該正負載電流的值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該確定該第一端子電壓包括使用該第一電阻與 該第二電阻的比。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該確定該負負載電流的值包括 使用第五元件，將第三TIA連接到第二電路上的第三端子，該第二電路在該電力供應(yīng)和該負端子之間，該第五元件具有第五電阻；使用該第三TIA，確定第六元件兩端的第三電壓，該第六元件連接該第三TIA的兩個端 點并具有第六電阻；使用第七元件，將第四TIA連接到該第二電路上的第四端子，該第七元件具有第七電阻；使用該第四TIA，確定第八元件兩端間的第四電壓，該第八元件連接該第四TIA的兩個 端點，該第八元件具有第八電阻；以及使用該第三電壓、該第五電阻、該第六電阻、該第四電壓、該第七電阻和該第八電阻中 的一個或多個確定該負負載電流的值。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中確定該負負載電流的值進一步包括 使用該第三電壓、該第五電阻和該第六電阻確定該第三端子的第三端子電壓； 使用該第四電壓、該第七電阻和該第八電阻確定該第四端子的第四端子電壓； 使用該第三端子電壓、該第四端子電壓和該第三端子和該第四端子之間的第二端子間電壓，確定該第三端子和該第四端子之間的第二端子間電流的值；使用該第四電壓和該第八電阻，確定從該第四端子到該第四TIA的第二端子-TIA間電 流的值；以及使用該第二端子間電流的值和該第二端子-TIA間電流的值，確定該負負載電流的值。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包含配置該第五電阻、該第六電阻、該第七電 阻和該第八電阻從而該第五電阻與該第六電阻的比等于該第七電阻與該第八電阻的比。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包含將該第五電阻與該第六電阻的比轉(zhuǎn)化為至少第三中間項和第四中間項的積； 使用該第三電壓、該第四電壓和該第三中間項計算第二中間電壓項；以及 使用該第二中間電壓項、該第四中間項、該第四電壓、該第四電阻和該第三端子和該第 四端子之間的第二端子間電阻計算該第三端子和該第四端子之間的第二端子間電壓。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包含使用該第二電壓和該第四電壓中的至少 一個控制至少該正端子的第一ESC電壓和該負端子的第二ESC電壓，該第一ESC電壓正比于該第二電壓，該第二ESC電壓正比于該第四電壓。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進一步包含使用該第二電壓和該第四電壓中的至少 一個控制該正端子的第一ESC電壓和該負端子的第二ESC電壓之間的差，該第一ESC電壓 正比于該第二電壓，該第二ESC電壓正比于該第四電壓。
29. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包含根據(jù)該正負載電流的值和該負負載電流 的值中的至少一個確定該ESC的健康狀態(tài)和剩余壽命中的至少一個。
全文摘要
揭示了一種等離子體處理系統(tǒng)。該等離子體處理系統(tǒng)可包括置于等離子體處理室內(nèi)部并被配置為支撐晶片的靜電卡盤(ESC)。該ESC可包括用于向該晶片提供第一力的正端子(+ESC)和用于向該晶片提供第二力的負端子(-ESC)。該等離子體處理系統(tǒng)還可包括被配置為測量用于計算施加到該正端子的正負載電流的值的第一組電壓的第一轉(zhuǎn)阻放大器(TIA)和第二TIA。該等離子體處理系統(tǒng)還可包括被配置為測量用于計算施加到該負端子的負負載電流的值的第二組電壓的第三TIA和第四TIA。
文檔編號H01L21/3065GK101711424SQ200880018497
公開日2010年5月19日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者拉爾夫·戰(zhàn)平·魯, 賽義德·賈法·雅法良-特哈妮 申請人:朗姆研究公司