RF电压与电流（V-I）传感器和测量方法技术

一种射频(RF)系统包括：RF电源，该RF电源被配置成用RF信号给负载供电；RF管，该RF管包括内导体和连接到接地的外导体，这些导体将该RF电源耦合到该负载；以及电流传感器，该电流传感器与携载该RF信号的该RF管的中心轴线对齐。传感器外壳设置在该RF管周围，其中，该传感器外壳包括连接到该RF管的外导体的导电材料。廊道设置在该传感器外壳内并且设置在该RF管的外导体外部，其中，该电流传感器设置在该廊道中。该RF管的外导体中的狭缝使该电流传感器暴露于因该RF管的内导体中的该RF信号的电流而产生的磁场。而产生的磁场。而产生的磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】RF电压与电流(V
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I)传感器和测量方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请涉及2020年6月26日提交的代理人档案号为200391US01的共同未决美国非临时申请号16/913,545、2020年6月26日提交的代理人档案号为190883US01的美国非临时申请号16/913,548，并且要求2020年6月26日提交的代理人档案号为190907US01的美国非临时申请号16/913,526的优先权，这些申请案特此通过援引并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及等离子体加工系统和方法，并且在特定实施例中涉及射频(RF)电压与电流传感器和测量方法。

技术介绍

[0004]通常，以减少的成本实现较高功能的需求推动了半导体集成电路(IC)的进步。以较低成本实现的较高功能主要通过以下方式提供的：通过小型化增加部件堆积密度。IC是由导线、触点和通孔的多级系统互连的电子部件(例如，晶体管、电阻器和电容器)的网络。网络的元件通过使用包括比如化学气相沉积(CVD)、光学光刻和刻蚀等工艺步骤的制作流程在半导体衬底上方按顺序沉积和图案化电介质材料层、导电材料层和半导体材料层而集成在一起。通过利用比如浸入式光刻和多重图案化等创新来周期性地减小最小特征大小，已经增加了电路元件的堆积密度。进一步小型化是通过利用三维(3D)器件结构(例如，FinFET和堆叠式电容器存储器单元)减小器件占用面积来实现的。
[0005]比如反应离子刻蚀(RIE)、等离子体增强CVD(PECVD)、等离子体增强原子层刻蚀和沉积(PEALE和PEALD)以及循环等离子体工艺(例如，交替沉积与刻蚀的循环)等的等离子体工艺常规地用于半导体IC制作中所使用的沉积和图案化步骤中。然而，随着出现了缩小到几纳米的特征大小以及被控制在原子级尺寸下的结构特征，提供用于先进IC设计的可制造等离子体技术的挑战已愈演愈烈。期望可制造等离子体工艺提供具有以下项的结构：精确尺寸(例如，线宽、刻蚀深度和膜厚度)以及用于等离子体刻蚀的精确控制的特征(例如，侧壁角度、各向异性和对刻蚀停止层的选择性)和用于等离子体沉积的精确控制的特征(例如，保形性、纵横比选择性和自下而上图案化的区域选择性)，以及跨宽(例如，300mm)晶片的均匀性。在用于IC制造中的许多等离子体工艺中，等离子体是由RF功率维持的。由于等离子体性质受输送到加工室的RF功率影响，因此对等离子体工艺的精确控制可能需要对RF信号进行不受干扰和准确的创新计量。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的实施例，一种射频(RF)系统包括：射频(RF)电源，该射频电源被配置成用RF信号给负载供电；RF管，该RF管包括内导体和连接到接地的外导体，这些导体将该RF电源耦合到该负载；以及电流传感器，该电流传感器与携载该RF信号的该RF管的中心轴线对齐。该电流传感器被配置成监测该RF信号的电流，并且包括设置在该RF管附近的导电半
环路，其中，该导电半环路包括第一端和相对第二端。该电流传感器被配置成在该第一端与该第二端之间输出输出信号。传感器外壳设置在该RF管周围，其中，该传感器外壳包括连接到该RF管的外导体的导电材料。廊道设置在该传感器外壳内并且设置在该RF管的外导体外部，其中，该电流传感器设置在该廊道中。该RF管的外导体中的狭缝使该电流传感器暴露于因该RF管的内导体中的该RF信号的电流而产生的磁场。
[0007]根据本专利技术的实施例，一种射频(RF)系统包括：射频(RF)电源，该射频电源被配置成用RF信号给负载供电；RF管，该RF管包括内导体和连接到基准电位节点的外导体，这些导体将该RF电源耦合到该负载；以及第一电压传感器，该第一电压传感器轴对称地设置在携载该RF信号的该RF管的轴线周围，其中，该第一电压传感器被配置成监测该RF信号的电压。
[0008]根据本专利技术的实施例，一种测量射频(RF)信号的方法包括使电流传感器与携载RF信号的RF管的轴线对齐，其中，该电流传感器设置在廊道中，该廊道设置在传感器外壳内并且设置在该RF管的外导体外部。该传感器外壳设置在该RF管周围。该电流传感器包括导电半环路，其中，该导电半环路包括第一端和相对第二端。该方法包括基于测量该第一端与该第二端之间的输出信号来确定该RF信号的电流。
附图说明
[0009]为了更完整地理解本专利技术和其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在这些附图中：
[0010]图1A展示了用于半导体IC制作的通用等离子体加工系统的框图；
[0011]图1B展示了根据实施例的用于RF管的V
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I传感器的截面视图；
[0012]图1C展示了根据实施例的用于RF管的V
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I传感器的电流传感器的顶部截面视图；
[0013]图2A展示了根据实施例的用于RF管的V
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I传感器的立体图；
[0014]图2B展示了图2A中所展示的V
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I传感器的剖视图；
[0015]图3展示了根据某个实施例的用于RF管的V
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I传感器的剖视图；
[0016]图4展示了根据某个实施例的用于RF管的V
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I传感器的剖视图；
[0017]图5展示了根据某个实施例的用于RF管的V
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I传感器的剖视图；
[0018]图6A展示了根据某个实施例的用于RF管的V
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I传感器的立体图；
[0019]图6B展示了图6A中所展示的V
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I传感器的剖视图；
[0020]图6C展示了图6A中所展示的V
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I传感器的截面视图；
[0021]图6D展示了根据一个实施例的在图6A中所展示的V
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I传感器的电流传感器元件的立体图；
[0022]图7A展示了根据某个实施例的用于RF管的电流传感器组件的立体图；
[0023]图7B展示了图7A中所展示的电流传感器组件的分解视图；
[0024]图7C展示了图7A的电流传感器组件的剖视图的分解视图以及用于RF管的RF导体；
[0025]图7D展示了根据某个实施例的在图7C中所展示的电流传感器组件以及用于RF管的RF导体的剖视图；以及
[0026]图7E展示了图7C中所展示的电流传感器组件以及RF导体的底部部分的平面图。
[0027]图1A至图7E中的所有三位数附图标记中的最后两位数字总是表示类似部件。
具体实施方式
[0028]下文详细地讨论本披露内容的实施例的制作和使用。然而，应理解，本文所披露的概念可能体现在各种各样的具体情况中，并且本文所讨论的具体实施例仅是说明性的而非用于限制权利要求的范围。
[0029]本披露内容描述了用于准确地测量电压(V)、电流(I)以及射频(RF)电信号的电压与电流之间的相位角(Φ)的传感器设计和方法。本文所描述的电压与电流(V
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I)传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种射频(RF)系统，包括：射频(RF)电源，该射频电源被配置成用RF信号给负载供电；RF管，该RF管包括内导体和连接到接地的外导体，这些导体将该RF电源耦合到该负载；电流传感器，该电流传感器与携载该RF信号的该RF管的中心轴线对齐，该电流传感器被配置成监测该RF信号的电流，该电流传感器包括设置在该RF管附近的导电半环路，该导电半环路包括第一端和相对第二端，该电流传感器被配置成在该第一端与该第二端之间输出输出信号；传感器外壳，该传感器外壳设置在该RF管周围，其中，该传感器外壳包括连接到该RF管的外导体的导电材料；廊道，该廊道设置在该传感器外壳内并且设置在该RF管的外导体外部，其中，该电流传感器设置在该廊道中；以及在该RF管的外导体中的狭缝，该狭缝用于使该电流传感器暴露于因该RF管的内导体中的该RF信号的电流而产生的磁场。2.如权利要求2所述的系统，其中，该狭缝具有沿着该外导体的内圆周的长度以及平行于该RF管的中心轴线的宽度，并且其中，该宽度在0.5mm与5mm之间。3.如权利要求1所述的系统，其中，沿着正交于该RF管的中心轴线的方向，该导电半环路包括：第一镜像对称平面，该第一镜像对称平面包括该RF管的中心轴线；以及第二镜像对称平面，该第二镜像对称平面正交于该第一镜像对称平面，并且其中，该导电半环路的第一镜像对称平面与该RF管的中心轴线是共面的。4.如权利要求1所述的系统，其中，该导电半环路包括：平行于该RF管的轴线对齐的分支；耦合在该第一分支的第一端处的第二分支，该第二分支正交于该第一分支；以及耦合在该第一分支的第二端处的第三分支，该第三分支正交于该第一分支并且平行于该第二。5.如权利要求4所述的系统，进一步包括：绝缘支撑结构，这些绝缘支撑结构用于支撑该导电半环路的各种分支。6.如权利要求1所述的系统，其中，该RF管包括：内导体，该内导体电耦合到该RF电源和该负载；以及外导体，该外导体电耦合到基准电位节点。7.如权利要求1所述的系统，进一步包括：第一电压传感器，该第一电压传感器用于监测该RF信号的电压，该电压传感器轴对称地设置在该RF管周围。8.如权利要求7所述的系统，其中，该第一电压传感器包括：导电环，该导电环沿着该RF管的外导体的内表面设置；以及绝缘环，该绝缘环设置在该导电环与该RF管外导体之间，其中，该绝缘环使该导电环与该RF管电绝缘。9.如权利要求8所述的系统，进一步包括：第二电压传感器，该第二电压传感器对称地设置在该RF管周围，其中，该第一电压传感器位于该RF管的轴线上的第一位置处，该第二电压传感器位于该RF管的轴线上的第二位置
处，并且其中，该第一位置与该电流传感器的镜像对称平面之间的第一距离跟该第二位置与该镜像对称平面之间的第二距离大约相同。10.一种射频(RF)系统，包括：射频(RF)电源，该射频电源被配置成用RF信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯廷，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：