等离子体处理系统ＥＳＣ高压控制技术方案

揭示了一种等离子体处理系统。该等离子体处理系统可包括置于等离子体处理室内部并被配置为支撑晶片的静电卡盘（ＥＳＣ）。该ＥＳＣ可包括用于向该晶片提供第一力的正端子（＋ＥＳＣ）和用于向该晶片提供第二力的负端子（－ＥＳＣ）。该等离子体处理系统还可包括被配置为测量用于计算施加到该正端子的正负载电流的值的第一组电压的第一转阻放大器（ＴＩＡ）和第二ＴＩＡ。该等离子体处理系统还可包括被配置为测量用于计算施加到该负端子的负负载电流的值的第二组电压的第三ＴＩＡ和第四ＴＩＡ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体处理系统ESC高压控制
技术介绍
在半导体工业中，等离子体处理系统可以被用来执行在晶片上的处理(例如刻蚀或沉积)。通常，晶片由静电力固定在静电卡盘(ESC)上以进行处理。为了确保在处理过程中晶片是稳定的，由该ESC的正负端子(terminals)施加在晶片上的静电力可能需要通过调整电力供应而平衡。为了调整该电力供应，到该正端子的正负载电流和到该负端子的负负载电流的值可能需要计算或测量。 图IA描绘了示例等离子体处理系统160的示意图。等离子体处理系统160可包括室169。在使用等离子体179进行处理的过程中，在该室内部可能有静电卡盘164以支撑晶片，比如晶片162。等离子体处理系统160可以有直流电力供应166以提供夹持电压172以在卡盘164上固定晶片162。该直流电力供应可以是可编程的，例如，使用偏置控制或者传感器输入198和/或夹持控制197，以设定偏置电压170，其限定该夹持电压172的中心，该夹持电压172可以是具有两个端点的电压，例如，正高压(+HV)129和负高压(-HV)130(图1B的示例中也有显示)。 为了保持该晶片162的固定，或夹持，在该静电卡盘164上，可能需要调谐偏置电压170到一个状态从而偏置电压170匹配跨越卡盘164的等离子体引起的偏置电压194 ;等离子体引起的偏置电压194可以不直接测量/调整。所需的状态相当于这样一种状态，即施加到正端子185的该正负载电流181的值基本上等于施加到负端子186的负负载电流182的值。如果该负载电流的值是基本上不同的，由正端子185和负端子186所提供的静电力可能是基本上不同的，而晶片162可能倾斜。结果就是，等离子体处理的良率降低。 为了保证该负载电流的值基本上相等，该值可能需要测量、采样和/或计算。 图1B描绘了一种现有技术布置的示意图，其包括用于测量图1A中的示例所示的正负载电流181的值的隔离放大器132。可以实现类似的布置以测量图1A中所示的负负载电流182的值。 在该现有技术布置中，参考图1A-B，直流电力供应166可以通过射频滤波器187和正端子185将正高压129(例如值为2000V)供应到等离子体处理室169 ;射频滤波器187和正端子185可以用等同的电阻器107表示。该布置可包括位于第一端子151和第二端子152之间的传感电阻IOO，第一端子151和第二端子152可以位于具有正高压(+HV) 129的直流电力供应166的端子和等同的电阻器107之间。 该布置还可包括通过电阻器117和电阻器118分别与第一端子151和第二端子152电性耦合的仪器放大器102。仪器102可以被配置为感测第一端子151和第二端子152之间的电压，也就是AV171，以利用传感电阻器100的电阻值确定传感电流103的值。 为了使仪器放大器102感测AV 171，可以使用隔离放大器132向上平移仪器放大器102工作点(或者工作范围)，例如，到约2000V-15V 约2000V+15V的范围。具有高工作点的仪器放大器102能够感测AV 171。 用于测量电压的典型装备可能只能够测量约-15V 约+15V范围内的电压。为了获得仪器放大器102的高压输出116的值，隔离放大器132也可以被配置为平移输出116到相对于接地电平136在-15V +15V范围内的低压参考输出134。低压参考输出134可以使用典型的电压测量设备测量。然后，可以使用低压参考输出134计算输出116。依次，可以使用输出116确定AV 171的值，AV 171的值可被用来确定传感电流103的值。根据该现有技术布置，正负载电流181的值被认为等于传感电流103的值。 通常，隔离放大器132可能是很昂贵的。而且，隔离放大器132的性能可能基本上是有限的。 一般地，隔离放大器132仅仅能够使仪器放大器102的工作点向上平移到约2. 5kV。该限制不足以满足有些等离子体处理系统的要求，其具有约6kV甚至更高的高压输入。 仪器放大器102还可能有限制。例如，仪器放大器102通常具有从-lOv +10v的感测范围。有了这些限制，仪器放大器102不能够满足有些等离子体处理系统的要求。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及等离子体处理系统。该等离子体处理系统可包括置于等离子体处理室内部并被配置为支撑(和夹持)晶片的静电卡盘(ESC)。该ESC可包括用于向该晶片提供第一力的正端子(+ESC)和用于向该晶片提供第二力的负端子(-ESC)。该等离子体处理系统还可包括第一转阻放大器(TIA)和第二TIA，其被配置为测量第一组电压以用于确定施加到该正端子的正负载电流的值。该等离子体处理系统还可包括第三TIA和第四TIA，其被配置为测量第二组电压以用于确定施加到该负端子的负负载电流的值。该等离子体处理系统还可以包括逻辑或程序以调整偏置电压，从而该正负载电流的值和该负负载电流的值具有相等的大小。该等离子体处理系统还可包括被配置为根据该正负载电流的值和该负负载电流的值中的至少一个确定该ESC的健康状态和剩余寿命中的至少一个的诊断单元。 上述摘要仅涉及此处揭露的专利技术的许多实施方式中的一个，而并不意在限制本文权利要求中所列举的本专利技术的范围。在下面对本专利技术的详细说明中，并结合附图，对本专利技术的这些以及其它特征进行更加详细的描述。附图说明 本专利技术是以附图的各图中所示的示例而非限制的方式说明的，且其中类似的参考标号表示类似的元件，其中 图1A描绘了示例等离子体处理系统的示意图。 图1B描绘了一种包括用于测量图1A的示例中所示的等离子体处理系统中的正负载电流的值的隔离放大器的现有技术布置的示意图。 图2A描绘了根据本专利技术的一个或多个实施方式，用于测量被施加到等离子体处理系统中的静电卡盘的正端子的正负载电流的值/安培数的布置的示意图。 图2B描绘了，根据本专利技术的一个或多个实施方式，获得该正负载电流的值/安培数的方法的流程图。 图2C描绘了获得该正负载电流的值/安培数的数学运算。 图3描绘了，根据本专利技术的一个或多个实施方式，用于获得被施加到图2A-C的示例中讨论的等离子体处理系统中的静电卡盘的负端子的负负载电流的值/安培数的布置的示意图。 图4描绘了，根据本专利技术的一个或多个实施方式，用于优化图2A-C和图3中所讨 论的等离子体处理系统中的偏置电压的正负载电流绘图和负负载电流绘图。具体实施例方式现在参考附图中描绘的本专利技术的一些实施方式详细地描述本专利技术。在下面的描述 中，列举了许多具体细节以提供对本专利技术的完全理解。然而，显然，对本领域的技术人员来 说，无需这些具体细节中的一些或全部仍然可以实施本专利技术。在其它情况下，没有对熟知的 工艺步骤和/或结构进行详细描述，以免不必要地模糊本专利技术。 本专利技术的一个或多个实施方式涉及等离子体处理系统。该等离子体处理系统可以 包括置于等离子体处理室内并被配置为支撑晶片的静电卡盘(ESC)。该ESC可以包括用于 向该晶片提供第一力的正端子(+ESC)和用于向该晶片提供第二力的负端子(-ESC)。正端 子(+ESC)和负端子(-ESC)上的高压可以是可编程的并且可控的。 该等离子体处理系统还可以包括被配置为测量用于计算施加到该正端子的正负 载电流的值的第一组电压的第一转阻放大器(TIA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理晶片的等离子体处理系统，该等离子体处理系统包含：置于等离子体处理室内部并被配置为支撑该晶片的静电卡盘（ＥＳＣ），该ＥＳＣ包括用于向该晶片提供第一力的正端子和用于向该晶片提供第二力的负端子；第一转阻放大器（ＴＩＡ）和第二ＴＩＡ，其被配置为测量第一组电压以用于确定施加到该正端子的正负载电流的值；第三ＴＩＡ和第四ＴＩＡ，其被配置为测量第二组电压以用于确定施加到该负端子的负负载电流的值；配置为使用该正负载电流的值和该负负载电流的值调整偏置电压以平衡该第一力和该第二力的程序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-6-1 60/941,642一种处理晶片的等离子体处理系统，该等离子体处理系统包含置于等离子体处理室内部并被配置为支撑该晶片的静电卡盘(ESC)，该ESC包括用于向该晶片提供第一力的正端子和用于向该晶片提供第二力的负端子；第一转阻放大器(TIA)和第二TIA，其被配置为测量第一组电压以用于确定施加到该正端子的正负载电流的值；第三TIA和第四TIA，其被配置为测量第二组电压以用于确定施加到该负端子的负负载电流的值；配置为使用该正负载电流的值和该负负载电流的值调整偏置电压以平衡该第一力和该第二力的程序。2. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中该偏置电压被调整以产生该正负载 电流的大小和该负负载电流的大小之间的偏移，而该偏移被用来矫正预估的等离子体引起 的偏置电压的误差。3. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包含被配置为根据该正负载电流 的值和该负负载电流的值中的至少一个来确定该ESC的健康状态和剩余寿命中的至少一 个的诊断单元。4. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包含被配置为将该第一TIA连接到第一电路的第一元件，该第一电路在电力供应和该正端 子之间，该第一元件具有第一电阻；连接该第一 TIA的两个端点的第二元件，该第二元件具有第二电阻； 被配置为将该第二TIA连接到该第一电路的第三元件，该第三元件具有第三电阻；以及连接该第二TIA的两个端点的第四元件，该第四元件具有第四电阻， 其中该第三电阻与该第四电阻的比等于该第一电阻与该第二电阻的比。5. 根据权利要求4所述的等离子体处理系统，其中该第三电阻等于该第一电阻。6. 根据权利要求4所述的等离子体处理系统，其中该第一组电压包括该第二元件两端 的电压和该第四元件两端的电压。7. 根据权利要求4所述的等离子体处理系统，进一步包含被配置为将该第三TIA连接到第二电路的第五元件，该第二电路在该电力供应和该负 端子之间，该第五元件具有第五电阻；连接该第三TIA的两个端点的第六元件，该第六元件具有第六电阻； 被配置为将该第四TIA连接到该第二电路的第七元件，该第七元件具有第七电阻；以及连接该第四TIA的两个端点的第八元件，该第八元件具有第八电阻； 其中该第七电阻与该第八电阻的比等于该第五电阻与该第六电阻的比。8. 根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中该第七电阻等于该第五电阻。9. 根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中该第一电阻与该第二电阻的比等于 该第五电阻与该第六电阻的比。10. 根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中该第二组电压包括该第六元件两 端的电压和该第八元件两端的电压。11. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包含位于电力供应和该正端子 之间的电路上的第一端子和第二端子之间的电阻器，其中该第一TIA在该第一端子连接于 该电路，而该第二TIA在该第二端子连接于该电路。12. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包含被配置为使用由该第二TIA 测量的第一电压和由该第四TIA测量的第二电压中的至少一个来控制该正端子的第一ESC 电压和该负端子的第二ESC电压中的至少一个的控制单元，该第一ESC电压正比于该第一 电压，该第二ESC电压正比于该第二电压。13. 根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包含被配置为使用由该第二 TIA 测量的第一电压和由该第四TIA测量的第二电压中的至少一个来控制该正端子的第一ESC 电压和该负端子的第二ESC电压之间的差的控制单元，该第一ESC电压正比于该第一电压， 该第二 ESC电压正比于该第二电压。14. 一种用于在等离子体处理室内部的静电卡盘(ESC)上固定晶片的方法，该ESC包括 用于向该晶片提供第一力的正端子和用于向该晶片提供第二力的负端子，该方法包含使用第一元件，将第一转阻放大器(TIA)连接到第一电路上的第一端子，该第一电路 在电力供应和该正端子之间，该第一元件具有第一电阻；使用该第一 TIA，确定第二元件两端的第一电压，该第二元件连接该第一 TIA的两个端 点并具有第二电阻；使用第三元件，将第二TIA连接到该第一电路上的第二端子，该第三元件具有第三电阻；使用该第二TIA，确定第四元件两端的第二电压，该第四元件连接该第二TIA的两个端 点并具有第四电阻；使用该第一电压、该第一电阻、该第二电阻、该第二电压、该第三电阻和该第四电阻中 的一个或多个确定施加到该正端子的正负载电流的值； 确定施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德贾法雅法良特哈妮，拉尔夫战平鲁，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]