[发明专利]用于电压/电流探针测试装置的方法和设备

说明书

背景技术

等离子处理的发展促进了半导体工业的增长。等离子处理期 间，可采用诊断工具来确保正在处理的器件的高成品率。射频(RF) 电气测量可用在诊断工具中，用以检测和/或控制等离子电器属性以 在等离子处理期间保持对工艺参数的紧密控制。

等离子处理期间，RF电器测量(例如电压(V)和/或电流(I) 可由探针收集用以等离子诊断，例如，TCP Kiyo V^TM或TCP Kiyo 45VI^TM探针，其可从Fremont，California的Lam Research Corp.得到。 来自探针的等离子诊断数据可用于确定等离子电势、浮动电势、电 子密度和/或电子能量分布函数。然而，因为在校准和/或控制高RF 电压和/或电流探针中包含错综复杂的因素而会难以确定该等离子 参数的精确值。

为了校准探针以测量高RF电压和/或电流，需要一种具有大RF 功率发生器的高RF电压和/或电流测试系统。通常商业上可以得到 的大功率RF发生器可以在50欧姆系统中以大约10％的精确度输送 高达500伏特的电压。然而，等离子处理期间需要测量的RF电压的 峰值会超过6000伏特，精确度要求大约1.5％，这可以符合到National  Institute of Standards and Technology(NIST)标准。因此，商业上可 以得到的大功率RF发生器不具有利用探针进行的、用于等离子诊断 的数据收集所要求的高RF功率或精确度。

参照图1，示出现有的用于电压测试装置的RF输送路径100的简 化示意图。RF功率由单个空气冷却的300瓦特发生器102提供，即， 在50欧姆阻抗输出最大，运行在大约13.56MHz。来自该发生器102 的RF功率输出通过同轴电缆引到同轴交换网络122

如图1所示，同轴交换网络122可配置有第一开关(SW1)104 和第二开关(SW2)106。20分贝(db)同轴衰减器110设在是该RF 输送路径中以通过控制SW1104和SW2106增强低功率功能性。采 用衰减器110以降低来自高RF功率发生器102的功率输出以在低电 压测试范围中提供稳定性。

例如，在峰值大约200至大约1000伏特的低电压范围中，SW1 104和SW2106可切换为选择衰减器110。对于峰值大约2,000到超过 6000的高电压范围，SW1104和SW2106可切换至该高RF输送路径 108。该衰减器接通或断开的任一情况中，都将功率引到V-负载网 络112。

图1的示例中，位置指示器118连接到SW1104和SW2106。位 置指示器118用来监测衰减器110是否被选取以防止热切换。这里所 使用的术语，热切换指的是当有输出功率从该发生器发出时的切 换。在高RF功率运行期间，不希望有热切换。

引导位置指示器118的信号通过控制印刷电路板(PCB)114。 信号条件在数据采集(DAQ)输入输出(IO)120上回读进计算机 116。然后计算机116中的软件算法解释信号条件以根据开关是否正 确选择而确定处理或中止该测试。

通常，商业上可以得到的大功率RF发生器102运行在大约50欧 姆、300瓦特功率。当运行50欧姆系统时，需要巨大的能量消耗以 获得所需的高RF电压，例如1000伏特峰值10千瓦，至6000伏特峰值 360千瓦。为了使标准的现有的RF发生器工作，该RF发生器可集成 在高阻抗电路中以生成校准探针所需的较高的电压。V-负载网络 112是高阻抗电路的一个示例，其调节以输送所需的电压范围。

图2示出现有的电压-负载网络装置200的简化示意图。在图2的 示例中，通过50欧姆RF发生器202提供RF功率。该RF功率信号通过 高阻抗匹配V-负载网络电路212以生成等离子应用所必需的高电 压。