專利名稱：使用等離子體誘導(dǎo)微波振蕩器頻率變化的電子密度測(cè)量和控制系統(tǒng)的制作方法
與相關(guān)申請(qǐng)的相互參照本發(fā)明涉及名稱為“使用鎖定到包含等離子體的開(kāi)式諧振腔的微波振蕩器的電子密度測(cè)量和等離子體處理控制系統(tǒng)”，代理卷號(hào)2312-0709-2YAPROV的共同未決申請(qǐng)，和“使用包含等離子體的開(kāi)式諧振腔共振頻率變化的電子密度和等離子體處理控制系統(tǒng)”，代理卷號(hào)2312-0710-2YA的共同未決申請(qǐng)，這兩個(gè)申請(qǐng)已經(jīng)在此同時(shí)申請(qǐng)了。在此這兩個(gè)申請(qǐng)整個(gè)地作為參考。
背景技術(shù)：
背景描述對(duì)于確定等離子體電子密度來(lái)說(shuō)至少由三種已知的基于微波的技術(shù)(1)微波干涉量度法，(2)反射和吸收的測(cè)量，(3)諧振腔共振頻率的干擾。在下面以簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)描述每個(gè)概念。
微波干涉量度法涉及確定兩個(gè)微波束之間的相差。第一束微波提供參照信號(hào)，第二束穿過(guò)反應(yīng)環(huán)境并相對(duì)于第一束微波經(jīng)歷相移。從測(cè)量到的這兩束之間的相差的變化計(jì)算折射率。干涉量度技術(shù)已經(jīng)由Urbana的Illinois大學(xué)的L.Goldstein教授的文件證明。在下面的美國(guó)專利2,971,153；3,265,967；3,388,327；3,416,077；3,439,266；3,474,336；3,490,037；3,509,452和3,956,695中描述了干涉量度法，每一個(gè)專利在此作為參考。在微波束穿過(guò)等離子體存在的區(qū)域時(shí)，根據(jù)測(cè)量微波束的吸收可直接確定一些等離子體的性質(zhì)。在美國(guó)專利號(hào)3,599,089和3,383,509中描述了等離子體中的信號(hào)反射。
已經(jīng)使用一種測(cè)量諧振腔共振頻率干擾的技術(shù)測(cè)量等離子體電子密度。由于等離子體具有取決于等離子體電子密度的有效介電常數(shù)，因此在諧振器中等離子體的存在會(huì)影響每個(gè)共振模的頻率。這種技術(shù)已經(jīng)由麻省理工學(xué)院的S.C.Brown教授文件證明了。這種技術(shù)的一部分描述在美國(guó)專利號(hào)3,952,246和下面的非專利文章Havelag，M.，et al，J ApplPhys 70(7)3472-80(1991)使用微波共振和光致分離效應(yīng)測(cè)量CF4，C2F6，CHF3和C3F8的13.56MHz RF等離子體中的陰離子密度，以及Havelag，M.，et al，Materials Science Forum，vol.140-142，235-54(1993)在碳氟化合物RF刻蝕等離子體中的帶負(fù)電顆粒使用微波共振和光致分離效應(yīng)的密度測(cè)量。
發(fā)明總結(jié)本發(fā)明的目的之一在于提供一種比現(xiàn)有技術(shù)更加精確的等離子體測(cè)量系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用等離子體誘導(dǎo)微波振蕩器頻率變化的改進(jìn)等離子體測(cè)量系統(tǒng)。
本發(fā)明的這些和其他的目的是通過(guò)使用測(cè)量和控制穿過(guò)等離子體室的信號(hào)的反饋回路而實(shí)現(xiàn)的。使用計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，本發(fā)明測(cè)量穿過(guò)等離子體室的信號(hào)的頻率并比較測(cè)量的頻率與所需的頻率。根據(jù)測(cè)量的頻率和所需的頻率之間的差別，計(jì)算機(jī)/DSP控制等離子體發(fā)生器增加或減小供應(yīng)到等離子體室的功率，從而影響等離子體電子密度。
附圖簡(jiǎn)述參考下面詳細(xì)的描述，特別是聯(lián)系附圖考慮時(shí)，本發(fā)明比較完整的評(píng)價(jià)及其附屬優(yōu)點(diǎn)將變得容易明白，其中在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的等離子體電子密度測(cè)量系統(tǒng)的框圖；圖2是用于執(zhí)行圖1的一部分測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意性描述；以及圖3為系統(tǒng)響應(yīng)對(duì)頻率的圖表。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述現(xiàn)在參考附圖，其中在這幾個(gè)視圖中相同的參考號(hào)標(biāo)明相同的或相應(yīng)的部分，圖1是根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量等離子體室200中產(chǎn)生的等離子體的等離子體電子密度測(cè)量系統(tǒng)的框圖。本發(fā)明的一種實(shí)施方案使用等離子體發(fā)生器205和自激微波振蕩器210，它包括閉合回路，衰減器213a，窄帶微波放大器215，隔離器220，移相器，225，定向耦合器230，包括開(kāi)式輻射通路的等離子體室200，該通路還包括至少一個(gè)發(fā)射器天線235，至少一個(gè)接收器天線240，并且可包括一個(gè)或多個(gè)反射器245。發(fā)射器天線235和接收器天線240可為喇叭型天線，介質(zhì)透鏡，或發(fā)射體的其他形式；并且反射器245可具有平的或彎曲的表面或者可為衍射光柵。
如圖1中的實(shí)施方案所示，發(fā)射器235，反射器245和接收器240可以一種方式定向，使得開(kāi)式輻射通路基本上位于平行于在等離子體室200中正被處理的晶片的表面的平面中。然而，其他的實(shí)施方案包括其他的配置，在這些配置中開(kāi)式輻射通路平面不平行于正被處理的晶片的表面，或者開(kāi)式輻射通路甚至也不位于平面內(nèi)。而且，其他的實(shí)施方案也包括使用多個(gè)微波束通路，在各種配置中或者是相同的長(zhǎng)度或者是不同的長(zhǎng)度。這些配置的實(shí)施例包括但不局限于星形和三角形。同樣，當(dāng)使用在等離子體內(nèi)部的幾個(gè)位置相交的微波束的多系統(tǒng)時(shí)，提取出空間信息(與層析X射線攝影術(shù)相似)，而不是積累在微波束長(zhǎng)度方向上的等離子體電子密度，這一點(diǎn)是可能的。
如果放大器的增益足夠高，將存在不同頻率上的自激振蕩器。這些頻率滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1.凈往返增益必須超過(guò)1，該凈往返增益為放大器數(shù)字功率增益G，所有連接的透射系數(shù)，和所有鏡子的反射系數(shù)的乘積。G·{Σi=1nTi·Σj=1mRj}≥1---(1)]]>其中假定存在透射系數(shù)小于1的“n”連接，并且通路包括反射系數(shù)小于1的“m”反射器。盡管這是振蕩的必要條件，但不是充分的；充分性由第二標(biāo)準(zhǔn)提供。
2.由所有原因造成的回路中的電磁波的往返漂移必須加到2π弧度的整數(shù)倍。這就確保了從噪聲中建立相干振蕩。與回路中的大多數(shù)無(wú)源接頭和鏡子有關(guān)的相移實(shí)際上與頻率無(wú)關(guān)，因此如以下描述的，它在此描述的測(cè)量方法中不起重要的作用。穿過(guò)往返行程的電磁波的相移是主要的，這是由于下面這三個(gè)原因在等離子體形成的區(qū)域中的傳播；在波導(dǎo)管和波導(dǎo)管中的元件中的傳播；和由放大器的傳播(和放大)。因此充分條件可寫(xiě)成[Σi=1nφi+Σj=1mφj]+φamp(ω′)+β(ω′)dckt+ω′c∫0dpnp(ω′,z)dz=q·2π---(2)]]>其中第一個(gè)括號(hào)代表來(lái)自任何連接(i)或鏡子(m)的相移；φamp(ω′)為放大器的相移；β(ω′)dckt為穿過(guò)連接波導(dǎo)管，衰減器，移相器和包括電路的其他無(wú)源元件傳播的微波的相移；等式左邊最后一項(xiàng)為穿過(guò)包含等離子體的區(qū)域的微波的相移。項(xiàng)np(ω′，z)為等離子體的折射率，ω′為有從z＝0到z＝dp填充臂的等離子體存在時(shí)的微波的角頻率，在處理室內(nèi)部電磁長(zhǎng)度假定為dp，其余連接電路的長(zhǎng)度為dckt。并且還假定在等離子體區(qū)域中無(wú)制導(dǎo)的微波可以被具有由ω′n/c給出的相位常數(shù)的均勻平面波近似。
在圖3中示出了(1)和(2)結(jié)果的圖表顯示(作為ω的函數(shù)畫(huà)出)，其中G0(ω)為放大器的小信號(hào)增益，S為經(jīng)受住往返行程的那部分的電磁功率并且為(1)中大括號(hào)的縮寫(xiě)；為了畫(huà)圖清楚，忽略(2)中的括號(hào)和放大器的相移；β(ω)被均勻平面波的相位常數(shù)ω/c近似。為了畫(huà)圖，如果忽略掉等離子體折射率的頻率相關(guān)性，(2)左邊變成一條直線，具有對(duì)角頻率為[dckt+npdp]/C的斜率。注意到(1)的要求只是限制振蕩成為G0≥1的放大器帶寬的一部分，并且可通過(guò)增加反饋回路中的衰減，減小S值并增加1/S值而減小該部分。
代表(2)的直線與被2π垂直隔開(kāi)的虛水平線的相交點(diǎn)為滿足(2)的角頻率，如果它們也滿足(1)就變成振蕩頻率。那些確實(shí)滿足的作為突出的實(shí)線箭頭示出。每個(gè)振幅與該頻率上的過(guò)量增益(即G0(ω)S-1)成正比。如果與可能的振蕩的帶寬相比，自由光譜區(qū)(即(2)相鄰解之間的間隔)小，那么在倍頻處的振蕩是可能的和/或很可能的。
返回到圖1的描述，圖1也示出了連接在定向耦合器230的輸出和混頻器255輸入之間的頻率計(jì)250a。一個(gè)頻率穩(wěn)定本地振蕩器260通過(guò)衰減器213b連接到混頻器255的第二輸入。選擇頻率穩(wěn)定本地振蕩器260的頻率，或者稍微低于或者稍微高于窄帶放大器215的通帶。(衰減器213b也連接到檢驗(yàn)穩(wěn)定本地振蕩器260頻率的第二頻率計(jì)250b上)。為了簡(jiǎn)化隨后的描述，假定頻率穩(wěn)定本地振蕩器260的頻率設(shè)置為稍微低于窄帶放大器215的通帶。從混頻器255中出現(xiàn)的IF信號(hào)的頻率為頻率穩(wěn)定本地振蕩器260的頻率和自激振蕩器210的頻率之間的差值。根據(jù)描述的實(shí)施方案，IF信號(hào)的頻率典型處于0到大約2GHz的范圍內(nèi)。當(dāng)然，對(duì)于其他的放大器參數(shù)其他的頻率范圍也是可能的。
圖2為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的示意描述，該系統(tǒng)用于測(cè)量和控制由等離子體發(fā)生器205在等離子體室200中產(chǎn)生的等離子體。計(jì)算機(jī)100執(zhí)行本發(fā)明的方法，其中計(jì)算機(jī)外殼102內(nèi)裝有主板104，其包含CPU106，存儲(chǔ)器108(例如，DRAM，ROM，EPROM，EEPROM，SRAM和FlashRAM)，和其他任意的特殊目的邏輯器件(例如ASIC)或可配置邏輯器件(例如，GAL和可重新編程FPGA)。計(jì)算機(jī)100還包括多個(gè)輸入器件(例如鍵盤(pán)122和鼠標(biāo)124)，和用于控制顯示器120的顯卡110。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100還包括軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器114；其他可移動(dòng)介質(zhì)器件(例如光盤(pán)119，磁帶，和可移動(dòng)磁光介質(zhì)(未示出))；和硬盤(pán)112，或其他固定高密度介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器，使用合適的設(shè)備總線(例如SCSI總線，增強(qiáng)IDE總線，或超DMA總線)連接。計(jì)算機(jī)100可另外包括光驅(qū)118，光盤(pán)讀/寫(xiě)單元(未示出)或者光盤(pán)機(jī)(未示出)，而且被連接到相同的設(shè)備總線或另一設(shè)備總線。盡管光盤(pán)119以CD盒示出，光盤(pán)119可直接插入到不需要盒的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器中。另外，打印機(jī)(未示出)也提供不同時(shí)間和情況下的等離子體密度的打印列表。
如上所述，該系統(tǒng)至少包括一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例為光盤(pán)119，硬盤(pán)112，軟盤(pán)，磁帶，磁光盤(pán)，PROM(EPROM，EEPROM，F(xiàn)lash EPROM)，DRAM，SRAM等。本發(fā)明包括用于控制計(jì)算機(jī)100的硬件和用于使計(jì)算機(jī)100能夠與用戶相互作用的軟件，被存儲(chǔ)在任何一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或其組合體上。所述軟件可包括但并不局限于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用，諸如開(kāi)發(fā)工具。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括用于監(jiān)視和控制等離子體室中的等離子體的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)編碼設(shè)備可為任何的編譯或可執(zhí)行的編碼機(jī)構(gòu)，包括但不局限于文稿編排程序，解釋器，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，Java類，和完全可執(zhí)行程序。
如圖1所示，IF信號(hào)頻率被計(jì)算機(jī)100中的頻率電壓轉(zhuǎn)換器152接收并且被模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器150b轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。(在另一實(shí)施方案中，頻率電壓轉(zhuǎn)換器152和A/D轉(zhuǎn)換器150b被計(jì)數(shù)IF循環(huán)次數(shù)的數(shù)字計(jì)數(shù)器取代。)計(jì)算機(jī)100還接收由設(shè)備操作人員提供的被第二A/D轉(zhuǎn)換器150a轉(zhuǎn)換的輸入數(shù)據(jù)275。在另一實(shí)施方案中，輸入數(shù)據(jù)275以數(shù)字形式直接被接收(例如通過(guò)鍵盤(pán)122)，并且在該實(shí)施方案中第二A/D轉(zhuǎn)換器150A不是必需的。DSP或CPU106接收并比較數(shù)字IF信號(hào)與輸入數(shù)據(jù)275并將數(shù)字輸出信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器160上，該轉(zhuǎn)換器接著傳輸模擬信號(hào)到等離子體發(fā)生器205，以在必要時(shí)修改等離子體發(fā)生器205的輸出功率。在另一實(shí)施方案中，D/A轉(zhuǎn)換器160被合并到改進(jìn)的等離子體發(fā)生器205′中，并且DSP/CPU106的數(shù)字輸出被直接施加到改進(jìn)的等離子體發(fā)生器205′上。
圖1示出的自激振蕩器的頻率取決于沿著處理室中的電路的通路的等離子體的電子密度，因此其操作頻率中的偏移可被用于控制等離子體發(fā)生器。在下面推導(dǎo)出頻率偏移和等離子體的空間平均電子密度之間的關(guān)系。
如果等離子體電子密度為零，np(ω，z)＝1，因此等式(2)變成[Σi=1nφi+Σj=1mφj]+φamp(ω)+β(ω)dckt+ωc∫0dp1dz=q·2π---(3)]]>其中認(rèn)識(shí)到處理室中的折射率沿著從z＝0到z＝dp的通路返回到它的真空值(n＝1)。結(jié)果，頻率回復(fù)到ω而不是ω′，其中由于沒(méi)有頻率偏移ω′＝ω+Δω＝ω+0。相同的量出現(xiàn)在等式(2)和(3)右邊，因此(2)和(3)的左邊可以相等。因此在等式(2)和(3)中的第一括號(hào)刪去，剩余項(xiàng)可以按如下分組ωdpc·1dp∫0dp[1-np(ω,z)]dz=[φamp(ω′)-φamp(ω)]+[β(ω′)dckt-β(ω)dckt]---(4)]]>其中對(duì)于乘以積分和等離子體折射率表達(dá)式中的項(xiàng)，ω′和ω之間的差別被忽略。
因?yàn)?amp;omega;p2ω2<<1,np(ω)≈1-ωp2ω2≈1-12·ωp2ω2---(5)]]>并且 Ne＝電子密度(單位為m-3)。按照在ω的值和頻率Δω的偏移，利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)求在ω′處的Φamp和β的值。φamp(ω′)=φamp(ω)+∂φamp(ω)∂ω·Δω---(7a)]]>β(ω′)=β(ω)+∂β(ω)∂ω·Δω---(7b)]]>涉及Φamp偏導(dǎo)數(shù)的項(xiàng)為被放大器插入的群延遲Tg并且通常很??；涉及β的偏導(dǎo)數(shù)的項(xiàng)為群速度Vg(其中Vg小于c)的倒數(shù)。因此等式(4)可近似為e2mϵ0·[1dp∫0dpNe(z)dz]=<Ne>e2mϵ0=2·Δω·ω·{cvg·dcktdp+cTgdp}---(8)]]>等式(8)表明空間平均電子密度與頻率偏移Δω，振蕩的標(biāo)稱頻率ω，基本常數(shù)c，m和ε0，和只需要確定一次的(8)的括號(hào)中的量有關(guān)。
可用普通的波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量振蕩頻率ω，達(dá)到高于1％的精確度；基本常數(shù)已經(jīng)精確地知道；并且通過(guò)用各種氣壓下的諸如SF6，氬氣，和氙氣的重氣體填充通路dp和估算頻率偏移Δω，可以試驗(yàn)確定大括號(hào)的值。(對(duì)于上述的校準(zhǔn)程序，本地振蕩器(LO)在頻率上應(yīng)該高于被控制的振蕩器。)使用外差技術(shù)可測(cè)量到后者更大的精度，其中頻率ω′與在ωLO下的穩(wěn)定本地振蕩器混合，使得可用頻率計(jì)數(shù)器和其他已知的頻率確定技術(shù)測(cè)量差值ω′-ωLO。
然后使用等式(8)的平均電子密度作為反饋控制，以控制施加到連接等離子體室200的等離子體發(fā)生器205的電壓。
根據(jù)本發(fā)明，一種得到發(fā)射器235和接收器245之間的平均電子密度近似值的方法的實(shí)例，包括以下步驟1.打開(kāi)測(cè)量裝置并且在等離子體起始后使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
2.輸入等式(8)大括號(hào)中的項(xiàng)的值。注意到該值取決于反饋回路中的可調(diào)整元件(例如，衰減器213a和移相器225)的設(shè)置；因此在進(jìn)行確定后這些設(shè)置不應(yīng)該變化。在另一實(shí)施方案中，對(duì)于等式(8)中的大括號(hào)中的項(xiàng)構(gòu)造多個(gè)值(一個(gè)值對(duì)應(yīng)于環(huán)境設(shè)置的每一種可能的組合)，并且根據(jù)環(huán)境設(shè)置在操作過(guò)程中選擇合適的值。
3.驗(yàn)證頻率穩(wěn)定本地振蕩器260的頻率并在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
4.以鍵盤(pán)122或以另一數(shù)據(jù)輸入端口輸入所需的等離子體電子密度。
5.從數(shù)據(jù)輸入端口初始該方法。
在所需的IF信號(hào)和測(cè)量的IF信號(hào)之間差值的基礎(chǔ)上，調(diào)整等離子體發(fā)生器205的輸出，使所需的和測(cè)量的IF信號(hào)更加緊密地匹配。例如，如果測(cè)量的IF信號(hào)大于所需的IF信號(hào)，輸出RF功率減小一個(gè)增量。相似地，如果測(cè)量的IF信號(hào)小于所需的IF信號(hào)，輸出RF功率增加一個(gè)增量。而且，對(duì)于粗調(diào)，等離子體電子密度和RF功率之間的預(yù)定關(guān)系可用于近似要被施加的RF功率。然后，施加細(xì)調(diào)以更加精確地控制等離子體系統(tǒng)。
在細(xì)調(diào)方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在給定增量的大小的基礎(chǔ)上，調(diào)整施加的RF功率(即增加或減小一個(gè)給定增量)直到測(cè)量的和所需的信號(hào)不能更加緊密地匹配。然后減小給定增量(例如減小一半)，并繼續(xù)細(xì)調(diào)直到新的給定增量也太粗了。然而，如果測(cè)量的和所需的信號(hào)之間的差別變得大于被電流間隔所能匹配的差別，那么增加電流間隔。
在調(diào)整方法的另一實(shí)施方案中，另外的信息被用于細(xì)調(diào)反饋/控制過(guò)程。所述信息可包括但并不局限于每RF功率變化的信號(hào)變化(即第一導(dǎo)數(shù))，第二導(dǎo)數(shù)和積分。本發(fā)明為通用控制機(jī)構(gòu)，并不被信息的類型和選擇的反饋機(jī)構(gòu)限制。
在下文中描述本發(fā)明方法的精度與現(xiàn)有技術(shù)的比較。假定反饋回路可分成物理長(zhǎng)度L相等的兩個(gè)部分。第一部分代表開(kāi)式輻射通路，第二部分代表反饋回路的其余部分。在缺少等離子體時(shí)，頻率為f，開(kāi)式輻射通路中的波長(zhǎng)為λ2。在反饋回路的其余部分中的波長(zhǎng)為λ1，并且在波長(zhǎng)中的反饋回路的長(zhǎng)度為q。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定整個(gè)反饋回路中的信號(hào)的相速度為c。(很明顯波導(dǎo)中的相速度大于c，但是在這里忽略掉復(fù)雜因素。)由這些假設(shè)從而得出L/λ1+L/λ2≈Lf1/c+Lf2/c≈q(9)在等離子體出現(xiàn)時(shí)，頻率變成f2，在開(kāi)式輻射通路中的平均折射率變成<n>而在波長(zhǎng)中的反饋通路的總長(zhǎng)度保持q。因此，Lf2/c+<n>Lf2/c≈q (10)合并等式(9)和(10)得到1-<n>1+<n>≈f2-f1f1---(11)]]>頻率差值f2-f1對(duì)應(yīng)于上述的IF頻率。通過(guò)計(jì)算自然對(duì)數(shù)的微分，得到如下的等式(15)δln(1-<n>1+<n>)=δln(f2-f1f1)---(12)]]>δ(1-<n>1+<n>)(1-<n>1+<n>)≈δ(f2-f1f1)(f2-f1f1)≈δ(IFf1)(IFf1)---(13)]]>在這里IF＝f2-f1為IF信號(hào)頻率。對(duì)于固定的f1，并且利用近似1+<n>≈2 (14)它對(duì)于在此關(guān)心的情況近似得非常好，可以得出δ(1-<n>)1-<n>|≤|δIFIF|+|δf1f1|---(15)]]>測(cè)量精度的合理期望值導(dǎo)致上面等式(15)的右邊每項(xiàng)大約0.0025的估計(jì)。因此，|δ(1-<n>)1-<n>|≈0.005---(16)]]>假定n≈1-e28π2ϵ0mf2N---(17)]]>從而得出δ(1-<n>)1-<n>≈0.005≈δ<n><n>---(18)]]>并且期望的精度大約0.5％量級(jí)。
明顯地，根據(jù)上述的教導(dǎo)，本發(fā)明的各種修改和變化是可能的。因此應(yīng)當(dāng)理解到在附加的權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可以按照與在此特別描述的不同的方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于在等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)中測(cè)量等離子體密度和電子密度中的至少一種，該系統(tǒng)包括第一傳感器，用于測(cè)量穿過(guò)等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的第一信號(hào)；第二傳感器，用于測(cè)量來(lái)自參考源的第二信號(hào)；以及比較器，用于比較第一和第二信號(hào)之間的差別以確定等離子體源，等離子體室和電子源中至少一個(gè)的等離子體密度和電子密度中的至少一種。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中等離子體源，等離子體室和電子源中至少一個(gè)的等離子體密度和電子密度中的至少一種在1010到1012cm-3的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用于維持等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的自激微波振蕩器。
4.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中第一傳感器包括閉合回路，該回路包括用于傳輸?shù)谝恍盘?hào)的開(kāi)式輻射通路。
5.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中開(kāi)式輻射通路包括等離子體。
6.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中閉合回路還包括在開(kāi)式輻射通路中的窄帶微波放大器。
7.如權(quán)利要求3的系統(tǒng)，還包括穩(wěn)定本地振蕩器；以及混頻器，其中自激振蕩器的第一頻率和穩(wěn)定本地振蕩器的第二頻率混合以產(chǎn)生IF信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括由設(shè)備操作人員輸入所需等離子體密度和所需電子密度中的至少一種的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。
9.如權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)輸入設(shè)備包括鍵盤(pán)。
10.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中比較器包括數(shù)字信號(hào)處理器。
11.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量穿過(guò)等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的第三信號(hào)的第三傳感器。
12.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量穿過(guò)等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的第三信號(hào)的第三傳感器，其中第一和第三信號(hào)穿過(guò)不同的長(zhǎng)度。
13.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用于測(cè)量穿過(guò)等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的第三和第四信號(hào)的第三和第四傳感器，其中第三和第四信號(hào)的通路與第一信號(hào)的通路相交。
14.一種方法，用于測(cè)量等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)中的等離子體密度和電子密度中的至少一種，該方法包括以下步驟測(cè)量穿過(guò)等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的第一信號(hào)；測(cè)量來(lái)自參考源的第二信號(hào)；以及比較第一和第二信號(hào)之間的差別以確定等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的等離子體密度和電子密度中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中測(cè)量第一信號(hào)的步驟包括測(cè)量密度在1010到1012cm-3的范圍內(nèi)的等離子體源，等離子體室和電子源的至少一個(gè)的等離子體密度和電子密度中的至少一種。
16.如權(quán)利要求14的方法，還包括施加來(lái)自自激微波振蕩器的控制信號(hào)維持等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的步驟。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中測(cè)量第一信號(hào)的步驟包括使用閉合回路測(cè)量第一信號(hào)，該閉合回路包括傳輸?shù)谝恍盘?hào)的開(kāi)式輻射通路。
18.如權(quán)利要求17的方法，還包括提供等離子體作為開(kāi)式輻射通路的步驟。
19.如權(quán)利要求17的方法，其中測(cè)量第一信號(hào)的步驟包括使用閉合回路測(cè)量第一信號(hào)，該閉合回路包括開(kāi)式輻射通路中的窄帶微波放大器。
20.如權(quán)利要求16的方法，還包括步驟混合自激振蕩器的第一頻率和穩(wěn)定本地振蕩器的第二頻率以產(chǎn)生IF信號(hào)。
21.如權(quán)利要求14的方法，還包括由設(shè)備操作人員輸入所需的等離子體密度和所需的電子密度中的至少一種的步驟。
22.如權(quán)利要求14的方法，還包括在鍵盤(pán)上輸入所需的等離子體密度和所需的電子密度中的至少一種的步驟。
23.如權(quán)利要求14的方法，其中比較的步驟包括利用數(shù)字信號(hào)處理器比較差別。
24.如權(quán)利要求14的方法，還包括將控制信號(hào)施加到等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)上，以修改等離子體源，等離子體室和電子源中的至少一個(gè)的等離子體密度和電子密度中的至少一種的步驟。
全文摘要
一種用于測(cè)量等離子體密度和電子密度中的至少一種(例如在10
文檔編號(hào)H05H1/00GK1361867SQ00810563
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月20日
發(fā)明者約瑟夫·T·沃德云, 韋恩·L·約翰遜, 默里·D·瑟基斯 申請(qǐng)人:東京電子株式會(huì)社