相位比较器及相位差监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于检测电感耦合等离子体处理装置的感应线圈的输入输出电流的相位差的相位比较器，其包括第一和第二转换单元、相位比较单元和整流单元。第一和第二转换单元将输入和输出电流信号转换为方波波形的幅值和形状一致且相位差与感应线圈的输入电流和输出电流的相位差相同的第一和第二电压信号；相位比较单元将第一和第二电压信号进行相位比较并输出占空比与第一和第二电压信号的相位差对应的方波脉冲信号；整流单元将方波脉冲信号进行整流滤波处理以输出直流电压信号。本发明专利技术能够方便直观地了解感应线圈输入输出电流的相位差。

Phase comparator and phase difference monitoring device

The invention discloses a method for detecting the phase comparator inductively coupled plasma processing phase input and output current of the differential induction coil device, which comprises a first and a second conversion unit, a comparison unit and a phase rectifier unit. The first and the second conversion unit converts the input and output current signal phase input current and output current of square wave amplitude and shape and phase difference and the difference of the induction coil first and second voltage signal with the same phase comparison unit; the first and second voltage signals and phase output duty cycle and phase the first and second voltage signals corresponding to the difference of the square wave pulse signal; rectifier unit square wave pulse signal rectification and filtering to output DC voltage signal. The invention can conveniently and directly understand the phase difference of the input and output current of the induction coil.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种应用于等离子体处理装置的相位比较器及相位差监测装置。
技术介绍
随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体技术得到了极为广泛的应用，其通过在等离子体处理装置的反应腔体内通入反应气体，将反应气体激发产生电离而形成等离子体，产生的等离子体中内含有大量的电子、离子、自由基等活性离子，这些活性反应基团与待处理物体表面发生反应，使待处理物体表面材料性能发生变化，可被用于各种半导体制造工艺，例如沉积工艺(如化学气相沉积)、刻蚀工艺(如干法刻蚀)等。电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma，ICP)处理装置是一种应用广泛的等离子体处理装置。图1所示为现有技术中较为常见的电感耦合等离子体处理装置。电感耦合等离子体处理装置包括反应腔体1，反应腔体1内的底部设置静电卡盘4，待处理基片W被放置在静电卡盘4上。反应腔体1顶板的外侧上方配置有电感耦合线圈2，射频源(图中未示)与该线圈2连接，向电感耦合线圈2输入高频电流而产生变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律，该变化的磁场会感应出电场，从而将反应腔体1内的由气体源3注入的工艺气体电离成等离子体，以对基片进行刻蚀沉积等处理。高频电流转变成磁场过程中，因能量损失会发生电流大小和相位的变化，因此输入电感耦合线圈和从电感耦合线圈输出的是两个大小不同、相位不同的电流。现有技术中，为检测电感耦合线圈输入电流和输出电流的相位差，通常是将示波器接在线圈的输入和输出两端，通过示波器显示的两个电流的波形图来观察两个电流的相位差。由于这种方法需要借助外接的示波器，且无法直观了解输入电流和输出电流的相位差，往往会造成用户的使用不便。因此，需要提供一种能够更方便地观察电感耦合等离子体处理装置的电感耦合线圈中输入输出电流相位差的装置以改善上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够直观掌握ICP等离子体处理装置的感应线圈中输入输出电流相位差的相位比较器。为达成上述目的，本专利技术提供一种相位比较器，用于检测电感耦合等离子体处理装置的感应线圈的输入输出电流的相位差，其包括第一转换单元、第二转换单元、相位比较单元和整流单元。所述第一转换单元用于将所述感应线圈的输入电流信号转换为方波波形的第一电压信号；所述第二转换单元用于将所述感应线圈的输出电流信号转换为方波波形的第二电压信号，所述第一电压信号和第二电压信号的幅值和形状一致且相位差与所述感应线圈的输入电流信号和输出电流信号的相位差相同；所述相位比较单元接收所述第一电压信号和第二电压信号并输出占空比与所述第一电压信号和第二电压信号的相位差对应的方波脉冲信号；所述整流单元用于将所述相位比较单元输出的方波脉冲信号进行整流滤波处理以输出直流电压信号。优选地，所述第一转换单元包括相连的第一过电压保护单元和第一过零比较单元，所述第一过电压保护单元将所述输入电流转换为限定范围内的电压信号、所述第一过零比较单元将该第一过电压保护单元输出的限定范围内的电压信号与零电位比较形成第一方波信号；所述第二转换单元包括相连的第二过电压保护单元和第二过零比较单元，所述第二过电压保护单元将所述输出电流转换为限定范围内的电压信号、所述第二过零比较单元将该第二过电压保护单元输出的限定范围内的电压信号与零电位比较形成与所述第一方波信号幅值和形状一致的第二方波信号，所述第一方波信号和第二方波信号的相位差与所述感应线圈的输入电流信号和输出电流信号的相位差相同。优选地，所述第一转换单元还包括第一分频单元，所述第二转换单元还包括第二分频单元，分别用于对该第一方波信号和第二方波信号以相同比例分频以形成所述第一电压信号和第二电压信号。优选地，所述第一分频单元和第二分频单元将其接收的信号的频率降低为原来的1/100～1/50。优选地，所述相位比较单元对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行异或运算以得到所述方波脉冲信号。优选地，所述输入电流信号和所述输出电流信号均为正弦波信号。优选地，所述第一过压保护单元和第二过压保护单元均包括用于进行电流-电压转换的电压转换模块以及用于对经转换的电压限定范围的电压限定模块，所述第一过压保护单元和第二过压保护单元的电压限定模块设定相同的参考电压，当该输入电流或该输出电流经所述电压转换模块转换得到的电压超出该参考电压时，该电压限定模块将所述第一过压保护单元或第二过压保护单元输出的电压信号限定为等于该参考电压。优选地，所述整流单元输出的直流电压信号随所述感应线圈的输入输出电流的相位差的增加而减小。本专利技术还提供了一种相位差监测装置，其包括上述的相位比较器以及控制器，该控制器与所述相位比较器相连，用于根据当前所述相位比较器输出的直流电压信号获得相应的感应线圈的输入输出电流的相位差并将其显示在所述等离子体处理装置的控制机台。优选地，所述控制器包括存储单元、分析单元和显示单元，所述存储单元用于存储所述直流电压信号与感应线圈输入输出电流相位差的对应关系；所述分析单元与所述存储单元及所述相位比较器相连，其根据该存储单元所存储的对应关系及该相位比较器所输出的直流电压信号获得该直流电压信号相应的当前所述感应线圈输入输出电流的相位差；所述显示单元用于将该分析单元得到的相位差显示于所述等离子体处理装置的控制机台。本专利技术的有益效果在于省去了示波器，能够方便直观地了解感应线圈输入输出电流的相位差并且能够对各种波形的感应线圈输入输出电流的相位差进行比较，应用范围更为广泛。附图说明图1为现有技术中电感耦合型等离子体处理装置的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的相位比较器的方块图；图3为本专利技术一实施例的相位比较器的转换单元的方块图；图4为本专利技术一实施例的感应线圈的输入输出电流及其经过相位比较器各单元后的信号波形图；图5为本专利技术一实施例的相位差监测装置的方块图。具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。请参照图2，示出了示例性实施例的相位比较器。该相位比较器用于检测电感耦合等离子体处理装置的感应线圈的输入输出电流的相位差其包括第一转换单元10、第二转换单元11、相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位比较器，用于检测电感耦合等离子体处理装置的感应线圈的输入输出电流的相位差，包括：第一转换单元，用于将所述感应线圈的输入电流信号转换为方波波形的第一电压信号；第二转换单元，用于将所述感应线圈的输出电流信号转换为方波波形的第二电压信号，所述第一电压信号和第二电压信号的幅值和形状一致且相位差与所述感应线圈的输入电流信号和输出电流信号的相位差相同；相位比较单元，接收所述第一电压信号和第二电压信号并输出占空比与所述第一电压信号和第二电压信号的相位差对应的方波脉冲信号；以及整流单元，用于将所述相位比较单元输出的方波脉冲信号进行整流滤波处理以输出直流电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种相位比较器，用于检测电感耦合等离子体处理装置的感应线圈
的输入输出电流的相位差，包括：
第一转换单元，用于将所述感应线圈的输入电流信号转换为方波波形
的第一电压信号；
第二转换单元，用于将所述感应线圈的输出电流信号转换为方波波形
的第二电压信号，所述第一电压信号和第二电压信号的幅值和形状一致且
相位差与所述感应线圈的输入电流信号和输出电流信号的相位差相同；
相位比较单元，接收所述第一电压信号和第二电压信号并输出占空比
与所述第一电压信号和第二电压信号的相位差对应的方波脉冲信号；以及
整流单元，用于将所述相位比较单元输出的方波脉冲信号进行整流滤
波处理以输出直流电压信号。
2.根据权利要求1所述的相位比较器，其特征在于，
所述第一转换单元包括相连的第一过电压保护单元和第一过零比较单
元，所述第一过电压保护单元将所述输入电流转换为限定范围内的电压信
号、所述第一过零比较单元将该第一过电压保护单元输出的限定范围内的
电压信号与零电位比较形成第一方波信号；
所述第二转换单元包括相连的第二过电压保护单元和第二过零比较单
元，所述第二过电压保护单元将所述输出电流转换为限定范围内的电压信
号、所述第二过零比较单元将该第二过电压保护单元输出的限定范围内的
电压信号与零电位比较形成与所述第一方波信号幅值和形状一致的第二方
波信号，所述第一方波信号和第二方波信号的相位差与所述感应线圈的输
入电流信号和输出电流信号的相位差相同。
3.根据权利要求2所述的相位比较器，其特征在于，所述第一转换单
元还包括第一分频单元，所述第二转换单元还包括第二分频单元，分别用

\t于对该第一方波信号和第二方波信号以相同比例分频以形成所述第一电压
信号和第二电压信号。
4.根据权利要求3所述的相位比较器，其特征在于，所述第一分频单
元和第二分频单...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋树南，罗伟义，刘小波，庞晓贝，丁冬平，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31