具体实施方式

为更好地理解本揭露的精神，以下结合本揭露的部分优选实施例对其作进一步说明。

在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方”、“下方”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本申请以特定的方向建构或操作。

以下详细地讨论本揭露的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施，但是应当理解，这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到，在不偏离本揭露的精神和保护范围的情况下，可以使用其他部件和配置。

图1显示根据本揭露一实施例的RF系统状态监测装置。RF系统100的前端可包含RF信号发生器101、匹配器102、RF系统状态监测装置103以及喷淋板104。RF信号发生器101输出RF信号并将其提供至匹配器102。匹配器102接收RF信号并对其执行电路调变，以使RF信号的阻抗与负载的阻抗匹配。经匹配的RF信号最终提供至喷淋板104，喷淋板104构成RF发射极。RF系统状态监测装置103串联在匹配器102与喷淋板104之间以监测RF发射极的直流偏压(Vdc)和射频偏压幅值(Vpp)等信号参数，从而直接监测RF系统100的系统状态。在图1中，位于虚线框内的RF系统状态监测装置103和匹配器102可用以表示具备RF系统状态监测功能的匹配器，此种匹配器通常较为昂贵。反之，若忽略图1中的虚线框，则表示匹配器102仅具有匹配功能而不具备Vdc和Vpp状态监测功能。此时，为满足系统状态监测的需要，图1所示的技术还需要在喷淋板104与匹配器102之间额外地增设RF系统状态监测装置103，此种改造仍使总成本居高不下。

RF系统100的后端可包含陶瓷加热盘105、加热电路低通滤波器(LPF)106、加热电路107、交流(AC)功率控制器108、温度控制器109、温控电路110以及RF回路线111。陶瓷加热盘105构成RF接收极，并通过陶瓷加热盘105上的RF回路电极105'经由RF回路线111直接接地。加热电路107的一端可安置于陶瓷加热盘105内部(如图1陶瓷加热盘105内部虚线所示)，另一端可与加热电路LPF 106相连。AC功率控制器108输出的AC功率或电力通过加热电路低通滤波器106滤波后经由加热电路107加热陶瓷加热盘105，进而加热位于陶瓷加热盘105上方的晶圆，促进PECVD处理。温控电路110可与加热电路107安置于陶瓷加热盘105内部的一端相连，以采集温度信息并将其传递至温度控制器109，温度控制器109可根据采集到的温度信息提供反馈信号至AC功率控制器108以调节AC加热功率，从而实现对加热盘温度的反馈控制。

图2A显示根据本揭露一实施例的RF系统状态监测装置。RF系统200的前端可包含RF信号发生器201、匹配器202以及喷淋板204。RF信号发生器201输出RF信号并将其提供至匹配器202。匹配器202接收RF信号并对其执行电路调变，以使RF信号的阻抗与负载的阻抗匹配。经匹配的RF信号直接提供至喷淋板204，喷淋板204构成RF发射极。在图2A中，RF系统200的前端不包含Vdc和Vpp状态监测装置，从匹配器202输出的RF信号被直接提供至喷淋板204。也即，根据本揭露的实施例，图2A所示RF系统200的前端可不需通过监测RF发射极的直流偏压(Vdc)和射频偏压幅值(Vpp)等信号参数来直接监测RF系统200的系统状态。

RF系统200的后端可包含陶瓷加热盘205、加热电路低通滤波器(LPF)206、加热电路207、交流(AC)功率控制器208、温度控制器209、温控电路210以及RF回路线211。陶瓷加热盘205构成RF接收极，并具有RF回路电极205'。在图2A所示的RF系统200的后端，RF系统状态监测装置203串联于陶瓷加热盘205的RF回路电极205'与接地之间，故陶瓷加热盘205不经由RF回路线211直接接地。RF系统状态监测装置203可对RF回路线211上的信号(例如RF接收极的直流偏压(Vdc)和射频偏压幅值(Vpp)等信号参数)进行监测，从而间接地监测RF系统200的系统状态。

仍参见图2A，串联于陶瓷加热盘205与接地之间的RF系统状态监测装置203包含高通滤波器(HPF)213、低通电路223及电压测量器233。高通滤波器213和低通电路223分别构成RF回路线211的高频支路和低频支路。高通滤波器213的一端电耦合至陶瓷加热器205的RF回路电极205'，另一端接地，从而串联在RF回路线211上。高通滤波器213可经配置以确保射频回路的正常工作。低通电路223与高通滤波器213并联连接，以分流低频RF电流。电压测量器233并联在高通滤波器213和低通电路223两端，以对高通滤波器213和低通电路223的并联电压执行实时或非实时测量，从而监测例如(但不限于)RF发射极的直流偏压(Vdc)和射频偏压幅值(Vpp)等信号参数，进而间接监测RF系统的状态。当射频回路正常工作时，电压测量器233的测量值例如可为0或极小值。在一实施例中，电压测量器可为电压表或任意类型的电压测量装置。在另一实施例中，可在RF回路线211上进一步串联电流表243以测量流经高通滤波器213和低通电路233的总电流，从而辅助监测RF系统的状态。

图2B显示根据本揭露另一实施例的RF系统状态监测装置。与图2A所示RF系统200的区别在于，低通电路233的一端电耦合至陶瓷加热器205的RF回路电极205'，另一端与其他功能模块212连接，因而不与高通滤波器213并联连接。其他功能模块212可为例如(但不限于)静电卡盘(Electrostatic Chuck，简称E-Chuck、ESC)。在图2B所示实施例中，电压测量器233仍保持与高通滤波器213并联，以对高通滤波器213的并联电压执行实时或非实时测量，从而监测例如(但不限于)RF发射极的直流偏压(Vdc)和射频偏压幅值(Vpp)等信号参数，进而间接监测RF系统的状态。

图3显示图2A、2B中低频支路的一实施例。如图3所示，构成RF回路线211低频支路的低通电路223可包含低通滤波器(LPF)2231，以实现所有低频电流的接地导通。在一实施例中，低通电路223还可包含与低通滤波器串联的电阻(R)2232，以进一步提供限流功能。

图4显示图2A、2B中低频支路的另一实施例。如图4所示，构成RF回路线211低频支路的低通电路223可仅由高压电阻(R_H)2233构成，以替代如图3所示的低通滤波器2231和/或电阻2232。应可理解，图3和图4中展示的低频支路的实施例均可用以实现如图2A和图2B所示RF系统200的低通电路223。

针对不同频率的RF系统，可配置不同过滤性能的高频支路和低频支路来优化监测性能。例如(但不限于)，可通过配置高通滤波器和低通滤波器的滤波范围来对不同频率的RF系统提供不同的滤波性能。

本揭露各个实施例所提供的半导体设备能够对缺少RF系统状态监测功能模块的RF处理系统，通过在陶瓷加热器回路上设置电压和/或电流测量装置以及配套的电气组件来实现RF系统监测功能。应可理解，本揭露各个实施例可对RF信号参数的异常变化实施人工监测或在线监测，并根据监测结果对RF系统进行反馈控制。

本揭露各个实施例能够兼顾监测实效性和低改造成本，且改造十分简便易行。本揭露各个实施例还可应用于ALD、PECVD、3D等一切利用射频的半导体工艺设备，且可针对不同射频系统自行定义相关参数从而有效降低了设计门槛，从而针对图1所示的技术的缺陷提供了经济、灵活的替代方案。

例如(但不限于)，对于图1所示的采用陶瓷加热盘的PECVD设备，本揭露各个实施例可作为射频系统功能升级改造的备选方案；对于新建采用陶瓷加热盘的PECVD设备，本揭露各个实施例可作为原型设备测试或者RF系统监测模块的经济性替代方案。

本揭露的技术内容及技术特点已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本揭露的范例。熟悉本领域的技术人员仍可能基于本揭露的教示及揭示而作种种不背离本揭露精神的替换及修饰。因此，本揭露已公开的实施例并未限制本揭露的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本揭露的范围内。