一种控制晶片偏压的装置和方法转让专利
申请号 : CN200710121395.0
文献号 : CN100595880C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 赵祎
申请人 : 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司
摘要 :
本发明提供了一种控制晶片偏压的装置，其包括下电极、匹配网络、射频电源、检测模块和控制模块。其中，射频电源经由匹配网络与等离子体刻蚀设备的下电极相连；检测模块用于检测与等离子体刻蚀设备中的晶片直流自偏压存在对应关系的表征参量，并将其测量值传输至控制模块；控制模块根据该测量值产生控制信号，并将其传输至射频电源；射频电源根据控制信号经由匹配网络向等离子体刻蚀设备的下电极输出给定功率的射频信号，以实现对晶片直流自偏压的控制。本发明还提供了一种控制晶片偏压的方法。本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法能够实时可靠地测定并控制晶片上的偏压，并能够获得预期的且稳定的工艺结果。
权利要求 :
1.一种控制晶片偏压的装置，包括下电极、匹配网络、射频电 源，所述射频电源经由匹配网络与半导体处理设备的下电极相连，其 特征在于还包括检测模块和控制模块，其中所述检测模块用于检测与半导体处理设备中的晶片直流自偏压 存在对应关系的表征参量，并将其测量值传输至控制模块；
所述控制模块包括节点微控制器和工艺模块控制器，所述工艺 模块控制器用于向节点微控制器传送晶片直流自偏压设定值，并接收 来自所述节点微控制器的晶片直流自偏压测量值，以实时监控晶片直 流自偏压控制过程以及整个半导体处理工艺过程；所述节点微控制器 用于根据来自所述检测模块的测量值以及来自所述工艺模块控制器 的晶片直流自偏压设定值产生控制信号，并将所述控制信号传输至射 频电源，以控制所述射频电源输出给定功率的射频信号；
所述射频电源根据所述控制信号输出给定功率的射频信号，并 将所述射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设备的下电极，以实 现对晶片直流自偏压的控制。
2.如权利要求1所述的控制晶片偏压的装置，其特征在于，所 述节点微控制器包括变换求值单元、控制算法单元和通信单元，其中所述变换求值单元中存储有所述表征参量与晶片直流自偏压之 间的对应关系，当所述变换求值单元接收到来自检测模块的表征参量 测量值后，通过查询所述对应关系或者通过函数反变换，将所述表征 参量测量值转换为与之对应的晶片直流自偏压测量值，并将其传输至 所述控制算法单元和通信单元；
所述通信单元用于建立所述节点微控制器和工艺模块控制器之 间的数据传输通道，实现二者之间的数据传输，即，从所述工艺模块 控制器获得晶片直流自偏压设定值，以及实时地向所述工艺模块控制 器发送晶片直流自偏压测量值；
所述控制算法单元用于根据晶片直流自偏压测量值和晶片直流 自偏压设定值产生控制信号，并将所述控制信号传输至射频电源，以 对射频电源的输出功率进行自动设定，从而实现对晶片直流自偏压的 闭环反馈控制。
3.如权利要求1所述的控制晶片偏压的装置，其特征在于，所 述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗和相角这些参量其 中之一；相应地，所述检测模块包括与所述表征参量相对应的检测元 件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制晶片偏压的装置，其 特征在于还包括：模/数转换电路和数/模转换电路，其中所述模/数转换电路用于将来自检测模块的表示表征参量测量 值的模拟信号转换为相应的数字信号，并将其传输至所述节点微控制 器；
所述数/模转换电路用于将来自节点微控制器的数字量控制信 号转换为模拟量控制信号，并将其传输至射频电源。
5.一种控制晶片偏压的方法，其特征在于，适用于包括检测模 块、射频电源、匹配网络、半导体处理设备下电极、节点微控制器和 工艺模块控制器的晶片偏压控制系统，所述方法包括下述步骤：
1)检测模块检测与半导体处理设备中晶片直流自偏压存在对应 关系的表征参量；
2)节点微控制器接收步骤1)中所得到的测量值，以及接收来 自工艺模块控制器的晶片直流自偏压设定值，并根据所述测量值和所 述直流自偏压设定值而产生控制信号，而后将所述控制信号传输至射 频电源；
3)射频电源根据所述控制信号输出给定功率的射频信号，所述 射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设备的下电极，以在工艺模 块控制器对整个半导体处理工艺过程实时监控的同时，根据节点微控 制器的控制信号而实现晶片直流自偏压的控制。
6.如权利要求5所述的控制晶片偏压的方法，其特征在于，在 所述步骤1)之前还包括下述步骤：A)测量对应不同的射频信号电压有效值时的晶片直流自偏压；
B)通过拟和方法得出射频信号电压有效值与晶片直流自偏压之 间的函数关系；
C)以斜率、偏差或数据表的形式存储所述函数关系。
7.如权利要求5所述的控制晶片偏压的方法，其特征在于，所 述步骤2)具体包括下述步骤：
21)节点微控制器通过查询所述对应关系将所述表征参量测量 值转换为与之对应的晶片直流自偏压测量值，或者通过对表征参量与 晶片直流自偏压之间的函数关系进行反变换，将所述表征参量测量值 转换为与之对应的晶片直流自偏压测量值；
22)节点微控制器根据晶片直流自偏压测量值和晶片直流自偏 压设定值而产生控制信号，以对射频电源的输出功率进行自动设定， 从而实现对晶片直流自偏压的闭环反馈控制。
8.如权利要求7所述的控制晶片偏压的方法，其特征在于，在 所述步骤21)之后还包括这样的步骤：即，将所述晶片直流自偏压 测量值传输至工艺模块控制器，以便工艺模块控制器监控晶片直流自 偏压控制过程以及整个半导体处理工艺过程。
9.如权利要求5所述的控制晶片偏压的方法，其特征在于：
在所述步骤1)和步骤2)之间还包括模/数转换步骤，以将表 示表征参量测量值的模拟信号转换为相应的数字信号；
在所述步骤2)和步骤3)之间还包括数/模转换步骤，以将数 字量控制信号转换为模拟量控制信号。
10.如权利要求5至9中任一项所述的控制晶片偏压的方法， 其特征在于，所述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗和 相角这些参量其中之一。
说明书 :
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及在半导体处理技 术中用于控制晶片偏压的装置和方法。
背景技术
随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来 越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工能 力。目前，在半导体器件的加工、制造过程中广泛采用等离子体刻蚀 技术。所谓等离子体刻蚀技术指的是，反应气体在射频功率的激发下 产生电离形成含有大量电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等 活性粒子的等离子体，这些活性粒子与被刻蚀物体(例如，晶片)的 表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使得被刻 蚀物体表面的性能发生变化。
在上述活性粒子中，由于电子比正离子轻，在相同时间内，电 子落在晶片表面的数量比离子多，因此，待反应稳定后晶片表面会形 成直流自偏压。该直流自偏压会吸引等离子体中带正电荷的离子等活 性粒子向晶片表面加速运动，并轰击晶片以达到预期的工艺结果。上 述直流自偏压的大小将影响带正电荷的离子等活性粒子的轰击能量， 进而也将影响等离子体刻蚀工艺中的某些参数，例如刻蚀速率、沉积 速率等。
目前，在绝大多数的诸如等离子体刻蚀设备的半导体处理设备 中，为增大晶片上直流自偏压，进而相应地增大带正电荷的离子等活 性粒子的能量，通常需要外加射频(RF)电源以对等离子体刻蚀设备 的下电极施加射频激励信号。然而，施加在下电极上的射频信号往往 会发生波动，而射频信号的波动又会造成晶片上直流自偏压的波动， 进而影响工艺过程的稳定性。因此，为保证工艺过程的稳定性以及获 得预期的工艺结果，有必要对射频电源的输出功率进行控制，以获得 预期的且稳定的射频信号，进而在晶片上获得稳定的预期大小的直流 自偏压。
在现有的等离子体刻蚀设备中，通常采用开环控制策略来控制 射频电源的输出功率。图1就示出了这样一种典型的等离子体刻蚀设 备的下电极控制结构，其中，射频电源经由匹配网络与下电极相连。 通常，预先设定射频电源的输出功率，使射频电源经由匹配网络向下 电极施加给定的射频信号，从而控制晶片上的直流自偏压。
至于如何测定晶片上的直流自偏压，现有技术多倾向采用这样 的方法：即，依据晶片上的直流自偏压约为下电极上的射频电压峰峰 值的1/2这一通用规则，首先测量施加在下电极上的射频信号的峰峰 值，然后将上述测量值除以2即得到晶片上的直流自偏压的值。
尽管采用上述控制装置或控制方法能够对晶片上的直流自偏压 进行控制，但是其不可避免地存在下述缺陷：
其一，由于匹配网络本身就具有信号损失，而该信号损失又是 变化且不可预估的，因此上述预先设定的射频电源输出功率不能全部 稳定地传输至下电极；再者，由于采用了开环控制策略，所以上述控 制装置和控制方法不能根据晶片上的直流自偏压的实际值实时自动 地调节射频电源输出功率的设定值，也就是说，采用现有技术中的开 环控制策略时，射频电源输出功率的设定值不可控，这样也就不能准 确地控制晶片上的直流自偏压，从而也就不能得到预期的且稳定的工 艺结果。
其二，通过实验发现，虽然所述直流自偏压主要是由施加到下 电极上的射频信号产生的，但是它同时也会受到其他工艺参数的影 响，因此，若工艺条件发生变化，则依据前述通用规则而测定的直流 自偏压将不够准确。于是，基于该直流自偏压而进行的工艺过程也将 偏离预期的工艺效果。
因此，迫切地需要提供一种新的控制方法和控制装置，以准确 地测定并控制晶片上的直流自偏压，进而获得预期的且稳定的工艺结 果。
在上述活性粒子中，由于电子比正离子轻，在相同时间内，电 子落在晶片表面的数量比离子多，因此，待反应稳定后晶片表面会形 成直流自偏压。该直流自偏压会吸引等离子体中带正电荷的离子等活 性粒子向晶片表面加速运动，并轰击晶片以达到预期的工艺结果。上 述直流自偏压的大小将影响带正电荷的离子等活性粒子的轰击能量， 进而也将影响等离子体刻蚀工艺中的某些参数，例如刻蚀速率、沉积 速率等。
目前，在绝大多数的诸如等离子体刻蚀设备的半导体处理设备 中，为增大晶片上直流自偏压，进而相应地增大带正电荷的离子等活 性粒子的能量，通常需要外加射频(RF)电源以对等离子体刻蚀设备 的下电极施加射频激励信号。然而，施加在下电极上的射频信号往往 会发生波动，而射频信号的波动又会造成晶片上直流自偏压的波动， 进而影响工艺过程的稳定性。因此，为保证工艺过程的稳定性以及获 得预期的工艺结果，有必要对射频电源的输出功率进行控制，以获得 预期的且稳定的射频信号，进而在晶片上获得稳定的预期大小的直流 自偏压。
在现有的等离子体刻蚀设备中，通常采用开环控制策略来控制 射频电源的输出功率。图1就示出了这样一种典型的等离子体刻蚀设 备的下电极控制结构，其中，射频电源经由匹配网络与下电极相连。 通常，预先设定射频电源的输出功率，使射频电源经由匹配网络向下 电极施加给定的射频信号，从而控制晶片上的直流自偏压。
至于如何测定晶片上的直流自偏压，现有技术多倾向采用这样 的方法：即，依据晶片上的直流自偏压约为下电极上的射频电压峰峰 值的1/2这一通用规则，首先测量施加在下电极上的射频信号的峰峰 值，然后将上述测量值除以2即得到晶片上的直流自偏压的值。
尽管采用上述控制装置或控制方法能够对晶片上的直流自偏压 进行控制，但是其不可避免地存在下述缺陷：
其一，由于匹配网络本身就具有信号损失，而该信号损失又是 变化且不可预估的，因此上述预先设定的射频电源输出功率不能全部 稳定地传输至下电极；再者，由于采用了开环控制策略，所以上述控 制装置和控制方法不能根据晶片上的直流自偏压的实际值实时自动 地调节射频电源输出功率的设定值，也就是说，采用现有技术中的开 环控制策略时，射频电源输出功率的设定值不可控，这样也就不能准 确地控制晶片上的直流自偏压，从而也就不能得到预期的且稳定的工 艺结果。
其二，通过实验发现，虽然所述直流自偏压主要是由施加到下 电极上的射频信号产生的，但是它同时也会受到其他工艺参数的影 响，因此，若工艺条件发生变化，则依据前述通用规则而测定的直流 自偏压将不够准确。于是，基于该直流自偏压而进行的工艺过程也将 偏离预期的工艺效果。
因此，迫切地需要提供一种新的控制方法和控制装置，以准确 地测定并控制晶片上的直流自偏压，进而获得预期的且稳定的工艺结 果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种控制晶片偏压的装置和 方法，其能够实时可靠地测定并控制晶片偏压，并能够获得预期的且 稳定的工艺结果。
为此，本发明提供了一种控制晶片偏压的装置，包括下电极、 匹配网络、射频电源，所述射频电源经由匹配网络与半导体处理设备 的下电极相连。该装置还包括检测模块和控制模块，其中所述检测模 块用于检测与半导体处理设备中的晶片直流自偏压存在对应关系的 表征参量，并将其测量值传输至控制模块；所述控制模块包括节点微 控制器和工艺模块控制器，所述工艺模块控制器用于向节点微控制器 传送晶片直流自偏压设定值，并接收来自所述节点微控制器的晶片直 流自偏压测量值，以实时监控晶片直流自偏压控制过程以及整个半导 体处理工艺过程；所述节点微控制器用于根据来自所述检测模块的测 量值以及来自所述工艺模块控制器的晶片直流自偏压设定值产生控 制信号，并将所述控制信号传输至射频电源，以控制所述射频电源输 出给定功率的射频信号；所述射频电源根据所述控制信号输出给定功 率的射频信号，并将所述射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设 备的下电极，以实现对晶片直流自偏压的控制。
优选地，所述节点微控制器包括变换求值单元、控制算法单元 和通信单元。其中，所述变换求值单元中存储有所述表征参量与晶片 直流自偏压之间的对应关系，当所述变换求值单元接收到来自检测模 块的表征参量测量值后，通过查询所述对应关系或者通过函数反变 换，将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片直流自偏压测量 值，并将其传输至所述控制算法单元和通信单元；所述通信单元用于 建立所述节点微控制器和工艺模块控制器之间的数据传输通道，实现 二者之间的数据传输，即，从所述工艺模块控制器获得晶片直流自偏 压的设定值，以及实时地向所述工艺模块控制器发送晶片直流自偏压 的测量值；所述控制算法单元用于根据晶片直流自偏压测量值和晶片 直流自偏压设定值产生控制信号，并将所述控制信号传输至射频电 源，以对射频电源的输出功率进行自动设定，从而实现对晶片直流自 偏压的闭环反馈控制。
优选地，所述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗 和相角这些参量其中之一；相应地，所述检测模块包括与所述表征参 量相对应的检测元件。
优选地，所述装置还包括：模/数转换电路和数/模转换电路。 其中，所述模/数转换电路用于将来自检测模块的表示表征参量测量 值的模拟信号转换为相应的数字信号，并将其传输至所述节点微控制 器；所述数/模转换电路用于将来自节点微控制器的数字量控制信号 转换为模拟量控制信号，并将其传输至射频电源。
本发明还提供了一种控制晶片偏压的方法，其适用于包括检测 模块、射频电源、匹配网络、半导体处理设备下电极、节点微控制器 和工艺模块控制器的晶片偏压控制系统，所述方法包括下述步骤：1) 检测模块检测与半导体处理设备中晶片直流自偏压存在对应关系的 表征参量；2)节点微控制器接收步骤1)中所得到的测量值，以及 接收来自工艺模块控制器的晶片直流自偏压设定值，并根据所述测量 值和所述直流自偏压设定值而产生控制信号，而后将所述控制信号传 输至射频电源；3)射频电源根据所述控制信号输出给定功率的射频 信号，所述射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设备的下电极， 以在工艺模块控制器对整个半导体处理工艺过程实时监控的同时，根 据节点微控制器的控制信号而实现晶片直流自偏压的控制。
优选地，在所述步骤1)之前还包括下述步骤：A)测量对应不 同的射频信号电压有效值时的晶片直流自偏压；B)通过拟和方法得 出射频信号电压有效值与晶片直流自偏压之间的函数关系；C)以斜 率、偏差或数据表的形式存储所述函数关系。
优选地，所述步骤2)具体包括下述步骤：21)节点微控制器通 过查询所述对应关系将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片 直流自偏压测量值，或者通过对表征参量与晶片直流自偏压之间的函 数关系进行反变换，将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片直 流自偏压测量值；22)节点微控制器根据晶片直流自偏压测量值和晶 片直流自偏压设定值而产生控制信号，以对射频电源的输出功率进行 自动设定，从而实现对晶片直流自偏压的闭环反馈控制。
优选地，在所述步骤21)之后还包括这样的步骤：即，将所述 晶片直流自偏压测量值传输至工艺模块控制器，以便工艺模块控制器 监控晶片直流自偏压控制过程以及整个半导体处理工艺过程。
优选地，在所述步骤22)之前还包括从工艺模块控制器接收晶 片直流自偏压设定值的步骤。
优选地，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括模/数转换步骤， 以将表示表征参量测量值的模拟信号转换为相应的数字信号；在所述 步骤2)和步骤3)之间还包括数/模转换步骤，以将数字量控制信号 转换为模拟量控制信号。
优选地，所述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗 和相角这些参量其中之一。
通过上述技术方案可以看出，本发明提供的控制晶片偏压的装 置和方法通过构建闭环反馈控制系统而能够对晶片上的直流自偏压 进行控制，并能够获得良好的刻蚀速率和沉积速率等工艺参数，从而 减小了在相同工艺条件下，晶片与晶片之间、腔室与腔室之间由晶片 直流自偏压的不稳定而造成的差异。
此外，在本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法的优选实施 例中，由于采用了分布式闭环反馈控制系统，即采用了例如节点微控 制器这样的专门资源来处理半导体加工/处理工艺过程中与晶片直流 自偏压的控制有关的专门任务，而作为上位机的工艺模块控制器只负 责与节点微控制器交互相关的控制信息以及实时监控其运行情况，并 不参与具体的控制运算工作，这将大大加快信号的响应速度，提高信 息处理能力。同时，采用上述专门资源来处理上述专门任务也会避免 出现因系统中一个环节失效而造成整个系统瘫痪的问题，从而提高了 整个系统的可靠性。
为此，本发明提供了一种控制晶片偏压的装置，包括下电极、 匹配网络、射频电源，所述射频电源经由匹配网络与半导体处理设备 的下电极相连。该装置还包括检测模块和控制模块，其中所述检测模 块用于检测与半导体处理设备中的晶片直流自偏压存在对应关系的 表征参量，并将其测量值传输至控制模块；所述控制模块包括节点微 控制器和工艺模块控制器，所述工艺模块控制器用于向节点微控制器 传送晶片直流自偏压设定值，并接收来自所述节点微控制器的晶片直 流自偏压测量值，以实时监控晶片直流自偏压控制过程以及整个半导 体处理工艺过程；所述节点微控制器用于根据来自所述检测模块的测 量值以及来自所述工艺模块控制器的晶片直流自偏压设定值产生控 制信号，并将所述控制信号传输至射频电源，以控制所述射频电源输 出给定功率的射频信号；所述射频电源根据所述控制信号输出给定功 率的射频信号，并将所述射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设 备的下电极，以实现对晶片直流自偏压的控制。
优选地，所述节点微控制器包括变换求值单元、控制算法单元 和通信单元。其中，所述变换求值单元中存储有所述表征参量与晶片 直流自偏压之间的对应关系，当所述变换求值单元接收到来自检测模 块的表征参量测量值后，通过查询所述对应关系或者通过函数反变 换，将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片直流自偏压测量 值，并将其传输至所述控制算法单元和通信单元；所述通信单元用于 建立所述节点微控制器和工艺模块控制器之间的数据传输通道，实现 二者之间的数据传输，即，从所述工艺模块控制器获得晶片直流自偏 压的设定值，以及实时地向所述工艺模块控制器发送晶片直流自偏压 的测量值；所述控制算法单元用于根据晶片直流自偏压测量值和晶片 直流自偏压设定值产生控制信号，并将所述控制信号传输至射频电 源，以对射频电源的输出功率进行自动设定，从而实现对晶片直流自 偏压的闭环反馈控制。
优选地，所述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗 和相角这些参量其中之一；相应地，所述检测模块包括与所述表征参 量相对应的检测元件。
优选地，所述装置还包括：模/数转换电路和数/模转换电路。 其中，所述模/数转换电路用于将来自检测模块的表示表征参量测量 值的模拟信号转换为相应的数字信号，并将其传输至所述节点微控制 器；所述数/模转换电路用于将来自节点微控制器的数字量控制信号 转换为模拟量控制信号，并将其传输至射频电源。
本发明还提供了一种控制晶片偏压的方法，其适用于包括检测 模块、射频电源、匹配网络、半导体处理设备下电极、节点微控制器 和工艺模块控制器的晶片偏压控制系统，所述方法包括下述步骤：1) 检测模块检测与半导体处理设备中晶片直流自偏压存在对应关系的 表征参量；2)节点微控制器接收步骤1)中所得到的测量值，以及 接收来自工艺模块控制器的晶片直流自偏压设定值，并根据所述测量 值和所述直流自偏压设定值而产生控制信号，而后将所述控制信号传 输至射频电源；3)射频电源根据所述控制信号输出给定功率的射频 信号，所述射频信号经由匹配网络施加到半导体处理设备的下电极， 以在工艺模块控制器对整个半导体处理工艺过程实时监控的同时，根 据节点微控制器的控制信号而实现晶片直流自偏压的控制。
优选地，在所述步骤1)之前还包括下述步骤：A)测量对应不 同的射频信号电压有效值时的晶片直流自偏压；B)通过拟和方法得 出射频信号电压有效值与晶片直流自偏压之间的函数关系；C)以斜 率、偏差或数据表的形式存储所述函数关系。
优选地，所述步骤2)具体包括下述步骤：21)节点微控制器通 过查询所述对应关系将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片 直流自偏压测量值，或者通过对表征参量与晶片直流自偏压之间的函 数关系进行反变换，将所述表征参量测量值转换为与之对应的晶片直 流自偏压测量值；22)节点微控制器根据晶片直流自偏压测量值和晶 片直流自偏压设定值而产生控制信号，以对射频电源的输出功率进行 自动设定，从而实现对晶片直流自偏压的闭环反馈控制。
优选地，在所述步骤21)之后还包括这样的步骤：即，将所述 晶片直流自偏压测量值传输至工艺模块控制器，以便工艺模块控制器 监控晶片直流自偏压控制过程以及整个半导体处理工艺过程。
优选地，在所述步骤22)之前还包括从工艺模块控制器接收晶 片直流自偏压设定值的步骤。
优选地，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括模/数转换步骤， 以将表示表征参量测量值的模拟信号转换为相应的数字信号；在所述 步骤2)和步骤3)之间还包括数/模转换步骤，以将数字量控制信号 转换为模拟量控制信号。
优选地，所述表征参量为射频信号的电压、电流、功率、阻抗 和相角这些参量其中之一。
通过上述技术方案可以看出，本发明提供的控制晶片偏压的装 置和方法通过构建闭环反馈控制系统而能够对晶片上的直流自偏压 进行控制，并能够获得良好的刻蚀速率和沉积速率等工艺参数，从而 减小了在相同工艺条件下，晶片与晶片之间、腔室与腔室之间由晶片 直流自偏压的不稳定而造成的差异。
此外，在本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法的优选实施 例中，由于采用了分布式闭环反馈控制系统，即采用了例如节点微控 制器这样的专门资源来处理半导体加工/处理工艺过程中与晶片直流 自偏压的控制有关的专门任务，而作为上位机的工艺模块控制器只负 责与节点微控制器交互相关的控制信息以及实时监控其运行情况，并 不参与具体的控制运算工作，这将大大加快信号的响应速度，提高信 息处理能力。同时，采用上述专门资源来处理上述专门任务也会避免 出现因系统中一个环节失效而造成整个系统瘫痪的问题，从而提高了 整个系统的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中控制晶片直流自偏压的下电极结构示意图；
图2为本发明控制晶片偏压的装置的原理示意图；
图3为本发明控制晶片偏压的装置一个具体实施例的结构示意 图；
图4为本发明控制晶片偏压的方法一个具体实施例的流程图。
图2为本发明控制晶片偏压的装置的原理示意图；
图3为本发明控制晶片偏压的装置一个具体实施例的结构示意 图；
图4为本发明控制晶片偏压的方法一个具体实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法的技术核心是，通过构 建闭环反馈控制系统(尤其是分布式闭环反馈控制系统)来对晶片上 的直流自偏压进行控制，以弥补现有技术中开环控制策略的不足。
为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合 附图对本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法进行详细描述。
请参阅图2，本发明提供的控制等离子体刻蚀设备中晶片直流自 偏压的装置包括：射频电源110、匹配网络120、下电极130、检测模 块140和控制模块150。
其中，射频电源110通过匹配网络120向等离子体刻蚀设备的下 电极130输出给定功率的射频信号。
检测模块140用于检测晶片上的直流自偏压，并将该直流自偏压 的测量值传输至控制模块150。
在实际工艺过程中，直接在等离子体刻蚀设备的反应腔室内部对 晶片上的直流自偏压进行测量是非常困难的，并且探头直接接触晶片 也会给晶片带来污染等负面影响。为此，可以选择与晶片直流自偏压 存在对应关系且便于测量的参量来作为表征参量，通过测量该表征参 量而间接获得直流自偏压的值。由于晶片上的直流自偏压主要是由加 载到下电极上的射频信号产生的，因此与该射频信号相关的参量，如 射频信号的电压、电流、功率、阻抗以及相角等参量均与晶片上的直 流自偏压存在对应关系，并能够反映晶片直流自偏压的大小，因而均 可作为表征参量。确定表征参量后，检测模块140就可以通过检测该 表征参量来间接地得到晶片直流自偏压的大小。检测模块140将检测 到的表征参量的测量值向控制模块150传输。
控制模块150根据来自检测模块140的测量值以及预置的设定值 而产生控制信号，并将该控制信号传输至射频电源110，以控制射频电 源110经由匹配网络120向下电极130输出给定功率的射频信号。
具体而言，首先，由检测模块140检测表示晶片直流自偏压的表 征参量，并将其测量值进行模/数转换后传输至控制模块150；然后， 控制模块150根据事先实验确定的该表征参量与晶片直流自偏压之间 的函数关系，计算得到晶片直流自偏压的值，并将该值作为晶片直流 自偏压的测量值。控制模块150将晶片直流自偏压的测量值与预先存 储的或通过I/O接口输入的晶片直流自偏压的设定值进行比较，得到 二者之间的差值，而后根据预定的控制算法对所述差值进行计算，得 到相应的控制信号，并将该控制信号传输至射频电源110，用以对射频 电源110的输出功率进行自动设定，进而实现对晶片直流自偏压的闭 环反馈控制。
可以理解，确定表征参量后，可以利用实验在不同工艺条件下测 量对应不同的表征参量时的晶片直流自偏压，通过拟和等方法确定该 表征参量与晶片上直流自偏压的对应关系。
下面结合图3对本发明提供的控制晶片偏压的装置的一个具体实 施例进行详细说明。在本实施例中，选择能够间接反映(表征)晶片 直流自偏压大小的射频信号电压作为表征参量。
如图3所示，本实施例中的控制晶片偏压的装置包括：下电极、 匹配网络、射频电源、电压传感器、模/数转换电路、节点微控制器、 数/模转换电路、工艺模块控制器(在本实施例中，其为上位机)等。
所述射频电源经由匹配网络与下电极相连。
其中，电压传感器用于检测施加在下电极上的射频信号的电压， 并将其测量值传输至模/数转换电路。具体地，电压传感器接收从下电 极引出的射频电压交流信号，经过分压、整流和滤波等一系列处理后， 输出与之对应的电压有效值信号。由于该信号为模拟量，而节点微控 制器要求的输入信号是数字量，故需要在该电压传感器和节点微控制 器之间设置模/数转换电路，这样，电压传感器输出的电压有效值信号 就需要先传输至模/数转换电路。
模/数转换电路将来自电压传感器的表示电压有效值的模拟信号 进行模/数转换，即，将所述模拟信号转换为节点微控制器能够识别的 数字信号，并将其传输至节点微控制器。
节点微控制器根据来自模/数转换电路的对应于晶片直流自偏压 的电压测量值以及来自工艺模块控制器的设定值产生控制信号，并将 该控制信号传输至数/模转换电路，从而对射频电源的输出功率进行控 制，进而控制晶片偏压。
可以理解，由于节点微控制器输出的控制信号为数字量，而被控 对象射频电源要求的输入信号为模拟量，故而需要在节点微控制器的 输出端与射频电源的输入端之间设置数/模转换电路。
数/模转换电路将来自节点微控制器的数字控制信号转换成射频 电源所要求的模拟信号，并将其作为射频电源输出功率的设定值传输 至射频电源。
射频电源根据该设定值输出给定功率的射频信号，并将其经由匹 配网络施加到下电极。
工艺模块控制器用于实时监控整个工艺过程，并向节点微控制器 发送晶片直流自偏压的设定值，以及接收来自节点微控制器的晶片直 流自偏压的测量值。
在本实施例中，节点微控制器具体包括下述单元：变换求值单元、 控制算法单元以及通信单元。
其中，变换求值单元中保存有根据实验得到的下电极上的射频信 号的电压有效值与晶片直流自偏压之间的对应关系。该变换求值单元 连接前述模/数转换电路和控制算法单元。当变换求值单元接收到来自 模/数转换电路的表示电压有效值的数字信号后，通过查询前述对应关 系或者通过函数反变换，将所述的表示电压有效值的数字信号转换为 实际工艺过程中晶片直流自偏压的值，并将其作为晶片直流自偏压的 测量值。
通信单元连接控制算法单元和工艺模块控制器，用于建立节点微 控制器和工艺模块控制器之间的数据传输通道，以实现二者之间的数 据传输，即，从工艺模块控制器得到晶片直流自偏压的设定值，以及 将来自变换求值单元的晶片直流自偏压的测量值实时地向工艺模块控 制器发送，以便工艺模块控制器实时监控整个工艺过程。
控制算法单元根据晶片直流自偏压的测量值和晶片直流自偏压 的设定值产生控制信号，并将该控制信号传输至射频电源，从而实现 对射频电源输出功率的自动设定，进而实现对晶片直流自偏压的闭环 反馈控制。具体地，控制算法单元将来自变换求值单元的晶片直流自 偏压的测量值与来自通信单元的晶片直流自偏压的设定值进行比较， 并对二者的差值进行预定的算法计算，最终得到射频电源输出功率的 设定值，并将射频电源输出功率的该设定值输出至射频电源，以对射 频电源的输出功率进行自动设定。
需要指出的是，在实际应用中也可以选择类似的表征参量，例如 可以选择射频信号的电流、功率以及阻抗和相角等。只是不同的表征 参量需要配备不同的检测器件(传感器)进行测量，例如，本实施例 中选择射频信号的电压参量为表征参量，因此相应地选用了电压传感 器作为测量器件。
可以理解的是，本发明中所采用的闭环控制系统既可以为前述实 施例中所述的分布式闭环反馈控制系统，也可以为集中式闭环反馈控 制系统。若采用集中式闭环反馈控制系统，则图3所示节点微控制器 和工艺模块控制器合二为一，例如将节点微控制器的功能也整合于工 艺模块控制器中，换言之，将信号采集、处理、计算、控制等功能均 集成在工艺模块控制器这一个控制器中。这样，工艺模块控制器就成 为一个多任务的控制器。然而，作为多任务的控制器，需要考虑整个 控制器系统资源调配的平衡性，因此，在实时可靠地响应快速变化的 底层信号这方面，前述分布式闭环反馈控制系统优于集中式闭环反馈 控制系统。此外，若采用集中式闭环反馈控制系统，由于晶片直流自 偏压的控制环节集成在工艺模块控制器的上层系统中，这个控制环节 的工作情况会直接影响整个控制器的工作，因此，分布式闭环反馈控 制系统在可靠性方面也优于集中式闭环反馈控制系统。由此可见，尽 管本发明可以采用集中式闭环反馈控制系统或分布式闭环反馈控制系 统，但是优选地采用分布式闭环反馈控制系统。
本发明还提供一种控制晶片偏压的方法。下面结合附图4进行详 细说明。
请参阅图4，本发明提供的控制晶片偏压的方法的一个具体实施 例包括准备工作过程和工艺实验过程。在本实施例中，以射频信号的 电压作为表征参量。
下面先详细说明准备工作过程。所谓准备工作指的是，通过实验 预先测量对应不同的射频信号电压有效值时的晶片直流自偏压，然后 通过拟和等方法得出二者之间的函数关系，并将该函数关系存储于节 点微控制器内。所述准备工作具体包括下述步骤：
步骤410，在等离子体刻蚀设备反应腔室内的静电卡盘上放置实 验用晶片。
步骤420，射频电源通过匹配网络向下电极施加射频信号。
步骤430，测量对应不同的射频信号电压有效值时的晶片直流自 偏压。
步骤440，通过拟和等方法得出射频信号电压有效值与晶片直流 自偏压之间的函数关系，并以斜率、偏差或数据表的形式将所述函数 关系存储于节点微控制器内。
通过上述步骤410至步骤440即完成了准备工作过程。
下面再详细说明本发明提供的控制晶片偏压的方法在实际刻蚀工 艺中的工作原理和工作过程。
首先，执行步骤510，即，在工艺试验开始时，在静电卡盘上放 置待刻蚀的晶片。
然后，执行步骤520，由射频电源经由匹配网络向下电极施加射 频信号。
再后，执行步骤530，采用电压传感器对施加在下电极上的射频 信号的电压有效值进行测量，并将测量值传输至模/数转换电路。
再后，执行步骤540，模/数转换电路接收到来自电压传感器的电 压有效值后，将该模拟量信号转换为节点微控制器可识别的数字信号， 并将其传输至节点微控制器。
再后，执行步骤550，节点微控制器的变换求值单元接收到来自 模/数转换电路的表示电压有效值的数字信号后，通过查表或函数反变 换获得与该电压有效值相对应的晶片直流自偏压测量值。
再后，执行步骤560，节点微控制器的通信单元接收来自工艺模 块控制器的晶片直流自偏压设定值信号，并将其传输至节点微控制器 的控制算法单元。
再后，执行步骤570，节点微控制器的控制算法单元将上述晶片 直流自偏压测量值与晶片直流自偏压设定值进行比较，对二者的差值 进行算法计算，得到数字量控制信号，并将该控制信号传输至数/模转 换电路。
再后，执行步骤580，数/模转换电路接收到上述数字量控制信号 后，将其转换为射频电源可以识别的模拟量控制信号，并将其作为射 频电源输出功率的设定值输入到射频电源。
最后，执行步骤590，射频电源根据该输出功率设定值输出给定 功率的射频信号，并将该射频信号经由匹配网络传输至等离子体刻蚀 设备的下电极。
重复执行上述步骤530至步骤590，即实现了采用闭环反馈控制 系统实时稳定地控制晶片上的偏压。
与前述控制晶片直流自偏压的装置类似，本发明提供的控制晶片 偏压的方法同样可以采用分布式闭环反馈控制系统或集中式闭环反馈 控制系统，在此不再赘述。
至于在本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法中所采用的节点 微控制器和工艺模块控制器，它们可以是任何能够完成前述功能的微 控制器，例如可以是单片机、DSP(数字信号处理器)、ARM(Advanced RISC Machines)等微控制器，但并不仅局限于此。
通过上述描述可以看出，本发明提供的控制晶片偏压的装置和方 法通过构建闭环反馈控制系统(优选地采用分布式闭环反馈控制系 统)，能够稳定地控制晶片上的偏压，获得良好的刻蚀速率和沉积速 率等工艺参数，从而减小了在相同工艺条件下，晶片与晶片之间、腔 室与腔室之间由晶片直流自偏压的不稳定而造成的差异。
特别是，当本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法采用分布式 闭环反馈控制系统时，由于采用了例如节点微控制器这样的专门资源 来处理刻蚀工艺过程中与晶片直流自偏压的控制有关的专门任务，即， 将晶片直流自偏压闭环控制系统中的信号采集处理、计算、控制等功 能从工艺模块控制器中分离出来，放在一个独立的节点微控制器(该 节点微控制器相当于上层工艺模块控制器的一个底层节点，所有与晶 片直流自偏压闭环控制相关的功能都在这个底层的节点中完成)中实 现，而作为上位机的工艺模块控制器只负责与节点微控制器交互相关 的控制信息以及实时监控其运行情况，并不参与具体的控制运算工作， 因此，这将大大加快信号的响应速度，提高信息处理能力。同时，采 用上述专门资源来处理上述专门任务也会避免出现因系统中一个环节 失效而造成整个系统瘫痪的问题，从而提高了整个系统的可靠性。
需要指出的是，本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法不仅仅 应用于前述实施例所述的等离子体刻蚀设备，也可以应用于其他适合 的半导体加工设备。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采 用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普 通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出 各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合 附图对本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法进行详细描述。
请参阅图2，本发明提供的控制等离子体刻蚀设备中晶片直流自 偏压的装置包括：射频电源110、匹配网络120、下电极130、检测模 块140和控制模块150。
其中，射频电源110通过匹配网络120向等离子体刻蚀设备的下 电极130输出给定功率的射频信号。
检测模块140用于检测晶片上的直流自偏压，并将该直流自偏压 的测量值传输至控制模块150。
在实际工艺过程中，直接在等离子体刻蚀设备的反应腔室内部对 晶片上的直流自偏压进行测量是非常困难的，并且探头直接接触晶片 也会给晶片带来污染等负面影响。为此，可以选择与晶片直流自偏压 存在对应关系且便于测量的参量来作为表征参量，通过测量该表征参 量而间接获得直流自偏压的值。由于晶片上的直流自偏压主要是由加 载到下电极上的射频信号产生的，因此与该射频信号相关的参量，如 射频信号的电压、电流、功率、阻抗以及相角等参量均与晶片上的直 流自偏压存在对应关系，并能够反映晶片直流自偏压的大小，因而均 可作为表征参量。确定表征参量后，检测模块140就可以通过检测该 表征参量来间接地得到晶片直流自偏压的大小。检测模块140将检测 到的表征参量的测量值向控制模块150传输。
控制模块150根据来自检测模块140的测量值以及预置的设定值 而产生控制信号，并将该控制信号传输至射频电源110，以控制射频电 源110经由匹配网络120向下电极130输出给定功率的射频信号。
具体而言，首先，由检测模块140检测表示晶片直流自偏压的表 征参量，并将其测量值进行模/数转换后传输至控制模块150；然后， 控制模块150根据事先实验确定的该表征参量与晶片直流自偏压之间 的函数关系，计算得到晶片直流自偏压的值，并将该值作为晶片直流 自偏压的测量值。控制模块150将晶片直流自偏压的测量值与预先存 储的或通过I/O接口输入的晶片直流自偏压的设定值进行比较，得到 二者之间的差值，而后根据预定的控制算法对所述差值进行计算，得 到相应的控制信号，并将该控制信号传输至射频电源110，用以对射频 电源110的输出功率进行自动设定，进而实现对晶片直流自偏压的闭 环反馈控制。
可以理解，确定表征参量后，可以利用实验在不同工艺条件下测 量对应不同的表征参量时的晶片直流自偏压，通过拟和等方法确定该 表征参量与晶片上直流自偏压的对应关系。
下面结合图3对本发明提供的控制晶片偏压的装置的一个具体实 施例进行详细说明。在本实施例中，选择能够间接反映(表征)晶片 直流自偏压大小的射频信号电压作为表征参量。
如图3所示，本实施例中的控制晶片偏压的装置包括：下电极、 匹配网络、射频电源、电压传感器、模/数转换电路、节点微控制器、 数/模转换电路、工艺模块控制器(在本实施例中，其为上位机)等。
所述射频电源经由匹配网络与下电极相连。
其中，电压传感器用于检测施加在下电极上的射频信号的电压， 并将其测量值传输至模/数转换电路。具体地，电压传感器接收从下电 极引出的射频电压交流信号，经过分压、整流和滤波等一系列处理后， 输出与之对应的电压有效值信号。由于该信号为模拟量，而节点微控 制器要求的输入信号是数字量，故需要在该电压传感器和节点微控制 器之间设置模/数转换电路，这样，电压传感器输出的电压有效值信号 就需要先传输至模/数转换电路。
模/数转换电路将来自电压传感器的表示电压有效值的模拟信号 进行模/数转换，即，将所述模拟信号转换为节点微控制器能够识别的 数字信号，并将其传输至节点微控制器。
节点微控制器根据来自模/数转换电路的对应于晶片直流自偏压 的电压测量值以及来自工艺模块控制器的设定值产生控制信号，并将 该控制信号传输至数/模转换电路，从而对射频电源的输出功率进行控 制，进而控制晶片偏压。
可以理解，由于节点微控制器输出的控制信号为数字量，而被控 对象射频电源要求的输入信号为模拟量，故而需要在节点微控制器的 输出端与射频电源的输入端之间设置数/模转换电路。
数/模转换电路将来自节点微控制器的数字控制信号转换成射频 电源所要求的模拟信号，并将其作为射频电源输出功率的设定值传输 至射频电源。
射频电源根据该设定值输出给定功率的射频信号，并将其经由匹 配网络施加到下电极。
工艺模块控制器用于实时监控整个工艺过程，并向节点微控制器 发送晶片直流自偏压的设定值，以及接收来自节点微控制器的晶片直 流自偏压的测量值。
在本实施例中，节点微控制器具体包括下述单元：变换求值单元、 控制算法单元以及通信单元。
其中，变换求值单元中保存有根据实验得到的下电极上的射频信 号的电压有效值与晶片直流自偏压之间的对应关系。该变换求值单元 连接前述模/数转换电路和控制算法单元。当变换求值单元接收到来自 模/数转换电路的表示电压有效值的数字信号后，通过查询前述对应关 系或者通过函数反变换，将所述的表示电压有效值的数字信号转换为 实际工艺过程中晶片直流自偏压的值，并将其作为晶片直流自偏压的 测量值。
通信单元连接控制算法单元和工艺模块控制器，用于建立节点微 控制器和工艺模块控制器之间的数据传输通道，以实现二者之间的数 据传输，即，从工艺模块控制器得到晶片直流自偏压的设定值，以及 将来自变换求值单元的晶片直流自偏压的测量值实时地向工艺模块控 制器发送，以便工艺模块控制器实时监控整个工艺过程。
控制算法单元根据晶片直流自偏压的测量值和晶片直流自偏压 的设定值产生控制信号，并将该控制信号传输至射频电源，从而实现 对射频电源输出功率的自动设定，进而实现对晶片直流自偏压的闭环 反馈控制。具体地，控制算法单元将来自变换求值单元的晶片直流自 偏压的测量值与来自通信单元的晶片直流自偏压的设定值进行比较， 并对二者的差值进行预定的算法计算，最终得到射频电源输出功率的 设定值，并将射频电源输出功率的该设定值输出至射频电源，以对射 频电源的输出功率进行自动设定。
需要指出的是，在实际应用中也可以选择类似的表征参量，例如 可以选择射频信号的电流、功率以及阻抗和相角等。只是不同的表征 参量需要配备不同的检测器件(传感器)进行测量，例如，本实施例 中选择射频信号的电压参量为表征参量，因此相应地选用了电压传感 器作为测量器件。
可以理解的是，本发明中所采用的闭环控制系统既可以为前述实 施例中所述的分布式闭环反馈控制系统，也可以为集中式闭环反馈控 制系统。若采用集中式闭环反馈控制系统，则图3所示节点微控制器 和工艺模块控制器合二为一，例如将节点微控制器的功能也整合于工 艺模块控制器中，换言之，将信号采集、处理、计算、控制等功能均 集成在工艺模块控制器这一个控制器中。这样，工艺模块控制器就成 为一个多任务的控制器。然而，作为多任务的控制器，需要考虑整个 控制器系统资源调配的平衡性，因此，在实时可靠地响应快速变化的 底层信号这方面，前述分布式闭环反馈控制系统优于集中式闭环反馈 控制系统。此外，若采用集中式闭环反馈控制系统，由于晶片直流自 偏压的控制环节集成在工艺模块控制器的上层系统中，这个控制环节 的工作情况会直接影响整个控制器的工作，因此，分布式闭环反馈控 制系统在可靠性方面也优于集中式闭环反馈控制系统。由此可见，尽 管本发明可以采用集中式闭环反馈控制系统或分布式闭环反馈控制系 统，但是优选地采用分布式闭环反馈控制系统。
本发明还提供一种控制晶片偏压的方法。下面结合附图4进行详 细说明。
请参阅图4，本发明提供的控制晶片偏压的方法的一个具体实施 例包括准备工作过程和工艺实验过程。在本实施例中，以射频信号的 电压作为表征参量。
下面先详细说明准备工作过程。所谓准备工作指的是，通过实验 预先测量对应不同的射频信号电压有效值时的晶片直流自偏压，然后 通过拟和等方法得出二者之间的函数关系，并将该函数关系存储于节 点微控制器内。所述准备工作具体包括下述步骤：
步骤410，在等离子体刻蚀设备反应腔室内的静电卡盘上放置实 验用晶片。
步骤420，射频电源通过匹配网络向下电极施加射频信号。
步骤430，测量对应不同的射频信号电压有效值时的晶片直流自 偏压。
步骤440，通过拟和等方法得出射频信号电压有效值与晶片直流 自偏压之间的函数关系，并以斜率、偏差或数据表的形式将所述函数 关系存储于节点微控制器内。
通过上述步骤410至步骤440即完成了准备工作过程。
下面再详细说明本发明提供的控制晶片偏压的方法在实际刻蚀工 艺中的工作原理和工作过程。
首先，执行步骤510，即，在工艺试验开始时，在静电卡盘上放 置待刻蚀的晶片。
然后，执行步骤520，由射频电源经由匹配网络向下电极施加射 频信号。
再后，执行步骤530，采用电压传感器对施加在下电极上的射频 信号的电压有效值进行测量，并将测量值传输至模/数转换电路。
再后，执行步骤540，模/数转换电路接收到来自电压传感器的电 压有效值后，将该模拟量信号转换为节点微控制器可识别的数字信号， 并将其传输至节点微控制器。
再后，执行步骤550，节点微控制器的变换求值单元接收到来自 模/数转换电路的表示电压有效值的数字信号后，通过查表或函数反变 换获得与该电压有效值相对应的晶片直流自偏压测量值。
再后，执行步骤560，节点微控制器的通信单元接收来自工艺模 块控制器的晶片直流自偏压设定值信号，并将其传输至节点微控制器 的控制算法单元。
再后，执行步骤570，节点微控制器的控制算法单元将上述晶片 直流自偏压测量值与晶片直流自偏压设定值进行比较，对二者的差值 进行算法计算，得到数字量控制信号，并将该控制信号传输至数/模转 换电路。
再后，执行步骤580，数/模转换电路接收到上述数字量控制信号 后，将其转换为射频电源可以识别的模拟量控制信号，并将其作为射 频电源输出功率的设定值输入到射频电源。
最后，执行步骤590，射频电源根据该输出功率设定值输出给定 功率的射频信号，并将该射频信号经由匹配网络传输至等离子体刻蚀 设备的下电极。
重复执行上述步骤530至步骤590，即实现了采用闭环反馈控制 系统实时稳定地控制晶片上的偏压。
与前述控制晶片直流自偏压的装置类似，本发明提供的控制晶片 偏压的方法同样可以采用分布式闭环反馈控制系统或集中式闭环反馈 控制系统，在此不再赘述。
至于在本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法中所采用的节点 微控制器和工艺模块控制器，它们可以是任何能够完成前述功能的微 控制器，例如可以是单片机、DSP(数字信号处理器)、ARM(Advanced RISC Machines)等微控制器，但并不仅局限于此。
通过上述描述可以看出，本发明提供的控制晶片偏压的装置和方 法通过构建闭环反馈控制系统(优选地采用分布式闭环反馈控制系 统)，能够稳定地控制晶片上的偏压，获得良好的刻蚀速率和沉积速 率等工艺参数，从而减小了在相同工艺条件下，晶片与晶片之间、腔 室与腔室之间由晶片直流自偏压的不稳定而造成的差异。
特别是，当本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法采用分布式 闭环反馈控制系统时，由于采用了例如节点微控制器这样的专门资源 来处理刻蚀工艺过程中与晶片直流自偏压的控制有关的专门任务，即， 将晶片直流自偏压闭环控制系统中的信号采集处理、计算、控制等功 能从工艺模块控制器中分离出来，放在一个独立的节点微控制器(该 节点微控制器相当于上层工艺模块控制器的一个底层节点，所有与晶 片直流自偏压闭环控制相关的功能都在这个底层的节点中完成)中实 现，而作为上位机的工艺模块控制器只负责与节点微控制器交互相关 的控制信息以及实时监控其运行情况，并不参与具体的控制运算工作， 因此，这将大大加快信号的响应速度，提高信息处理能力。同时，采 用上述专门资源来处理上述专门任务也会避免出现因系统中一个环节 失效而造成整个系统瘫痪的问题，从而提高了整个系统的可靠性。
需要指出的是，本发明提供的控制晶片偏压的装置和方法不仅仅 应用于前述实施例所述的等离子体刻蚀设备，也可以应用于其他适合 的半导体加工设备。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采 用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普 通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出 各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。