使用模型确定与等离子体系统关联的离子能量技术方案

本发明专利技术涉及使用模型确定与等离子体系统关联的离子能量，具体描述了用于确定离子能量的系统和方法。这些方法中的一种包括：检测发生器的输出以识别出发生器输出复电压和电流(V＆I)。所述发生器耦合到阻抗匹配电路，而所述阻抗匹配电路耦合到静电卡盘（ESC）。该方法进一步包括：从所述发生器输出复V＆I确定沿着所述阻抗匹配电路的模型的输出和所述ESC的模型之间的路径的点处的投射的复V＆I。所述投射的复V＆I的确定的操作使用所述路径中的至少部分的模型来执行。该方法包括施加所述投射的复V＆I作为函数的输入以将所述投射的复V＆I映射到在所述ESC模型处的晶片偏置值，并从所述晶片偏置值确定离子能量。

【技术实现步骤摘要】
使用模型确定与等离子体系统关联的离子能量
本专利技术涉及使用模型确定与等离子体系统关联的离子能量。
技术介绍
在基于等离子体的系统中，在等离子体室内产生等离子体以在晶片上执行各种操作，例如，蚀刻、清洁、沉积等。对等离子体进行监测和控制，从而控制各种操作的执行。例如，通过使用偏置补偿设备来测量等离子体室内的静电卡盘偏置以及通过使用阻抗匹配电路的输出处的电压探针来测量射频(RF)电压，从而监测等离子体。通过控制提供给等离子体室的射频功率的量来控制等离子体。 然而，使用偏置补偿设备和电压探针来监测和控制操作的性能可能无法提供令人满意的结果。此外，晶片偏置和RF电压的监测可能是昂贵和费时的操作。 在这种背景下，提出了本公开中所描述的实施方式。
技术实现思路
本公开的实施方式提供了用于使用模型确定与等离子体系统关联的离子能量的装置、方法和计算机程序。应当理解，本专利技术的实施方式能以多种方式实现，例如，以工艺、装置、系统、硬件、或者计算机可读介质上的方法实现。下面描述若干实施方式。 在一些实施方式中，描述了用于确定离子能量的方法。该方法包括:识别在射频(RF)发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的所述输出的输入和耦合到RF传输线的输出。所述方法还进一步包括基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气部件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出。所述阻抗匹配模型的所述输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。所述方法还包括传送所述第一复电压和电流通过所述阻抗匹配模型的所述元件以确定第二复电压和电流。所述方法还包括获得峰值电压；基于所述第二复电压和电流确定晶片偏置；以及基于所述晶片偏置和所述峰值电压确定所述离子能量。 在各种实施方式中，描述了用于确定离子能量的等离子体系统。该等离子体系统包括:用于产生射频(RF)信号的RF发生器。所述RF发生器与电压和电流探针相关联。所述电压和电流探针被配置来测量在所述RF发生器的输出位置的第一复电压和电流。所述等离子体系统还包括耦合到所述RF发生器的阻抗匹配电路和经由RF传输线耦合到所述阻抗匹配电路的等离子体室。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的所述输出的输入和耦合到所述RF传输线的输出。所述等离子体系统包括耦合到所述RF发生器的处理器。所述处理器被设置成:识别所述第一复电压和电流以及基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气部件生成阻抗匹配模型。所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的所述输入接收所述第一复电压和电流。所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。所述处理器进一步配置为传送所述第一复电压和电流通过所述阻抗匹配模型的所述元件以确定第二复电压和电流；获得峰值电压；基于所述第二复电压和电流确定晶片偏置；以及基于所述晶片偏置和所述峰值电压确定所述离子能量。 描述了一种用于确定离子能量的计算机系统。该计算机系统包括:处理器，其被配置成识别在射频(RF)发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的所述输出的输入和耦合到RF传输线的输出。所述处理器还被配置为基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气部件生成阻抗匹配模型。所述阻抗匹配模型具有输入和输出。所述阻抗匹配模型的所述输入接收所述第一复电压和电流。所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。所述处理器还被配置为传送所述第一复电压和电流通过所述阻抗匹配模型的所述元件以确定第二复电压和电流；获得峰值电压；基于所述第二复电压和电流确定晶片偏置；以及基于所述晶片偏置和所述峰值电压确定所述离子能量。所述计算机系统还包括耦合到所述处理器的存储设备，所述存储设备被配置来存储所述离子能量。 上述实施方式的一些优点包括:确定离子能量而不需要将电压探针耦合到阻抗匹配电路的输出，并且不需要使用偏置补偿设备来测量晶片偏置。获得电压探针和偏置补偿电路可以是高代价的。相比而言，在不需要将电压探针耦合到阻抗匹配电路的输出并且不需要使用偏置补偿电路的情况下确定离子能量。不使用电压探针和偏置补偿电路能节省与电压探针以及偏置补偿电路相关的成本和时间以及精力。 另外，电压探针和偏置补偿电路在衬底的制造、加工、清洗等过程中可能出现故障或可能无法操作。电压和电流探针符合预设公式并且比电压探针更可靠且更精密，电压和电流探针结合使用模型电路以确定射频(RF)电压，并使用该RF电压来确定晶片偏置。基于该晶片偏置和该RF电压来确定离子能量。使用电压和电流探针所测得的RF电压和晶片偏置比基于由电压探针测得的电压所确定的静电卡盘偏置，对离子能量提供更好的精度。 根据接下来的详细描述，结合附图，其它方面会变得显而易见。 【附图说明】 通过参考接下来的描述，结合附图，这些实施方式可被最好地理解。 图1是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在阻抗匹配模型的输出位置的、在射频(RF)传输模型中的部分的输出位置的以及在静电卡盘(ESC)模型的输出位置的变量的系统的框图。 图2是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在RF传输模型部分的输出位置的复电压和电流的方法的流程图。 图3A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其用于图解阻抗匹配电路。 图3B是根据本公开中所描述的实施方式的阻抗匹配模型的电路图。 图4是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解RF传输线。 图5A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其用于图解RF传输线的电路模型。 图5B是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解RF传输模型的隧道和带(strap)模型。 图5C是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解隧道和带(strap)模型。 图6是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解柱体和ESC模型。 图7是根据本公开中所描述的实施方式的包括滤波器的用来确定变量的等离子体系统的框图。 图8A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解提高变量的精度的滤波器的模型。 图SB是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解滤波器的模型。 图9是根据本公开中所描述的实施方式的用于利用电压和电流探针来测量在图1的系统的RF发生器的输出位置的变量的系统的框图。 图10是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其中电压和电流探针以及通信设备位于RF发生器的外面。 图11是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其中使用了利用图1的系统确定的变量的值。 图12A是根据本公开中所描述的实施方式的图解当X MHz RF发生器开通(on)时在通过使用探针在图1的系统内的节点位置测得的变量和利用图2的方法确定的变量之间的相关性的图形。 图12B是根据本公开中所描述的实施方式的图解当，MHz RF发生器开通时在通过使用探针在图1的系统内的节点位置测得的变量和利用图2的方法确定的变量之间的相关性的图形。 图12C是根据本公开中所描述的实施方式的图解当z MHz RF发生器开通时在通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定离子能量的方法，该方法包括：识别在射频（RF）发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流，所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的所述输出的输入和耦合到RF传输线的输出；基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气部件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的所述输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件；传送所述第一复电压和电流通过所述阻抗匹配模型的所述元件以确定第二复电压和电流；获得峰值电压；基于所述第二复电压和电流确定晶片偏置；以及基于所述晶片偏置和所述峰值电压确定所述离子能量。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/799,969;2014.02.19 US 14/184,6391.一种用于确定离子能量的方法，该方法包括: 识别在射频(RF)发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流，所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的所述输出的输入和耦合到RF传输线的输出； 基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气部件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的所述输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个兀件； 传送所述第一复电压和电流通过所述阻抗匹配模型的所述元件以确定第二复电压和电流； 获得峰值电压； 基于所述第二复电压和电流确定晶片偏置；以及 基于所述晶片偏置和所述峰值电压确定所述离子能量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片偏置基于所述第二复电压和电流的电压幅值、所述第二复电压和电流的电流幅值和所述第二复电压和电流的功率幅值， 其中确定所述晶 片偏置包括: 基于所述电压幅值和所述电流幅值计算所述功率幅值；以及 计算第一积、第二积、第三积和常数的和，其中所述第一积是所述电压幅值和第一系数的积，所述第二积是所述电流幅值和第二系数的积，所述第三积是所述功率幅值的平方根和第三系数的积。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述RF发生器包括2兆赫的RF发生器、27兆赫的RF发生器，或60兆赫的RF发生器。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括: 基于所述RF传输线中所定义的电路部件生成RF传输模型,所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出，所述RF传输模型具有部分，其中所述晶片偏置在所述RF传输模型的部分的输出处确定。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括: 基于所述RF传输线中所定义的电气部件生成RF传输模型，所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出，其中所述晶片偏置在所述RF传输模型的输出处确定。6.根据权利要求5所述的方法,其中，所述RF传输线的电气部件包括电容器、电感器或者电容器和电感器的组合，所述RF传输模型包括一个或多个元件，其中，所述RF传输模型的所述元件具有与所述RF传输线的电气部件的特征相似的特征。7.根据权利要求1的方法，其中所接收到的所述第一复电压和电流用电压和电流探针在所述RF发生器的输出处测得，所述电压和电流探针根据预设公式校准。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述预设公式是标准。9.根据权利要求8所述的方法，其中，其中所述标准是美国国家标准技术研究院(NIST)标准，其中所述电压和电流探针与开路、短路或者负载耦合以校准所述电压和电流探针从而符合NIST标准。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二复合电压和电流包括电压值、电流值和该电压值和该电流值之间的相位。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述阻抗匹配模型的所述元件包括电容器、电感器或者电容器和电感器的组合，其中所述阻抗匹配电路的电气部件包括电容器、电感器或者电容器和电感器的组合，其中所述阻抗匹配模型的所述元件具有与所述阻抗匹配电路的所述电气部件的特征相似的特征。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶片偏置是用在系统中的，其中所述系统包括RF传输线，但不包括在所述RF传输线上的电压探针。13.根据权利要求1所述的方法，其还包括: 基于在所述RF传输线中限定的电气部件生成RF传输模型,所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的所述输入耦合到所述阻抗匹配模型的所述输出；以及 基于所述等离子体室的静电卡盘的特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·C·小瓦尔考，布拉德福德·J·林达克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US