用于控制等离子体处理系统的方法和装置制造方法及图纸

公开了一种用于通过测量RF驱动等离子体中的RF电压信号补偿晶片的偏压电压的方法和装置，其包括至少静电卡盘（ESC），电容分压器，信号处理和信号调整网络。该偏压补偿装置包括监测在ESC处的RF电压的电容分压器、滤波相关的具体的RF信号的信号调整网络以及根据经滤波的RF信号计算DC晶片电位的信号处理单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制等离子体处理系统的方法和装置
技术介绍
在半导体行业，利用RF驱动等离子体室制造硅晶片是常见的。在这样的应用中，存在通常的监控鞘层电压的需求，特别是监控鞘层电压与晶片本身的DC偏置电位 (potential)有怎样的相关性。目前，有一些确定晶片电位以及鞘层和主体等离子体电位的技术。相对于晶片偏置电位，一种监控方法包括通过检测晶片与静电卡盘(ESC)之间的漏电流以测量晶片的自偏压，同时改变施加到ESC上的DC电压。在一些电流产生设施中使用该技术时，计算所得值高度依赖于漏电流的强度，漏电流耦合到系统中的ESC类器件中。检测通过晶片流至 ESC的漏电流的方法也高度依赖于不同类型的背部晶片膜。确定晶片偏置电位的另一方法是通过使用附着在ESC的外部边缘并且与等离子体接触的碳化硅销(pin)。然而，这样的销是耗材产品，并且在生产环境中必须频繁更换。检测晶片上的直流偏压的第三种方法是通过在ESC处的探针以及根据峰值到峰值RF电压计算晶片电压的信号处理单元。该方法提供了检测晶片DC偏置电压的装置，其中通过使用校准的增益和偏移(offset)，将在ESC处的RF电压调整至DC值，不需要探针与等离子体的直接接触。该方法假定RF峰峰值电压与晶片的DC电位是纯粹的线性关系，这不适用于多频等离子体的情况。图I所示为晶片与RF Vpp之间的相关性。在图I中，当线性拟合适用时，R平方值显著小于I (例如，R2=O. 9)。附图说明本专利技术在附图中通过示例而非限制的方式说明，附图中相同的参考数字指代相似的元件，其中图I所示为晶片偏置电位与RF Vpp的相关性。图2所示为晶片偏置电位与公开的RF电压传递函数的输出的相关性，R平方值显著接近I。图3描绘了测试确定从碳化硅销所观测到的等离子体电位与从布线晶片上测得的晶片电位之间的相关性。图 4 所示为在 LamDFC2300Flex45 平台上，在使用 2MHz、27MHz 和 60MHz 进行 HARC (高的深宽比接触)工艺的过程中，通过硅!!ER (热边缘环)所观测到的电压与通过碳化硅销所观测到的电压的比较。图5A描绘了具有由三个RF发生器供电的ESC电源组成的带有RF驱动等离子体的系统。。图5B示出了本公开专利技术的一种实施方式，其中由电容分压器网络组成的电压探针连接到RF杆上，RF杆紧邻ESC基板以及信号调节和信号处理装置。图5C是具有数字信号处理单元的模拟RF电压信号调节网络的一种实施方式。图6-10阐述了基于频率相关RF电压信号计算晶片电位的高阻抗RF电压探针。具体实施例方式现在将参考如附图中所阐释的本专利技术的一些优选的实施方式详细描述本专利技术。在以下的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的彻底的理解。然而对本领域技术人员而言，显而易见，没有这些具体细节的一些或者全部本专利技术也可以实现。在其它示例中， 没有详细描述公知的工艺步骤和/或结构以免不必要地使本专利技术难以理解。下文将描述各种实施方式，包括方法和技术。应当记住的是本专利技术也可涵盖包含有计算机可读介质的制品，在所述计算机可读介质上存储了用于实现本专利技术技术的实施方式的计算机可读指令。所述计算机可读介质可包括用于存储计算机可读代码的诸如半导体的、磁的、光磁的、光学的或其他形式的计算机可读介质。此外，本专利技术还可涵盖用于实行本专利技术实施方式的装置。这样的装置可包括执行与本专利技术实施方式有关的任务的专用和/或可编程电路。所述装置的实施例包括通用计算机和/或被适当编程的专用计算设备，且可包括适于执行与本专利技术实施方式有关的各种任务的计算机/计算设备和专用/可编程电路的组合。本公开专利技术的实施方式将使终端用户具有这样的能力，即能通过在ESC处适当地滤波和调整RF电压并且使用计算多个RF频率在给晶片施加偏压中的贡献的传递函数，从而测量晶片的偏置电位。图2示出了晶片偏置电位与公开的RF电压传递函数的输出的相关性，R平方值相当靠近I (例如，R2=O. 97)。当试图用碳化硅销改进现存的测量DC偏置电位的方法时，构思出本专利技术。该销以及容纳该销的石英绝缘材料的磨损率被发现是生产产率的限制因素。已确定，尽管在多频等离子体中RF电压与晶片电位存在非线性关系，但是传递函数能够基于驱动等离子体的每一单个的频率的贡献而推导晶片电位。已进行了测试以确定在通过碳化硅销所观测到的等离子体电位与通过布线晶片所测得的晶片电位之间的关系，其描绘在图3中。结果表明，公开的传递函数与通过现有的碳化硅销观测到的电压信号显著相关。图 4 所不为在 LamDFC2300Flex45 平台(可从 Lam Research Corporation of Fremont (加拿大)获取)上，在使用2MHz、27MHz和60MHz进行HARC (高的深宽比接触)工艺的过程中，通过硅HER (热边缘环)所观测到的电压相比于通过碳化硅销所观测到的电压。 假定有前述的碳化硅销与布线晶片的相关性，可换性能确保涉及驱动等离子体的单个的RF 电压传递函数也是在晶片接口处的等离子体鞘层电压的有效表示。在一种或多种实施方式中，可以在射频电压上进行状态空间分析，以推导传递函数。状态空间建模是公知的，并且在此不再详述。在一种或者多种实施方式中，可以使用公知的瞬态处理技术，以改善稳健性。参考附图和下述阐述，可以更好地理解本专利技术的实施方式的特征和优点。通常而言，间接测量RF驱动等离子体中的等离子体鞘层电位的DC成分的能力，取决于连接至紧邻ESC的RF杆的电压探针。图5A描绘了具有由三个RF发生器504A、504B、 504C经由阻抗匹配网络506供电的ESC电源组成的带有RF驱动等离子体的系统。如图所示，这些RF发生器提供不同的RF频率，但所使用的其他的频率的数量、所使用的实际的频率以及所使用的RF发生器的数量可以根据应用情况而变化。紧邻(即足够靠近以便能够检测RF电压)基座板508 (或其他的与ESC关联的非等离子体暴露部件)的RF杆或者其他合适的RF检测机构提供RF电压至电容分压器网络530。电容分压器530将结合图5B进行更详细的阐述。电容分压器网络530的输出然后被提供给信号调整和处理模块532，模块532 将结合本专利技术的图5C在下文进行更详细的阐述。图5B图解了本公开专利技术的示例性实施方式，其中包括电容分压器网络530的电压探针耦合到紧邻ESC基座板508的RF杆以及耦合到信号调整和信号处理装置。在图5B的示例中，电容器Cl与电容器C2串联，电容器C2又与并联的电容器C3/C4串联。如图5B所示获取电压信号。电容分压器电压探针为将要检测的RF电压提供高阻抗路径，而没有不合适地干扰驱动等离子体的RF功率。电容分压器的具体配置取决于驱动等离子体的RF发生器，其中最高频的发生器是主导因素。电容分压器还通过提供与50欧姆的同轴电缆并联的接地的低阻抗路径而充分地使电压信号衰减，该同轴电缆用于将电压信号传输到信号调整和信号处理装置。注意这些值仅仅提供作为示例，仅供参考，并非是限制性的。在图5B的示例中，输入阻抗相当高 并且接地阻抗是低的(在60MHz 时约为31欧姆)。然后，RF电压信号通过模拟或者数字滤波器对RF电压信号进行调整。图5C是在图5A的块532中实施的模拟RF电压调整网络的示例性实施方式。在模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·C·小瓦尔科，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：