專利名稱：基于rf電壓的等離子體處理系統(tǒng)控制的制作方法
基于RF電壓的等離子體處理系統(tǒng)控制
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體エ業(yè)中，用于制造硅晶片的RF驅(qū)動等離子體腔的使用是很常見的。通常需要在這些應(yīng)用中監(jiān)視鞘層電壓，以及尤其是鞘層電壓如何與晶片自身的DC偏壓電勢相關(guān)。目前，具有多種技術(shù)來確定晶片電勢，以及鞘層和主體等離子體電勢。關(guān)于晶片DC偏壓電勢，一種監(jiān)視方法包括通過檢測在晶片與靜電卡盤(ESC)之間的漏電流同時將施加的DC電壓變換到ESC來測量晶片的自偏電壓。雖然該技術(shù)使用在ー些當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)置中，但是計算的值高度依賴于耦合到在系統(tǒng)中的ESC類型的漏電流的幅度。檢測經(jīng)過晶片到ESC的漏電流的方法也高度依賴于不同類型的背側(cè)晶片膜片。確定晶片偏壓電勢的另ー種方法是通過使用附接到ESC的外部邊緣并且與等離子體接觸的碳化硅銷針。然而，這種銷針是消耗品，并且在生產(chǎn)環(huán)境中必須頻繁更換。檢測在晶片上的DC偏壓的第三種方法是通過在ESC處的RF電壓探針以及由RF峰值到峰值電壓計算晶片電壓的信號處理單元。該方法通過使用校準(zhǔn)増益和偏移量(offset)將在ESC處的RF電壓按比例調(diào)整成DC值，提供不需要探針直接接觸等離子體的檢測晶片DC偏壓電壓的方式。該方法假設(shè)RF峰值到峰值電壓與晶片的DC電勢為純線性關(guān)系，這不適用于多頻率等離子體的情況。圖I示出晶片偏壓與RF Vpp的關(guān)系。在圖I中，當(dāng)應(yīng)用線性擬合時，R平方值顯著小于I [例如，R2 :0. 90]。


本發(fā)明將借助在附圖中的實例示出，并且不以限制的方式示出，并且其中相同的參考標(biāo)記表示相似元件，并且其中圖I表示晶片偏壓與RF Vpp的關(guān)系。圖2表示晶片偏壓與公開的RF電壓傳遞函數(shù)(transfer function)的輸出的關(guān)系，其中R平方值顯著接近I。圖3描述測試確定由碳化硅銷針觀察的等離子體電勢與由布線晶片測量的晶片電勢之間的關(guān)系。圖4表示在利用在Lam DFC 2300 Flex45平臺上的2MHz、27MHz、以及60MHz的HARC (高的深寬比接觸)處理期間由Si HER (硅熱邊緣環(huán))觀察的電壓與由碳化硅銷針觀察的電壓之比。圖5A描述具有由三個RF發(fā)生器供電的ESC電源組成的帶有RF驅(qū)動等離子體的系統(tǒng)。圖5B示出本公開發(fā)明的實施例，其中由電容分壓器網(wǎng)絡(luò)組成的電壓探針附接到靠近ESC基板以及信號調(diào)理和信號處理裝置的RF棒。圖5C是具有數(shù)字信號處理單元的模擬RF電壓信號調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的實施例。 圖6-10討論用于基于頻率相關(guān)RF電壓信號計算晶片電勢的高阻抗RF電壓探針。圖11根據(jù)本發(fā)明的實施例表示示例數(shù)字實施例的方框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考其中如在附圖中所示的實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。在下面的描述中，提出多個具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會清楚，可以在沒有ー些或所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐本發(fā)明。在其他情況下，不需要詳細(xì)描述已知處理步驟和/或結(jié)構(gòu)以免不必要地使本發(fā)明難以理解。本文在下面描述各種實施例，包括方法和技術(shù)。應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明也可以覆蓋制造的物品，包括用于實施本發(fā)明技術(shù)的實施例的計算機(jī)可讀指令存儲在其上的計算機(jī)可讀介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括，例如，半導(dǎo)體的、磁的、光磁的、光的、或者用于存儲計算機(jī)可讀代碼的其他形式計算機(jī)可讀介質(zhì)。此外，本發(fā)明還可以覆蓋用于實踐本發(fā)明實施例的裝置。這些裝置可以包括專用和/或可編程電路以實施有關(guān)本發(fā)明實施例的任務(wù)。這些裝置的實例包括通用計算機(jī)和/或經(jīng)恰當(dāng)編程的專用計算設(shè)備，并且可以包括適于有關(guān)本發(fā)明實施例的各種任務(wù)的計算機(jī)/計算設(shè)備以及專用/可編程電路的組合。本公開發(fā)明的實施例，通過在ESC處恰當(dāng)?shù)貫V波和調(diào)理RF電壓以及使用計算多個RF頻率在給晶片施加偏壓中的貢獻(xiàn)的傳遞函數(shù)，將給終端用戶提供測量晶片偏壓電勢的能力。圖2表示晶片偏壓與公開的RF電壓傳遞函數(shù)的輸出相關(guān)性，其中R平方值顯著靠近I [例如，R2 :0. 97]。本發(fā)明可以構(gòu)思為試圖改進(jìn)用碳化硅銷針測量DC偏壓電勢的現(xiàn)有方法。發(fā)現(xiàn)該銷針以及容納在該銷針內(nèi)的晶體絕緣材料的磨損率是產(chǎn)品生產(chǎn)量的限制因素。已經(jīng)確定雖然在多頻率等離子體中的RF電壓與晶片電勢之間存在非線性關(guān)系，但是可以基于驅(qū)動等離子體的每個單個頻率的貢獻(xiàn)，使用傳遞函數(shù)來推導(dǎo)晶片電勢。已經(jīng)完成測試來證明由碳化硅銷針觀察的等離子體電勢與由布線晶片測量的晶片電勢之間的關(guān)系，如圖3所描述。然后示出，公開的傳遞函數(shù)顯著地與由現(xiàn)有碳化硅銷針觀察的電壓信號相關(guān)聯(lián)。圖4表不在利用在Lam DFC 2300Flex45平臺(可以從CA的Fremont Lam研究公司獲得)上的2MHz、27MHz、以及60MHz的HARC (高的深寬比接觸)處理期間由硅HER (硅熱邊緣環(huán))觀察的電壓與由碳化硅銷針觀察的電壓之比。給出前述碳化硅銷針與布線晶片的相關(guān)性，可換特性對下面的陳述提供證明，即包含驅(qū)動等離子體的單個RF電壓的函數(shù)也是在晶片接ロ處的等離子體鞘層電壓的有效表示。在一個或多個實施例中，可以在RF電壓上執(zhí)行狀態(tài)空間分析以推導(dǎo)傳遞函數(shù)。狀態(tài)空間模型是已知的并且這里將不詳述。在ー個或多個實施例中，可以使用已知瞬態(tài)處理技術(shù)來提高魯棒性。參考下面的附圖和討論可以更好地理解本發(fā)明實施例的特征和優(yōu)點。總體而言，間接測量在RF驅(qū)動等離子體內(nèi)的等離子體鞘層電勢的DC成分的能力依賴于連接到靠近ESC的RF棒的電壓探針。圖5A描述具有由三個RF發(fā)生器504A、504B、504C經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)506供電的ESC電源組成的帶有RF驅(qū)動等離子體的系統(tǒng)。雖然這 些RF發(fā)生器提供如圖所示的不同RF頻率，但是使用的頻率數(shù)量、使用的精確頻率以及使用的多個RF發(fā)生器可以根據(jù)應(yīng)用改變?？拷?即，足夠靠近以便能夠感應(yīng)RF電壓)基板508(或者與ESC關(guān)聯(lián)的另外非等離子體暴露成分)的RF棒或另外的合適的RF感應(yīng)機(jī)構(gòu)提供RF電壓給電容分壓器網(wǎng)絡(luò)530。本文下面將關(guān)聯(lián)圖5B更詳細(xì)討論電容分壓器530。電容分壓器網(wǎng)絡(luò)530的輸出然后將提供給信號調(diào)理和處理模塊532，其將在本文下面中關(guān)聯(lián)圖5C更詳細(xì)地討論。圖5B示出本公開發(fā)明的示例實施例，其中包括電容分壓器網(wǎng)絡(luò)530的電壓探針耦接到靠近ESC基板以及耦接到信號調(diào)理和信號處理裝置的RF棒(或者另外的合適的RF感應(yīng)機(jī)構(gòu))。在圖5B的實例中，電容器Cl與電容器C2串聯(lián)，其然后與并聯(lián)的C3/C4串聯(lián)。如圖5B所示獲得電壓信號。電容分壓器電壓探針給要感測的RF電壓提供高阻抗路徑，不會過度地擾亂驅(qū)動等離子體的RF功率。電容分壓器的具體組成依賴于驅(qū)動等離子體的RF發(fā)生器，其中最高頻率發(fā)生器是主要因素。通過用于將電壓信號攜帯到信號調(diào)理和信號處理裝置而并聯(lián)50歐姆同軸電纜來提供到地的低阻抗路徑，電容分壓器也充分地衰減電壓信號。注意，這些值提供作為示例并且僅用于參考并且不作為限制。在圖5B的示例中，輸入阻抗是顯著較高的[Z=I/(Co *C)，當(dāng)《 =60MHz時，C=O. 5pF，那么Z約為33K歐姆]，并且到地的阻抗是較低的(在60MHz為約31歐姆)。RF電壓信號然后通過模數(shù)濾波器的網(wǎng)絡(luò)調(diào)理。圖5C為在圖5A的方框532中實施的模擬RF電壓信號調(diào)理網(wǎng)絡(luò)類型的示例實施例。在模擬RF電壓信號調(diào)理網(wǎng)絡(luò)的輸入端，信號分成多個獨立通道(在圖5C中為4個)以能對用于驅(qū)動等離子體的具體RF頻率進(jìn)行RF濾波。在該實施例中，RF發(fā)生器頻率為2MHz、27MHz、以及60MHz。一個通道不被濾波，其保持寬帶電壓頻率頻譜。在該實施例中，四個通道經(jīng)由無源峰值檢測器[例如，1N5711 ニ極管]轉(zhuǎn)化為DC信號，雖然同樣可以使用有源峰值檢測器。DC信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號以便由數(shù)字信號處理器處理，其中單個信號被校準(zhǔn)并且輸入到晶片偏壓傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)的輸出然后反饋到偏壓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)該注意，公開的模擬信號調(diào)理網(wǎng)絡(luò)完全可以在數(shù)字域內(nèi)完成。在該情況下，可以不需要信號分離器或模擬濾波器，僅僅需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以及信號處理單元(DSP、FPGA、CPLD等)，其中信號處理單元用于所有濾波、峰值檢測、校準(zhǔn)、以及傳遞函數(shù)計算。在一個或多個實施例中，每個電壓通道的校準(zhǔn)通過施加増益和偏移量到每個通道來執(zhí)行。用于每個通道(在圖5A-5C的實例中的2MHz、27MHz、60MHz以及寬帶非濾波電壓)的増益和偏移量由響應(yīng)于預(yù)定通道的信號以及它與晶片偏壓的相關(guān)性確定。對于已濾波通道，通過響應(yīng)于用于該唯一單個頻率的晶片偏壓特征化預(yù)定已濾波通道來完成該過程。例如，2MHz通道的響應(yīng)將與用于僅由2MHz驅(qū)動的等離子體的晶片偏壓相關(guān)，并且后續(xù)增益和偏移量將使用來校準(zhǔn)這個通道。對于27MHz和60MHz重復(fù)該過程。寬帶信號通過將用于由所有三個頻率驅(qū)動的等離子體的晶片偏壓與每一后續(xù)變量(僅2MHz,2MHz和27MHz、僅60MHz、27MHz和60MHz等)相關(guān)來校準(zhǔn)。影響校準(zhǔn)的重要因素也是電容分壓器電壓探針530的響應(yīng)。電容分壓器趨于對于每個頻率具有唯一的信號響應(yīng)。作為建議解決方案，網(wǎng)絡(luò)分析儀可以使用來特征化電容分壓器電壓傳感器的響應(yīng)，并且該響應(yīng)然后可以相應(yīng)地使用來修改前述校準(zhǔn)系數(shù)。這在制造精確和可重復(fù)儀器方面是重要因素。用于計算晶片偏壓的傳遞函數(shù)包括四個輸入對于2MHz、27MHz、60MHz的經(jīng)校準(zhǔn)DC電壓信號以及非濾波寬帶信號。該電壓信號然后乘以ー組系數(shù)。每個系數(shù)是驅(qū)動等離子體的預(yù)定頻率組合的函數(shù)。這些系數(shù)例如通過包括晶片偏壓和四個電壓信號(2MHz、27MHz 、60MHz、以及寬帯)的矩陣的主成分分析(PCA)來推導(dǎo)。然后相加系數(shù)乘積的單個結(jié)果，產(chǎn)生晶片偏壓值。也可以使用條件語句和加權(quán)因子來優(yōu)化這些系數(shù)并且因此優(yōu)化傳遞函數(shù)結(jié)果。圖6-10基于頻率相關(guān)RF電壓信號進(jìn)ー步討論用于計算晶片電勢的高阻抗RF電壓探針。在圖6中，產(chǎn)生了線性傳遞函數(shù)，并且示例流程圖示出該線性傳遞函數(shù)如何可以使用來產(chǎn)生晶片偏壓值。圖7為示出使用非線性傳遞函數(shù)來產(chǎn)生晶片偏壓值的流程圖。非線性傳遞函數(shù)被認(rèn)為如果不是大多數(shù)情況下，也會在一些情況下，能夠更好地由RF電壓逼近晶片偏壓值。圖8、9和10為每個方法(線性與非線性之比)的價值的進(jìn)ー步解釋。根據(jù)本發(fā)明的實施例，兩種方法都提供將感測的RF電壓與晶片偏壓電壓關(guān)聯(lián)的方法，特別在多頻率應(yīng)用中。晶片偏壓電壓然后可以使用作為用于在等離子體處理系統(tǒng)中的ESC電源和/或偏壓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和/或其他子系統(tǒng)的反饋或控制信號。在另外的實施例中，ESC RF信號可以在數(shù)字域中處理以提高可配置性以及提供例如一些高的深寬比蝕刻等嚴(yán)格的處理應(yīng)用所需要的更寬RF功率動態(tài)范圍。圖11示出了示例性的數(shù)字應(yīng)用的實施方式的方框圖。在方框1102中的輸入ESC RF信號可以由電容傳感器獲得，例如舉例而言由圖5a的電容分壓器網(wǎng)絡(luò)530獲得。在圖11的示例中，輸入RF信號的范圍為從大約350KHz到120MHz，其中基帶頻率在大約400KHz、2MHz、13MHz、27MHz、以及60MHz處，但這些示例值及包含的多個頻率不限制本發(fā)明的范圍。輸入RF信號然后利用反混疊低通濾波器1104來濾波，其具有設(shè)置在后續(xù)使用來將模擬輸入RF信號從方框1102轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣頻率的大約1/2的濾波器頻率。在圖11的示例情況下，ADC采樣率為250MHz，并且因此反混疊濾波器設(shè)置在大約120MHz，其小于ADC采樣率(根據(jù)奈奎斯特理論用于符合要求的信號分辨率)的1/2。來自反混疊濾波器1104的經(jīng)濾波RF信號然后由RF分離器1106分離成兩個通道(利用恰當(dāng)?shù)牡屯ê透咄V波器)以饋送到雙通道ADC 1112內(nèi)。RF分離可選擇來提高信號分辨率，并且實施為接受使用雙通道ADC的優(yōu)化。然而，如果必要，可以使用單通道ADC并且將來自反混疊濾波器1104的經(jīng)濾波RF信號饋送到單通道ADC內(nèi)。因此，與圖5C的模擬方法相比，模擬輸入RF信號不需要在模擬域中分離和/或在模擬域中峰值檢測。相反，RF信號由ADC 1112轉(zhuǎn)換(在經(jīng)過反混疊濾波器恰當(dāng)濾波之后)到數(shù)字域內(nèi)。這樣既提高了可配置性又提高了動態(tài)范圍響應(yīng)，因為沒有經(jīng)受模擬峰值檢測方案的限制。特別地，數(shù)字方法克服在模擬峰值檢測方案中由整流ニ極管的非線性響應(yīng)施加的限制。模擬峰值檢測方案的另外限制因素是ニ極管輸出趨于作為本質(zhì)上為功率檢測器的輸入電壓RMS的函數(shù)。這個特性進(jìn)ー步限制模擬檢測器分辨實際RF峰值幅度而不是作為RMS信號的平均RF電壓峰值的能力。數(shù)字方法回避了這些和其他問題。數(shù)字處理通過在圖11中由現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 1120表示的邏輯電路執(zhí)行。在當(dāng)前示例中FPGA部分地使用來獲得FPGA在多通道上的并行處理能力的優(yōu)點，但也可以使用其他形式的邏輯電路，包括微處理器、微控制器、專用硬件電路、數(shù)字信號處理器等。其中ー個改進(jìn)涉及使用來自RF發(fā)生器(1122)的RF信號作為進(jìn)入到數(shù)字處理方 框1120的獨立輸入?？梢园▉碜訰F發(fā)生器的每個RF信號的狀態(tài)(on/off)、基帶頻率、驅(qū)動信號相位的該獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)，其可以使用來抽取基音以在方框1120中調(diào)節(jié)數(shù)字濾波器(例如帶通濾波器)。相位數(shù)據(jù)在分辨在各個頻率的ESC RF信號中的調(diào)制效果以更精確地計算在任何預(yù)定頻率處的電壓方面是尤其有用的。為了詳細(xì)說明，相位信號使得RF信號能解調(diào)，該RF信號是等離子體動態(tài)性(作為有源非線性載荷)的函數(shù)。常規(guī)慣例將等離子體腔看作RF混合器，產(chǎn)生作為RF源的頻率以及氣體的相關(guān)/不相關(guān)率和等離子體鞘層的膨脹/收縮的函數(shù)的音調(diào)。通過使用用于提供源給等離子體和/或偏壓等離子體的每個RF發(fā)生器的驅(qū)動信號的相位，可以更精確地分辨每個基帶RF音調(diào)，即使在例如RF發(fā)生器的脈動等大多數(shù)動態(tài)等離子體情況中也是如此?？商娲鼗蚋郊拥?，利用從RF發(fā)生器的RF信號抽取的基帶音調(diào)的這些數(shù)字濾波器的調(diào)節(jié)使得能夠構(gòu)造在基帶頻率周圍的非常精細(xì)和較窄裁剪濾波器，從而大大地提高了數(shù)字處理方框1120的信號分辨率的精度。來自數(shù)字處理方框1120的輸出包括針對每個基帶頻率和針對合成寬帶信號的峰值電壓(V峰值)。峰值檢測可以是正峰值、負(fù)峰值、或者兩者。對于合成信號，負(fù)峰值信息在處理相位期間尤其是有用的，因為通常在作為每個RF源的諧波的函數(shù)的波形中存在不對稱。因此，通過檢測正峰值和負(fù)峰值，可以分辨等離子體中的諧波的相對度量(metric)。該諧波度量然后可以使用來進(jìn)ー步優(yōu)化預(yù)定狀態(tài)空間的晶片偏壓電勢傳遞函數(shù)。如所討論的，數(shù)字方法的優(yōu)點是容易具有可配置性。例如，當(dāng)使用不同的RF頻率和/或附加RF頻率和/或少數(shù)RF頻率吋，不需要改變硬件。數(shù)字濾波器、傳遞函數(shù)、以及其他優(yōu)化可以在相同可編程邏輯電路上重新編程，當(dāng)應(yīng)用改變時，節(jié)省大量的時間和成本。本發(fā)明的另外方面涉及使用附加的等離子體腔參數(shù)來提高在ESC RF電壓與晶片偏壓電勢之間的相關(guān)性。這些附加腔參數(shù)包括腔壓強(qiáng)、腔間隙(兩個電極之間的距離)、RF發(fā)送功率、RF頻率、RF發(fā)射器阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)檔位(可變LC網(wǎng)絡(luò)的電容器位置)、腔化學(xué)性、腔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(即接地面積比)、晶片類型(背側(cè)膜片、基板膜片堆)、以及晶片電阻系數(shù)。在當(dāng)前討論中，討論兩個具體腔參數(shù)(壓強(qiáng)和間隙距離)來幫助理解，雖然數(shù)字和精確參數(shù)會依賴于應(yīng)用改變。在本發(fā)明的另外方面中，辦呢發(fā)明的發(fā)明人注意到，當(dāng)涉及的腔壓強(qiáng)不同時，在RF電壓與晶片電壓電勢之間的相關(guān)性(例如，在趨勢線的斜率方面的增カロ)有明顯的改變。通過考慮室電壓，可以從ESC RF電壓獲得晶片偏壓電壓的更精確的即時確定。補(bǔ)償函數(shù)或方程或度量因子可以憑經(jīng)驗在用于例如后續(xù)生產(chǎn)設(shè)置使用的研究設(shè)置中確定(例如，通過在不同的腔壓強(qiáng)映射RF電壓與晶片偏壓電壓之比并且確定相關(guān)性變化)。在一實施例中，腔壓強(qiáng)信息可以使用作為度量因子以度量不可知壓強(qiáng)(pressure-agnostic)傳遞函數(shù)輸出。附加地或可替代地，腔壓強(qiáng)可以使用作為到傳遞函數(shù)的另ー個輸入以獲得到傳遞函數(shù)的預(yù)定輸入的具體壓強(qiáng)輸出。在本發(fā)明的另外方面中，本發(fā)明的發(fā)明人注意到，當(dāng)涉及的上電極和下電極之間的腔間隙不同時，在RF電壓與晶片電壓電勢之間的相關(guān)性(例如，在趨勢線的斜率方面的増加)有明顯的改變。通過考慮電極間隙數(shù)據(jù)，可以從ESC RF電壓獲得晶片偏壓電壓的更精確的即時確定。補(bǔ)償函數(shù)或方程或度量因子可以憑經(jīng)驗在用于例如后續(xù)生產(chǎn)設(shè)置使 用的研究設(shè)置中確定(例如，通過在不同的腔間隙映射RF電壓與晶片偏壓電壓之比并且確定相關(guān)性變化)。在一實施例中，腔間隙信息可以使用作為度量因子以度量不可知壓強(qiáng)(pressure-agnostic)傳遞函數(shù)輸出。附加地或可替代地,腔間隙可以使用作為到傳遞函數(shù)的另ー個輸入以獲得到傳遞函數(shù)的預(yù)定輸入的具體壓強(qiáng)輸出?？梢钥商娲鼗蚋郊拥仃P(guān)聯(lián)腔壓強(qiáng)信息的使用來實施該利用腔間隙信息的優(yōu)化。相似的考慮應(yīng)用到其他腔數(shù)據(jù)，如果它們用于傳遞函數(shù)的進(jìn)ー步優(yōu)化?；剡^來參考圖11，附加的腔數(shù)據(jù)可以經(jīng)由恰當(dāng)?shù)耐ㄐ沤鹰?1152從處理模塊1150接收。在圖11的示例中，傳遞函數(shù)的實際應(yīng)用以及利用腔數(shù)據(jù)的優(yōu)化利用從方框1120接收的峰值電壓(正的和負(fù)的)信息和從方框1150接收的腔數(shù)據(jù)信息在DSP方框1154中執(zhí)行。然而，也可以在方框1120中執(zhí)行該傳遞函數(shù)應(yīng)用和優(yōu)化，在該情況下，方框1120舉例而言會直接從處理模塊1150獲得腔數(shù)據(jù)。DSP方框1154的輸出表示經(jīng)計算的晶片電勢，并且經(jīng)由DAC 1156轉(zhuǎn)換回到模擬域以用作到ESC電源單元1160和/或RF發(fā)生器1162的反饋或控制信號。例如，由于經(jīng)計算晶片偏壓電勢(如本文討論的計算為RF電壓的函數(shù))的提高的精度和準(zhǔn)度，可以使用該計算值作為用于輸送功率的RF發(fā)生器的控制信號，以便對于預(yù)定晶片處理步驟保持期望的晶片電勢。注意，可以以討論過的方式執(zhí)行模擬分離和峰值檢測(根據(jù)圖5C)并且利用附加腔參數(shù)應(yīng)用附加優(yōu)化以獲得經(jīng)計算的晶片偏壓電勢。可替代地，輸入RF信號可以如關(guān)聯(lián)圖11討論的直接轉(zhuǎn)換到數(shù)字域并且然后在數(shù)字域中處理和優(yōu)化來獲得經(jīng)計算的晶片偏壓電勢。通過在數(shù)字域中處理ESC RF信號和/或使用獨立輸入RF發(fā)生器信號和/或使用用于相關(guān)性優(yōu)化的附加腔參數(shù)，本發(fā)明的實施例能夠從ESC RF信號獲得更精確的經(jīng)計算晶片偏壓電勢。該更精確獲得的晶片偏壓電勢繼而提高監(jiān)視等離子體狀態(tài)的能力，以檢測不期望的等離子體情況，例如等離子體不受約束等。雖然已經(jīng)考慮多個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是具有落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變、排列、以及等同物。例如，雖然使用來計算晶片偏壓電勢的RF電壓在本文中公開為從ESC或ESC基板獲取或者從ESC組件或者ESC附近的其他部件獲取的電壓，但是RF電壓實 際上可以在RF輸送路徑上的任何點測量，并且使用于晶片偏壓計算目的。因而，術(shù)語“RF電壓”及“ESCRF電壓”及“ESC RF信號”等不應(yīng)該因它們在示例中的專有名詞的使用而解釋為限制性的。還應(yīng)該注意，具有實施本發(fā)明的方法和裝置的許多可替代方式。雖然在本文中提供了各個示例，但是g在這些示例是示意性的并且不限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種控制等離子體處理系統(tǒng)的方法，包括 接收來自所述腔的至少一個部件的RF信號； 在數(shù)字域中處理所述RF信號以獲得所述RF信號的每個基帶頻率和寬帶頻率的峰值電壓信號；以及 由所述峰值電壓信號推導(dǎo)晶片偏壓信息，其中所述晶片偏壓信息使用作為用于所述控制所述等離子體處理系統(tǒng)的反饋和控制信號中的一個。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述控制所述等離子體處理系統(tǒng)包括保持期望的晶片偏壓電勢。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述RF信號通過電容性傳感器部件接收。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述推導(dǎo)至少考慮等離子體處理參數(shù)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述等離子體處理參數(shù)數(shù)據(jù)包括腔壓強(qiáng)、腔間隙、RF發(fā)送功率、RF頻率、RF發(fā)生器阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)檔位、腔化學(xué)性、腔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、以及晶片電阻系數(shù)中的至少一個。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述處理包括考慮獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述處理包括使用所述獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)來執(zhí)行數(shù)字濾波器的應(yīng)用于所述處理的調(diào)諧。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)包括基帶頻率和所述RF信號的驅(qū)動信號相位中的至少一個。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述處理包括利用反混疊濾波器濾波所述RF信號。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中處理還包括在所述濾波之后在所述RF信號上執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述反混疊濾波器的濾波器頻率小于應(yīng)用于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率的一半。
12.—種具有至少一個腔和用于從由所述腔的至少一個部件獲得的RF信號推導(dǎo)晶片偏壓信息的裝置的等離子體處理系統(tǒng)，包括 用于濾波所述RF信號的反混疊濾波器； 用于在所述濾波之后在所述RF信號上執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 用于在所述轉(zhuǎn)換之后在數(shù)字域中處理所述RF信號以獲得所述RF信號的每個基帶頻率和寬帶頻率的峰值電壓信息的邏輯電路；以及 用于從所述峰值電壓信息推導(dǎo)晶片偏壓信息的邏輯電路，其中所述晶片偏壓信息使用作為用于所述控制所述等離子體處理系統(tǒng)的反饋和控制信號中的一個。
13.如權(quán)利要求12所述的等離子體處理系統(tǒng)，還包括用于在所述濾波之前接收所述RF信號的電容性傳感器部件。
14.如權(quán)利要求12所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中用于推導(dǎo)的所述邏輯電路在計算所述晶片偏壓信息中至少考慮等離子體處理參數(shù)數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述等離子體處理參數(shù)數(shù)據(jù)包括腔壓強(qiáng)、腔間隙、RF發(fā)送功率、RF頻率、RF發(fā)生器阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)檔位、腔化學(xué)性、腔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、以及晶片電阻系數(shù)中的至少一個。
16.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中用于處理的所述邏輯電路在計算所述峰值電壓信息和所述寬帶頻率中考慮獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中用于處理的所述邏輯電路使用所述獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)來執(zhí)行數(shù)字濾波器應(yīng)用于所述處理的調(diào)諧。
18.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述獨立輸入RF信號數(shù)據(jù)包括基帶頻率和所述RF信號的驅(qū)動信號相位中的至少一個。
全文摘要
提供了一種利用從RF電壓信息推導(dǎo)出來的晶片偏壓信息控制等離子體處理系統(tǒng)的方法。所述RF電壓經(jīng)由模擬到數(shù)字方法處理來獲得至少每個基帶頻率和寬帶頻率的峰值電壓信息。所述峰值電壓信息然后使用來推導(dǎo)所述晶片偏壓信息，以用作到所述等離子體處理系統(tǒng)的硬件/軟件的反饋或控制信息。
文檔編號G01R31/26GK102652266SQ201180004603
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者亨利·S·波沃爾尼, 約翰·C·小瓦爾科 申請人:朗姆研究公司