使用多個電感和電容設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的系統和方法技術方案

本發明專利技術描述了使用多個電感和電容設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的系統和方法，描述了用于使用多個電感和電容設備以施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的固定參數的系統和方法。多個設備模擬多種等離子體條件，而不占用其中晶片置于等離子體室中的工具時間，以產生匹配網絡模型的固定參數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及使用多個電感和電容設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的系統和方法。
技術介紹
等離子體系統用于控制等離子體處理。等離子體系統包括多個射頻(RF)源、阻抗匹配電路和等離子體反應器。工件放置在等離子體室內，在等離子體室中產生等離子體以處理工件。重要的是，不受等離子體系統中的一個部件用另一個的更換或與另一個一起使用的限制，工件以相似或均勻的方式進行處理。例如，當等離子體系統的一部分被替換為另一個部分時，工件被不同地處理。正是在這樣的背景下，產生在本公開中描述的實施方式。
技術實現思路
本公開的實施方式提供用于使用多個電感和電容設備以施加多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的裝置、方法和計算機程序。應當理解的是，本實施方式可以以多種方式來實現，例如，工藝、裝置、系統、硬件零件或計算機可讀介質上的方法。若干實施方式描述如下。射頻(RF)匹配網絡模型是物理阻抗匹配網絡的數學表示或計算機表示，并用于根據在阻抗匹配網絡的輸入端的RF性能的測量值預測在阻抗匹配網絡的輸出端的RF特性，例如電流、電壓和相，等。作為起點，匹配網絡模型具有包括多種模塊的模塊化的形式。每個模塊包括一個或多個電路元件。在模塊中的電路元件的值是根據來自所述阻抗匹配網絡的示意圖的電感和電容的已知值以及某些物理量(例如，不包含在示意圖中的連接帶的電感)的近似值。匹配網絡模型的初始點通過獲得成組實驗測量值并調整電路元件的值以提供測量值和匹配網絡模型預測值之間的擬合來改善。獲得實驗測量值的一種方法是在等離子體工具中使用晶片。在工具上測量期間，高精度的RF電壓和電流探頭被臨時安裝在等離子體工具中實施的阻抗匹配網絡
的輸出端，以運行多種等離子體配方，并記錄針對每個配方的在阻抗匹配網絡的輸出端測量的射頻電壓和電流，并改變在所述匹配網絡模型的模塊中的電路元件的值以提供測量值和預測值之間的擬合。然而，由于使用等離子體工具所占用的工具時間，在工具上測量是耗時的。通過使用高精度的RF電壓和電流探頭，針對每個阻抗匹配網絡產生匹配網絡模型的基線值。然而，其中有特定的序列號和型號的每個單獨的匹配網絡與其中有另一序列號和同一型號的任何其他單獨的匹配網絡略有不同。在約六個單獨的匹配網絡進行高精度射頻電壓和電流探頭的使用，這需要若干星期。為了使基線值更明確，針對每個匹配網絡獲得S11測量值，而不是使用工具上測量。通過將物理測試設備(在本專利技術中有時稱為負載阻抗設備)連接到待測阻抗匹配網絡的輸出端，并通過使用網絡分析器以獲得在阻抗匹配網絡的輸入端的測量值，獲得S11測量值。負載阻抗設備被設計為其阻抗與多個等離子體條件之一的阻抗相同，以便由網絡分析器測量的測量值模擬許多工具上測試之一。基于使用負載阻抗設備獲得的測量值，針對阻抗匹配網絡調節匹配網絡模型，以產生比施加到同一模型的阻抗匹配網絡的基線值更精確的結果。在一些實施方式中，成組的多個臺上設備，在此有時是指負載阻抗設備，是用來模仿工具運行的多種等離子體條件，以獲得多個網絡分析器測量值。利用多個臺上設備的多個網絡分析器測量用于創建匹配網絡模型的基線值，而不必用等離子體運行等離子體工具上的晶片，從而節省與使用在線工具和在線工具的資源相關聯的時間。多個臺上設備價格便宜。多個臺上設備是由電阻器，或電容器，或電感器，或電纜的組合，或其中兩種或更多種的組合構建的。例如，所述設備中的一個包括電阻和可變長度的同軸電纜。多個臺上設備中的每一個連續地連接到所述阻抗匹配網絡的輸出端，并且得到在阻抗匹配網絡的組合可變電容和RF頻率的一個或多個值的在匹配網絡的輸入端阻抗的網絡分析器的測量值。優化匹配網絡模型的電路元件的值，以獲得不使用等離子體的情況下從網絡分析器測量產生的網絡分析器的測量值和預測值之間的一致性。在多種實施方式中，描述了用于使用多個設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的固定參數的方法。所述方法包括接收在第一設備的輸入端測量的第一輸出阻抗和接收在阻抗匹配網絡的輸入端測量的第一輸入阻抗。在所述阻抗匹配網絡的輸入端連接到在第一頻率下操作的所述網絡分析器的輸出端時，針對所述阻抗匹配網絡的第一可變電容測量第一測量的輸入阻抗。所述方法包括判定所述第一測量的輸入阻抗是否在預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內，并在確定所述第一測量的輸入阻抗在所述預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內時存儲所述第一頻率和所述第一可變電容。所述方法包括接收在第二設備的輸入端測量的第二輸出阻抗和接收在阻抗匹配網絡的輸入端測量的第二輸入阻抗。在所述阻抗匹配網絡的輸入端連接到在第二頻率下操作的所述網絡分析器的輸出端時，針對所述阻抗匹配網絡的第二可變電容測量第二測量的輸入阻抗。所述方法包括判定所述第二測量的輸入阻抗是否在預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內，并在確定所述第二測量的輸入阻抗在所述預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內時存儲所述第二頻率和所述第二可變電容。所述方法包括當所述匹配網絡模型被分配第一頻率、第一可變電容、第一固定電感、第一固定電容和第一固定電阻時，在所述匹配網絡模型的輸出端施用所述第一測量的輸出阻抗以計算在所述匹配網絡模型的輸入端的所述第一預測的輸入阻抗。所述方法包括當所述匹配網絡模型被分配第二頻率、第二可變電容、第一固定電感、第一固定電容和第一固定電阻時，在所述匹配網絡模型的輸出端施用所述第二測量的輸出阻抗以計算在所述匹配網絡模型的輸入端的所述第二預測的輸入阻抗。所述方法包括判定所述第一預測的輸入阻抗是否在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗是否在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內。所述方法包括在確定所述第一預測的輸入阻抗在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內時，分配所述第一固定電感、所述第一固定電容和所述第一固定電阻至所述匹配網絡模型。在本專利技術中所描述的系統和方法的一些優點包括建立匹配網絡模型并在測試臺上進行檢測，而不必使用晶片和工具時間。在本專利技術中所描述的
系統和方法的另外的優點包括，與在等離子體工具中使用實際不同配方所覆蓋的等離子體條件相比，使用多個設備覆蓋范圍更廣的等離子體條件。當使用等離子工具創建匹配網絡模型時，針對阻抗匹配網絡的一定范圍的可變電容和測試晶片被處理的RF頻率，匹配網絡模型是準確的。當未來的新方法使用不同的可變電容或不同的RF頻率時，針對不同的可變電容和不同的RF頻率匹配網絡模型將不會那么準確。通過使用多個設備模擬范圍廣的等離子體條件，因此產生在大范圍的等離子體條件下使用的匹配網絡模型。此外，制造多個設備是相對便宜的。使用一些可變電容器的阻抗匹配網絡具有擺動性，其是可變電容器的電容值與馬達計數偏離理想直線的周期性變化。可變電容器限制匹配網絡模型的精度。對于大量的匹配網絡模型針對的同一型號的匹配網絡，使用利用多個設備進行的大量的S11測量以校正每個匹配網絡的擺動。具體而言，本專利技術的一些方面可以闡述如下：1.一種用于使用多個設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的固定參數的方法，其包括：接收在第一設備的輸入端測量的第一輸出阻抗；接收在阻抗匹配網絡的輸入端測量的第一輸入阻抗，其中，在所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于使用多個設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的固定參數的方法，其包括：接收在第一設備的輸入端測量的第一輸出阻抗；接收在阻抗匹配網絡的輸入端測量的第一輸入阻抗，其中，在所述阻抗匹配網絡的輸出端連接到所述第一設備的輸入端時測量所述第一輸入阻抗；接收在第二設備的輸入端測量的第二輸出阻抗；接收在所述阻抗匹配網絡的輸入端測量的第二輸入阻抗，其中，當所述阻抗匹配網絡的輸出端連接到所述第二設備的輸入端時，測量所述第二輸入阻抗；在匹配網絡模型的輸出端施用第一測量的輸出阻抗和第二測量的輸出阻抗，以當所述匹配網絡模型被分配第一固定電感、第一固定電容，和第一固定電阻時計算在所述匹配網絡模型的輸入端的第一預測的輸入阻抗和在所述匹配網絡模型的輸入端的第二預測的輸入阻抗；判定所述第一預測的輸入阻抗是否在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗是否在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內；以及在確定所述第一預測的輸入阻抗在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內時，分配所述第一固定電感、所述第一固定電容和所述第一固定電阻至所述匹配網絡模型。...

【技術特征摘要】
2015.05.19 US 14/716,797;2016.03.03 US 15/059,7781.一種用于使用多個設備來施用多種等離子體條件以確定匹配網絡模型的固定參數的方法，其包括：接收在第一設備的輸入端測量的第一輸出阻抗；接收在阻抗匹配網絡的輸入端測量的第一輸入阻抗，其中，在所述阻抗匹配網絡的輸出端連接到所述第一設備的輸入端時測量所述第一輸入阻抗；接收在第二設備的輸入端測量的第二輸出阻抗；接收在所述阻抗匹配網絡的輸入端測量的第二輸入阻抗，其中，當所述阻抗匹配網絡的輸出端連接到所述第二設備的輸入端時，測量所述第二輸入阻抗；在匹配網絡模型的輸出端施用第一測量的輸出阻抗和第二測量的輸出阻抗，以當所述匹配網絡模型被分配第一固定電感、第一固定電容，和第一固定電阻時計算在所述匹配網絡模型的輸入端的第一預測的輸入阻抗和在所述匹配網絡模型的輸入端的第二預測的輸入阻抗；判定所述第一預測的輸入阻抗是否在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗是否在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內；以及在確定所述第一預測的輸入阻抗在離所述第一測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內以及所述第二預測的輸入阻抗在離所述第二測量的輸入阻抗的預先確定的范圍內時，分配所述第一固定電感、所述第一固定電容和所述第一固定電阻至所述匹配網絡模型。2.根據權利要求1所述的方法，其中，在所述阻抗匹配網絡的輸入端連接到在第一頻率下操作的網絡分析器的輸出端時，針對所述阻抗匹配網絡的第一可變電容測量所述第一測量的輸入阻抗，其中，在所述阻抗匹配網絡的輸入端連接到在第二頻率下操作的所述網絡分析器的輸出端時，針對所述阻抗匹配網絡的第二可變電容測量所述第二測量的輸入阻抗，所述方法還包括：判定所述第一測量的輸入阻抗是否在預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內；在確定所述第一測量的輸入阻抗在所述預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內時存儲所述第一頻率和所述第一可變電容；判定所述第二測量的輸入阻抗是否在預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內；以及在確定所述第二測量的輸入阻抗在所述預先確定的阻抗的預先確定的閾值之內時存儲第二頻率和第二可變電容。3.根據權利要求1所述的方法，其中在所述匹配網絡模型的輸出端施用所述第一測量的輸出阻抗和所述第二測量的輸出阻抗包括：當所述匹配網絡模型被分配第一頻率、第一可變電容、所述第一固定電感、所述第一固定電容和所述第一固定電阻時，在所述匹配網絡模型的輸出端施用所述第一測量的輸出阻抗以計算在所述匹配網絡模型的輸入端的所述第一預測的輸入阻抗；以及當所述匹配網絡模型被分配第二頻率、第二可變電容、所述第一固定電感、所述第一固定電容和所述第一固定電阻時，在所述匹配網絡模型的輸出端施用所述第二測量的輸出阻抗以計算在所述匹配網絡模型的輸入端的所述第二預測的輸入阻抗。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一測量的輸入阻抗由網絡分析器測量，其中所述第一測量的輸入阻抗是復數值，其中所述阻抗匹配網絡的輸入端被配置成耦合到所述阻抗匹配網絡的分支電路，其中在晶片的處理過程中所述分支電路被配置為耦合到RF產生器。5.根據權利要求1所述的方法，其中在所述阻抗匹配網絡的輸入端連接到在第一頻率下操作的網絡分析器的輸出端時針對所述阻抗匹配網絡的第一可變電容測量所述第一測量的輸入阻抗，其中所述阻抗匹配網絡的所述第一可變電容是所述阻抗匹配網絡的一個或多個可變電容器的組合的可變電容。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一設備是用于獲得S11測量值的負載阻抗設備，所述第二設備是用于獲得S11測量值的負載阻抗設備。7.根據權利要求1所述的方法，其中所述第二輸入阻抗由網絡分析器測
\t量，其中所述第二輸入阻抗是復數值，其中所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：亞瑟·M·霍瓦爾德，約翰·C·小瓦爾考，
申請(專利權)人：朗姆研究公司，
類型：發明
國別省市：美國;US