使用模型确定等离子体系统的rf传输系统中故障的位置的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用RF传输系统模型以定位在等离子体系统中的RF传输系统中的故 障。
【背景技术】
[0002] 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，通过监测等离子体的电压来监测等离子体，并通过控制提供给等离子体室的射频（RF) 功率的量来控制等离子体。
[0003] 然而，使用电压监测和控制操作的执行可能无法提供满意的结果。此外，电压的监 测可能是昂贵和费时的操作。
[0004] 在这种背景下，提出了本公开中所描述的实施方式。
【发明内容】
[0005] 本公开的实施方式提供了用于使用模型以确定在等离子体系统中的RF传输系统 中的故障的位置的装置、方法和计算机程序。应当理解，本发明的实施方式能以多种方式实 现，例如，以工艺、装置、系统、一件硬件、或者计算机可读介质上的方法来实现。下面描述若 干实施方式。
[0006] -种实施方式提供了一种用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法，该方 法包括：表征所述RF传输系统以及选择所述RF传输系统的区段中的一个作为初始选定区 段。可以在所表征的所述RF传输系统中测量所述初始选定区段的输出。传播所述初始选 定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型以及确定在所述RF传输系统的所产生的RF 模型（resultingRFmodel)中的偏转点。
[0007] 可以确定故障是定位在对应于所述偏转点的区段内。所述基线RF模型可以是基 于在所述RF传输线中定义的电路部件的，所述基线RF模型具有输入和输出。替代地，所述 基线RF模型可以是基于在所述RF传输线中定义的电气部件的，所述基线RF模型具有输入 和输出。所述RF传输线的电气部件可以包括电容器、电感器、或它们的组合，所述RF模型 包括一个或多个元件，其中，所述RF模型的所述元件与所述RF传输线的所述电气部件具有 相似的特征。
[0008] 根据权利要求1所述的方法，其中所述基线RF模型可以包括：RF传输线的模型； 阻抗匹配电路的模型，所述RF传输线耦合在RF发生器的输出和所述阻抗匹配电路的输入 之间；耦合到所述阻抗匹配电路的所述输出的RF隧道模型；RF带模型，所述RF隧道模型与 所述RF带模型耦合；以及静电卡盘模型，其具有耦合到所述RF带的输入。所述静电卡盘可 以被包括在等尚子体处理室内。所述RF传输系统被包括在等尚子体处理系统内。
[0009] 表征所述RF传输系统可以包括：施加表征配方至在处理室中处理的成组晶片以 及在所述多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述区段的至少一个输出的至 少一个参数。
[0010] 所述基线RF模型可以是理想的RF传输系统的理想的RF模型。替代地，所述基线 RF模型可以是在已知所述RF传输系统运行正常时产生的所述RF传输系统的RF模型。产 生所述RF传输系统的所述基线RF模型可以包括施加表征配方至在处理室中处理的第二多 个晶片；在所述第二成组的晶片的处理过程中测量多个区段中的选定的至少一个区段的输 出的至少一个参数；以及将所测得的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出与所述 基线RF模型中的多个区段中的选定的至少一个区段的预测值比较。
[0011] 另一实施方式提供了一种等离子体系统，其包括：等离子体处理室；耦合到所述 等离子体处理室的RF输入的RF传输系统；具有耦合到所述RF传输系统的输出的RF发生 器；以及耦合到所述RF发生器和所述等离子体处理室的控制器。所述控制器包括在计算机 可读介质上的逻辑，所述逻辑是能执行的以用于通过选择多个区段中的一个区段并将所选 定的所述区段的测得的输出传播通过所述RF传输系统的基线RF模型来确定所述RF传输 系统中的故障。
[0012] 还有一实施方式提供了一种用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法，其 包括产生所述RF传输系统的基线RF模型，产生所述RF传输系统的基线RF模型包括：施加 表征配方至在处理室中处理的第一成组的晶片；在所述第一成组的晶片的处理过程中测量 所述RF传输系统中的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；以 及将所测得的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的多个 区段中的选定的至少一个区段的预测值比较。将运行失灵的RF传输系统表征第二次。选 择作为初始选定区段的区段以及在所表征的运行失灵的RF传输系统中测量所述初始选定 区段的输出。传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型以确定所述RF 传输系统的所产生的RF模型中的偏转点以及指出对应于所述偏转点的区段的故障。
[0013] 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】
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019]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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 图6是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解圆柱形和ESC 模型。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] 图8B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。
[0027] 图9是根据本公开中所描述的实施方式的用于利用电流和电压探针来测量在图1 的系统的RF发生器的输出位置的变量的系统的框图。
[0028] 图10是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其中电流和电压探针和 通信设备位于RF发生器的外面。
[0029] 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。
[0030] 图12A是根据本公开中所描述的实施方式的图解当XMHzRF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。
[0031] 图12B是根据本公开中所描述的实施方式的图解当yMHzRF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。
[0032] 图12C是根据本公开中所描述的实施方式的图解当zMHzRF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。
[0033] 图13是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定阻抗匹配模型的、RF传输模 型的、或ESC模型的模型节点位置的晶片偏置的方法的流程图。
[0034] 图14是根据本公开中所描述的实施方式的图解用于生成晶片偏置的晶片偏置发 生器的状态图。
[0035] 图15是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定沿着阻抗匹配的模型和ESC 的模型之间的路径的某点处的晶片偏置的方法的流程图。
[0036]图16是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在模型的节点位置的晶片偏 置的系统的框图。
[0037]图17是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在系统的模型节点位置的晶 片偏置的方法的流程图。
[0038] 图18是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解不是通过使用电压探针而是 通过使用图13、图15、或图17的方法来确定晶片偏置的优点的系统的框图。
[0039] 图19A是根据本公开中所描述的实施方式的图解当y和zMHzRF发生器开通时 在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的 方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
[0040] 图19B是根据本公开中所描述的实施方式的图解当x和zMHzRF发生器开通时 在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的 方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
[0041] 图19C是根据本公开中所描述的实施方式的图解当x和yMHzRF发生器开通时 在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的 方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
[0042] 图20A是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当xMHzRF发生器开通时， 在利用传感器工具测得的有线晶片偏置（wiredwaferbias)、利用图13、15、或17的方法 确定的模型晶片偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0043] 图20B是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当yMHzRF发生器开通时， 在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该 模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0044] 图20C是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当zMHzRF发生器开通时， 在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该 模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0045] 图20D是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x和yMHzRF发生器开通 时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和 该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0046] 图20E是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x和zMHzRF发生器开 通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置 和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0047] 图20F是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当y和zMHzRF发生器开 通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置 和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0048] 图20G是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x、y和zMHzRF发生器 开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏 置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
[0049] 图21是根据本公开中所描述的实施方式的图1的系统的主机系统的框图。
[0050] 图22是根据本公开中所描述的实施方式的RF传输系统的框图。
[0051]图23是根据本公开中所描述的实施方式的RF传输系统的RF传输模型的精度图。
[0052] 图24是根据本公开中所描述的实施方式的运行失灵的RF传输系统的测得的RF 输出的示例曲线图。
[0053]图25是根据本公开中所描述的实施方式的图解排除运行失灵的RF传输系统的故 障时执行的方法操作的流程图。
[0054] 图26是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统上的校准配 方的处理过程中RF发生器的受监控输出的图形。
[0055]图27是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统上的校准配 方的处理过程中RF馈电器第三部分（例如圆柱形RF馈电器）的受监控输出的图形。
[0056]图28是根据本公开中所描述的实施方式的、运行失灵的RF传输系统的圆柱形RF 馈电器部分的示图。
【具体实施方式】
[0057] 下列实施方式描述了用于使用模型确定等离子体系统中的RF传输系统的故障的 位置的系统和方法。显而易见，这些实施方式可在没有这些具体细节中的一些或全部的情 况下实施。另一方面，公知的工艺操作没有被详细描述以免不必要地使这些实施方式难以 理解。
[0058] 图1是用于确定在阻抗匹配模型104的输出位置的、在RF传输模型161的部分173 的输出（例如，模型节点Nlm)位置的、以及在静电卡盘（ESC)模型125的输出（例如，模型 节点N6m)位置的变量的系统126的实施方式的框图，RF传输模型161是RF传输线113的 模型。变量的例子包括复电压、复电流、复电压和电流、复功率、晶片偏置等。RF传输线113 具有输出，例如节点N2。电压和电流（VI)探针110测量在xMHzRF发生器的输出（例如， 节点N3)位置的复电压和电流Vx、lx和qpx，例如，第一复电压和电流。应当注意，vx代表 电压幅值，lx代表电流幅值，而中X代表Vx和Ix之间的相位。阻抗匹配模型104具有输 出，例如，模型节点N4m。
[0059] 此外，电压和电流探针111测量在yMHzRF发生器的输出位置（例如，节点N5) 的复电压和电流Vy、Iy和中》'^应当注意，Vy代表电压幅值，Iy代表电流幅值，而<P_y代表 Vy和Iy之间的相位。
[0060] 在一些实施方式中，节点是设备的输入点、设备的输出点或者设备内的点。下面描 述此处所使用的设备。
[0061]xMHz的示例包括 2MHz、27MHz和 60MHz。yMHz的示例包括 2MHz、27MHz和 60MHz。 xMHz不同于yMHz。例如，当xMHz为2MHz时，yMHz为27MHz或者60MHz。当xMHz为 27MHz时，yMHz是 60MHz。
[0062] 各个VI探针110和111的示例包括符合预设公式的VI探针。预设公式的示例包 括由开发用于传感器的标准的协会所遵循的标准。预设公式的另一示例包括美国国家标准 技术研究所（NIST)标准。所示VI探针110或111根据NIST标准进行校准。在该图示中， VI探针110或111与开路、短路或者已知负载耦合以校准VI探针110或111从而符合NIST 标准。VI探针110或111可首先与开路耦合，接着与短路耦合，然后与已知负载耦合从而 基于NIST标准校准VI探针110。VI探针110或111可按任意顺序耦合到已知负载、开路 和短路从而根据NIST标准校准VI探针110或111。已知负载的示例包括50欧姆的负载、 100欧姆的负载、200欧姆的负载、静态负载、直流（DC)负载、电阻器，等等。所示的各个VI 探针110和111根据NIST-可追溯标准进行校准。
[0063]VI探针110耦合到xMHzRF发生器的输出，例如节点N3。xMHzRF发生器的输 出，例如节点N3,经由缆线150耦合到阻抗匹配电路114的输入153。此外，VI探针111耦 合到yMHzRF发生器的输出，例如节点N5。yMHzRF发生器的输出（例如节点N5)经由 缆线152耦合到阻抗匹配电路114的另一输入155。
[0064] 阻抗匹配电路114的输出（例如节点N4)耦合到RF传输线113的输入。RF传输 线113包括部分169和另一部分195。部分169的输入是RF传输线113的输入。部分169 的输出（例如节点N1)耦合到部分195的输入。部分195的输出（例如节点N2)耦合到等 离子体室175。部分195的输出是RF传输线113的输出。部分169的示例包括RF柱体和 RF带（strap)。RF柱体親合到RF带。部分195的示例包括RF杆和/或用于支撑等离子体 室175的支撑件，例如柱体等。
[0065]等离子体室175包括静电卡盘（ESC) 177、上电极179和其它部件（未图示），其它 部件例如围绕上电极179的上介电环、围绕该上介电环的上电极延伸部、围绕ESC177的下 电极的下介电环、围绕该下介电环的下电极延伸部、上等离子体禁区（PEZ)环、下PEZ环，等 等。上电极179位于ESC177的对面并面向ESC177。工件131，例如半导体晶片等，被支 撑在ESC177的上表面183上。上表面183包括ESC177的输出N6。工件131被放置在输 出N6上。在生产过程中，在工件131上执行各种工艺，例如化学气相沉积、清洁、沉积、溅射、 蚀刻、离子注入、抗蚀剂剥离等。在工件131上开发集成电路，例如专用集成电路（ASIC)、可 编程逻辑器件（PLD)等，且所述集成电路被用在各种电子产品中，例如蜂窝电话、平板式计 算机、智能电话、计算机、笔记本电脑、网络设备，等等。下电极和上电极179中的每一个均 由金属（例如铝、铝合金、铜等）制成。
[0066] 在一实施方式中，上电极179包括耦合到中央气体进给装置（未图示）的孔。中 央气体进给装置接收来自气体供应源（未图示）的一或多种工艺气体。工艺气体的示例包 括含氧气体，比如〇2。工艺气体的其它示例包括含氟气体，例如四氟甲烷（cf4)、六氟化硫 (SF6)、六氟乙烷（C2F6)等。上电极179接地。ESC177经由阻抗匹配电路114耦合到XMHz RF发生器和yMHzRF发生器。
[0067] 当工艺气体被供应到上电极179和ESC177之间且当xMHzRF发生器和/或y MHzRF发生器经由阻抗匹配电路114和RF传输线113提供RF信号给ESC177时，所述工 艺气体被点燃以在等离子体室175内产生等离子体。
[0068] 当xMHzRF发生器产生RF信号并经由节点N3、阻抗匹配电路114和RF传输线 113将RF信号提供给ESC177且当yMHz发生器产生RF信号并经由节点N5、阻抗匹配电 路114和RF传输线113将RF信号提供给ESC177时，VI探针110测量节点N3处的复电 压和电流而VI探针111测量节点N5处的复电压和电流。
[0069] 由VI探针110和111测得的复电压和电流从相应的VI探针110和111经由相应 的通信设备185和189被提供给主机系统130的用于存储的存储硬件单元（HU)。例如，由 VI探针110测得的复电压和电流经由通信设备185和缆线191提供给主机系统130而由 VI探针111测得的复电压和电流经由通信设备189和缆线193提供给主机系统130。通信 设备的示例包括将数据转换成以太网数据包和将以太网数据包转换成数据的以太网设备、 以太网控制自动化技术（EtherCAT)的设备、串行传输数据的串行接口设备、并行传输数据 的并行接口设备、通用串行总线（USB)接口设备，等等。
[0070] 主机系统130的示例包括计算机，例如台式机、笔记本电脑、平板式计算机，等等。 所示的主机系统130包括处理器和存储HU162。此处所使用的处理器可以是中央处理单元 (CPU)、微处理器、专用集成电路（ASIC)、可编程逻辑器件（PLD)等。存储HU的示例包括只 读存储器（R0M)、随机访问存储器（RAM)或者它们的组合。存储HU可以是闪存、存储磁盘冗 余阵列（RAID)、硬盘，等等。
[0071] 阻抗匹配模型104被存储在存储HU162内。阻抗匹配模型104具有与阻抗匹配 电路114的特征相似的特征，例如，电容、电感、复功率、复电压和电流，等等。例如，阻抗匹 配模型104具有与阻抗匹配电路114中的电容器和/或电感器数量相同的电容器和/或电 感器，且该电容器和/或电感器以与阻抗匹配电路114中的方式相同的方式（例如串联、并 联等）彼此连接。举例来说，当阻抗匹配电路114包括与电感器串联耦合的电容器时，阻抗 匹配模型104也包括与电感器串联耦合的电容器。
[0072]作为一个例子，阻抗匹配电路114包括一或多个电气部件而阻抗匹配模型104包 括阻抗匹配电路114的设计，例如计算机生成的模型。计算机生成的模型可由处理器基于 通过输入硬件单元从用户处接收的输入信号而生成。所述输入信号包括与哪些电气部件 (例如电容器、电感器等）以电气部件彼此耦合的模型和方式（例如串联、并联等）被包括 有关的信号。作为另一个例子，阻抗匹配电路11