虚拟rf传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及RF电力系统，且更具体地涉及RF电力系统的虚拟RF传感器。
【背景技术】
[0002] 本文提供的背景描述是为了大体介绍本公开的背景。目前列举的发明人的工作 (在这个【背景技术】部分中描述的程度上）以及在递交时可能不适合作为现有技术的描述的 方面，既不明确地也不隐含地相对于本公开被承认为现有技术。
[0003] 等离子体蚀刻在半导体制造中被频繁地使用（仅仅是举例）。在等离子体蚀刻中， 离子由电场加速以蚀刻在衬底上的被暴露表面。根据由射频（RF)电力系统的RF产生器产 生的RF电力信号来产生电场。由RF产生器产生的RF电力信号被精确地控制以有效地执 行等离子体蚀刻。等离子体也可用于薄膜的沉积。在一个示例中，溅射工艺可使用待沉积 的材料的靶来沉积金属或绝缘体。也可使用诸如非晶硅之类的半导体材料和诸如氮化硅之 类的电介质的等离子体增强化学气相沉积来影响沉积。在每种情况下，为了最佳吞吐量和 工艺可重复性，等离子体电气参数必须被监测并控制。
[0004] 由于负载的高反应性质，放置在等离子体环境中的RF传感器实现起来可能是昂 贵或不实际的。在等离子体室处的温度变化也可能使得在等离子体负载下实现准确的RF 传感器变得非常难。最后，在等离子体环境中的高RF噪声内容可使得将等离子体RF参数 的高速实时测量值传输到外部控制或监测系统变得非常难。
[0005] RF电力系统可包括RF产生器、匹配网络和诸如等离子体室之类的负载。RF电力 信号用于驱动负载以制造各种部件，包括但不限于集成电路（IC)、太阳能电池板、平板显示 器（FPD)、光盘（CD)和/或数字通用（或视频）盘（DVD)。负载可包括由RF信号驱动的许 多元件或设备中的任一个，包括但不限于等离子体室。
[0006] RF电力信号在匹配网络处被接收。匹配网络使匹配网络的输入阻抗与RF产生器 和匹配网络之间的传输线的特性阻抗匹配。这个阻抗匹配有助于最大化在正向方向上朝着 等离子体室施加到匹配网络的功率（"正向功率"）的量并最小化从匹配网络反射回到RF 产生器的功率（"反向功率"）。阻抗匹配也有助于最大化从匹配网络输出到等离子体室的 正向功率。
[0007] RF电力系统还可包括布置成以高速实时的方式估计负载特性的虚拟传感器。例 如，虚拟传感器可基于在RF电力系统的已知电特性之间的数学关系来确定负载电压和负 载电流。
【发明内容】
[0008] 射频（RF)产生系统包括接收RF电压和RF电流的阻抗确定模块。阻抗确定模块 还基于RF电压和RF电流确定RF产生器阻抗。RF产生系统还包括基于RF产生器阻抗确定 多个电气值的控制模块。RF产生系统还包括基于多个电气值选择性地调节多个电气部件的 匹配模块。匹配模块进一步基于RF产生器阻抗和多个电气部件来匹配负载的阻抗。
[0009] 可选地，匹配模块可基于多个固定值电气参数来匹配负载的阻抗。匹配模块也基 于多个电气值来确定二端口传递函数。可选地，匹配模块可确定与多个固定值电气参数对 应的预定的二端口传递函数的查找。RF产生系统还包括基于RF产生器电压、RF产生器电 流、RF产生器阻抗和二端口传递函数来估计负载电压、负载电流和负载阻抗的虚拟传感器 模块。
[0010] 在其它特征中，方法包括接收RF电压和RF电流。该方法还包括基于RF电压和RF 电流确定RF产生器阻抗。该方法还包括基于RF产生器阻抗确定多个电气值。该方法还包 括基于多个电气值选择性地调节多个电气部件并基于RF产生器阻抗和电气部件来匹配负 载的阻抗。该方法还包括基于多个电气值来确定二端口传递函数。该方法还包括基于RF 电压、RF电流、RF产生器阻抗和二端口传递函数来估计负载电压、负载电流和负载阻抗。 [0011] 从下文中提供的详细描述，本公开的可应用性的另外的领域将变得明显。应理解， 详细描述和特定的示例仅是为了说明的目的而提供且并不意欲限制本公开的范围。
【附图说明】
[0012] 从详细描述和附图中，本公开将变得被更充分理解，其中：
[0013] 图1是根据本公开的原理的示例性射频（RF)等离子体室系统的功能方框图；
[0014] 图2是根据本公开的原理的虚拟RF传感器系统的功能方框图；
[0015] 图3是根据本公开的原理的示出负载电压和负载电流估计方法的流程图；以及
[0016] 图4是根据本公开的原理的示例匹配网络电路。
【具体实施方式】
[0017] RF电力系统可包括RF产生器、匹配网络和诸如等离子体室之类的负载。RF电力 信号用于驱动负载以制造各种部件，包括但不限于集成电路（IC)、太阳能电池板、平板显示 器（FPD)、光盘（CD)和/或数字通用（或视频）盘（DVD)。负载可包括由RF信号驱动的许 多元件或设备中的任一个，包括但不限于等离子体室。
[0018] RF电力信号在匹配网络处被接收。匹配网络使匹配网络的输入阻抗与RF产生器 和匹配网络之间的传输线的特征阻抗匹配。这个阻抗匹配有助于最大化在正向方向上朝着 等离子体室施加到匹配网络的功率（"正向功率"）的量并最小化从匹配网络反射回到RF 产生器的功率（"反向功率"）。阻抗匹配也有助于最大化从匹配网络输出到等离子体室的 正向功率。
[0019] 现在参考图1，不例性射频（RF)等尚子体室系统100的不例性实现的功能方框图 被显示。虽然图1示出单通道RF等离子体室系统，本公开的原理适用于包括一个或多个通 道的RF产生器系统。
[0020] RF产生器模块102 (例如RF产生器）接收交流（AC)输入电力并使用AC输入电力 产生至少一个RF输出。仅仅是举例，AC输入电力可以是大约480伏AC(VAC)或另一适当 电压的三相AC电力。仅为了讨论的目的，RF产生器模块102将在下文中被讨论为产生一 个RF输出。然而，RF产生器模块102可产生更大数量的RF输出，或可以只产生单个RF输 出。仅仅是举例，针对在诸如等离子体室106之类的一个或多个等离子体室中实现的每个 等离子体电极，RF产生器模块102可产生一个RF输出。
[0021] 匹配模块110接收RF输出且在向等离子体室106提供RF输出之前使RF输出阻 抗匹配。RF产生器模块102可控制匹配模块110。更具体地，RF产生器模块102可控制匹 配模块110执行阻抗匹配的程度。匹配模块110基于二端口传递函数（Mm)对RF输出进行 阻抗匹配。
[0022] 例如，匹配模块110可通过匹配网络的直接测量使用二端口矢量网络分析器来确 定矩阵M ni以得到二端口 S参数对频率的阵列。S参数可接着通过利用业界已知的转换等式 来被转换成ABCD(链矩阵）参数。在另一示例中，匹配模块110可通过确定跟随有成分的 乘法的组成成分的二端口传递函数来分析地确定矩阵M 111以确定相对于频率的合成二端口 AB⑶参数矩阵。
[0023] 匹配模块110将RF输出分别施加到在等离子体室106内实现的等离子体电极。向 等离子体电极施加 RF输出可例如在薄膜沉积系统、薄膜蚀刻系统和其它适当的系统中执 行。
[0024] RF产生器模块102可包括输出控制模块140、用户界面模块144、公共激励（CEX) 模块148和RF产生模块152。RF产生器模块102也可包括传感器模块156。
[0025] 输出控制模块140接收输入功率设定点，该输入功率设定点为由RF产生模块 152(P设定）产生并被传送到等离子体电极的RF输出。输入