[发明专利]使用多个电感和电容设备来施用多种等离子体条件以确定匹配网络模型的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用多个电感和电容设备来施用多种等离子体条件以确定匹配网络模型的系统和方法。

背景技术

等离子体系统用于控制等离子体处理。等离子体系统包括多个射频(RF)源、阻抗匹配电路和等离子体反应器。工件放置在等离子体室内，在等离子体室中产生等离子体以处理工件。重要的是，不受等离子体系统中的一个部件用另一个的更换或与另一个一起使用的限制，工件以相似或均匀的方式进行处理。例如，当等离子体系统的一部分被替换为另一个部分时，工件被不同地处理。

正是在这样的背景下，产生在本公开中描述的实施方式。

发明内容

本公开的实施方式提供用于使用多个电感和电容设备以施加多种等离子体条件以确定匹配网络模型的装置、方法和计算机程序。应当理解的是，本实施方式可以以多种方式来实现，例如，工艺、装置、系统、硬件零件或计算机可读介质上的方法。若干实施方式描述如下。

射频(RF)匹配网络模型是物理阻抗匹配网络的数学表示或计算机表示，并用于根据在阻抗匹配网络的输入端的RF性能的测量值预测在阻抗匹配网络的输出端的RF特性，例如电流、电压和相，等。作为起点，匹配网络模型具有包括多种模块的模块化的形式。每个模块包括一个或多个电路元件。在模块中的电路元件的值是根据来自所述阻抗匹配网络的示意图的电感和电容的已知值以及某些物理量(例如，不包含在示意图中的连接带的电感)的近似值。匹配网络模型的初始点通过获得成组实验测量值并调整电路元件的值以提供测量值和匹配网络模型预测值之间的拟合来改善。获得实验测量值的一种方法是在等离子体工具中使用晶片。在工具上测量期间，高精度的RF电压和电流探头被临时安装在等离子体工具中实施的阻抗匹配网络的输出端，以运行多种等离子体配方，并记录针对每个配方的在阻抗匹配网络的输出端测量的射频电压和电流，并改变在所述匹配网络模型的模块中的电路元件的值以提供测量值和预测值之间的拟合。

然而，由于使用等离子体工具所占用的工具时间，在工具上测量是耗时的。通过使用高精度的RF电压和电流探头，针对每个阻抗匹配网络产生匹配网络模型的基线值。然而，其中有特定的序列号和型号的每个单独的匹配网络与其中有另一序列号和同一型号的任何其他单独的匹配网络略有不同。在约六个单独的匹配网络进行高精度射频电压和电流探头的使用，这需要若干星期。

为了使基线值更明确，针对每个匹配网络获得S11测量值，而不是使用工具上测量。通过将物理测试设备(在本发明中有时称为负载阻抗设备)连接到待测阻抗匹配网络的输出端，并通过使用网络分析器以获得在阻抗匹配网络的输入端的测量值，获得S11测量值。负载阻抗设备被设计为其阻抗与多个等离子体条件之一的阻抗相同，以便由网络分析器测量的测量值模拟许多工具上测试之一。基于使用负载阻抗设备获得的测量值，针对阻抗匹配网络调节匹配网络模型，以产生比施加到同一模型的阻抗匹配网络的基线值更精确的结果。

在一些实施方式中，成组的多个台上设备，在此有时是指负载阻抗设备，是用来模仿工具运行的多种等离子体条件，以获得多个网络分析器测量值。利用多个台上设备的多个网络分析器测量用于创建匹配网络模型的基线值，而不必用等离子体运行等离子体工具上的晶片，从而节省与使用在线工具和在线工具的资源相关联的时间。多个台上设备价格便宜。多个台上设备是由电阻器，或电容器，或电感器，或电缆的组合，或其中两种或更多种的组合构建的。例如，所述设备中的一个包括电阻和可变长度的同轴电缆。多个台上设备中的每一个连续地连接到所述阻抗匹配网络的输出端，并且得到在阻抗匹配网络的组合可变电容和RF频率的一个或多个值的在匹配网络的输入端阻抗的网络分析器的测量值。优化匹配网络模型的电路元件的值，以获得不使用等离子体的情况下从网络分析器测量产生的网络分析器的测量值和预测值之间的一致性。