用于在kHzRF发生器的操作循环内调谐MHzRF发生器的系统和方法技术方案

描述了用于在千赫(kHz)RF发生器的操作循环内调谐兆赫射频(RF)发生器的系统和方法。在所述方法中的一种中，将预定的周期性波形提供给处理器。处理器使用基于计算机的模型来确定预定周期性波形的多个频率参数。频率参数被应用于兆赫RF发生器以在千赫RF发生器的一个或多个操作循环期间产生具有频率参数的RF信号。多个操作循环期间产生具有频率参数的RF信号。多个操作循环期间产生具有频率参数的RF信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在kHz RF发生器的操作循环内调谐MHz RF发生器的系统和方法


[0001]所呈现的一实施方案涉及用于在千赫(kHz)射频(RF)发生器的操作循环期间调谐兆赫(MHz)RF发生器的系统和方法。

技术介绍

[0002]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0003]在等离子体工具中，一个或多个射频(RF)发生器耦合到阻抗匹配电路。阻抗匹配电路耦合到等离子体室。RF信号从RF发生器提供给阻抗匹配电路。阻抗匹配电路在接收到RF信号时输出RF信号。RF信号从阻抗匹配电路提供给等离子体室，以用于在等离子体室中处理晶片。在晶片处理期间，一定量的功率通过阻抗匹配电路从等离子体室的等离子体反射到一个或多个RF发生器。反射功率降低了处理晶片的效率并且还对一个或多个RF发生器造成损坏。
[0004]本公开中描述的一实施方案正是在这种情况下出现的。

技术实现思路

[0005]本公开的实施方案提供了用于在千赫(kHz)RF发生器的操作循环期间调谐兆赫(MHz)射频(RF)发生器的装置、方法和计算机程序。应当理解，所呈现的实施方案可以以多种方式实现，例如，处理、装置、系统、一件硬件或计算机可读介质上的方法。下面描述几个实施方案。
[0006]几种等离子体蚀刻系统以两种不同的RF频率运行，一种较低，例如400千赫(kHz)，另一种高出100倍以上，例如60兆赫(MHz)。较高RF频率的负载阻抗可能会受到较低射频频率的强烈调制。每个射频频率的匹配网络使用一个可变电容器加上可变射频频率进行调谐。例如，较高的RF频率被调谐到介于57MHz到63MHz之间的范围内的值。负载阻抗的单一值可以被调谐到具有接近于零的电压反射系数Γ，但是由于较高RF频率的阻抗随着低频RF的相位而变化，因此难以确定适用于较低RF频率的循环的所有部分的可变电容器和较高的RF频率的单一组合。在没有单一组合的情况下，时间平均功率反射系数Γ2可以高达50％。
[0007]在一个实施方案中，提供了一种方法，其中较高的RF频率具有平均值加上该平均值附近的变化。该变化在较低的RF频率下是周期性的，并具有预定的函数形式。例如，该变化是具有相对于较低的RF频率的幅值和相位的方波。作为另一示例，该变化是正弦函数或矩形函数。作为又一个示例，该变化是具有通过频率斜坡连接的高频段和低频段的梯形函数。
[0008]在第一实施方案中，提供了一种用于确定频率参数和匹配网络参数的方法，以用于控制较高频率的RF发生器。在第一实施方案中，执行以下操作：
1.等离子体工具检测低频波形的频率和相位。举例而言，通过查询较低频率的RF发生器来检测较低频率，并且通过检测较低频率的电压过零点来推断较低频率的相位。2.等离子体工具使用传感器和快速数据采集来保存在较低频率的一个或几个循环的时间段内在较高频率的RF发生器和匹配网络之间测得的较高频率的波形。例如，传感器测量复电压和电流。3.计算机计算一些短的(例如约0.1微秒)的时间间隔的瞬时复电压反射系数Γ。计算机还计算在较低频率周期内与较高频率的RF发生器相关的平均功率反射系数Γ2。4.计算机计算成组的最佳参数，以最小化平均功率反射系数的预测值。例如计算机：a.将测得的较低频率的电压波形划分为每个约0.1微秒的短区段，以在较低频率的每个周期中生成约25个短区段。b.计算每区段的较高频率的复电压反射系数。c.应用等离子体工具的RF路径的基于计算机的模型，以根据复电压反射系数Γ计算每个区段的负载阻抗。计算的输入包括已知的RF频率和可变电容器值。d.对于较高频率的预定函数形式，计算成组的频率参数，其最小化与较高频率的RF发生器相关联的周期平均反射系数。例如，频率参数包括：i.较高频率的RF发生器的恒定平均频率。ii.梯形频率变化的幅值。iii.梯形频率变化的高段和低段的持续时间，以及iv.相对于较低频率的相位的梯形频率变化的相位，5.最小化平均功率反射系数的优化包括可变电容器以及更高的频率的值。6.计算机应用频率变化。7.计算机重复操作2至5。应用该方法后，较高频率的RF发生器处的功率反射系数从约35％降低到约3％。
[0009]在第二实施方案中，提供了一种降低基于计算机的模型的输入处的电压反射系数和功率反射系数的方法。该方法在配方开发期间执行以确定操作参数，且在衬底处理期间应用操作参数。在该方法中执行以下操作：1.快速数据采集设备和传感器在配方开发过程中安装，并且在处理过程中不使用在生产工具上，以减少与使用快速数据采集设备和传感器相关的难度和时间。快速数据采集设备的示例包括示波器。2.在配方开发过程中，进行了两个操作：a.调谐操作，其确定将应用于较高频率的RF发生器的平均频率值。b.快速的数据感测、采集和计算机分析操作，其确定平均频率的频率变化。举例而言，执行这两个操作以最小化平均电压反射系数，对于该平均电压反射系数，正值和负值可以平均为零。这意味着即使平均功率反射系数可能很大，平均电压反射系数也可以为零。进一步举例而言，选择频率变化的操作与确定平均频率的操作一致。平均频率附近的频率变化与确定平均频率的操作同时确定。对于多个RF发生器，平均频率是通过最小化基频处的一部分反射功率同时忽略反射功率的一个或多个调制边带频率处的反射功率的剩余部分来确定的。这相当于最小化基频处的反射功率的傅立叶峰值，或最小化平均电压反射系数，
其是复数，对于该复数，正负部分相互抵消。3.在配方开发过程中，以与上文在第一实施方案中描述的方式相同的方式确定平均频率和频率变化，但附加的约束条件是平均电压反射系数要同时最小化。4.计算机储存频率参数。5.在处理过程中，对于给定的配方，工具与工具之间的变化或晶片与晶片之间的变化是较高频率的平均值。在处理过程中应用在配方开发期间确定的平均频率，以最小化平均电压反射系数。然后，除了平均频率之外，先前为该配方确定的频率变化应用于工具与工具之间或晶片与晶片之间。频率变化的时序和持续时间与较低频率的RF发生器的过零点和周期同步。在第二实施方案中，在处理期间不使用快速数据采集设备和/或传感器。
[0010]在一实施方案中，提供了一种方法，其中较高的RF频率在两个部分中被调谐。第一部分确定较高RF频率的平均值，该平均值在较低RF频率的许多循环内保持不变。第二部分确定将在较低射频频率的循环内应用的平均值附近的快速变化。
[0011]在第三实施方案中，描述了一种在较低RF频率的循环内降低每区间的功率反射系数的方法。较低的RF频率被分成多区间。在第三实施方案中没有使用预定的函数形式。在第三实施方案中执行以下操作：1.在配方开发过程中，计算机通过将较低RF频率的周期或循环细分为多个较短时间区间来执行快速频率变化操作。例如，较低RF频率的周期被划分为16个区间。每个区间的长度或时间段取决于较低RF频率的值。较低RF频率的一个示例是范围从340kHz到440本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种调谐方法，其包括：针对第一射频发生器的第一组一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值；通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值，其中所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间；接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数；通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值，其中确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的反射系数参数；以及在所述第一射频发生器的第二组一个或多个操作循环期间根据所述多个调频参数的值控制所述第二射频发生器。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述访问所述多个反射参数值、所述计算所述多个负载阻抗参数值、所述确定所述调频参数的值以及所述控制所述第二射频发生器在处理所述等离子体室中的衬底期间执行。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个反射参数值包括多个电压反射系数值，并且其中，所述反射系数参数是平均功率反射系数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二组一个或多个操作循环在所述第一组一个或多个操作循环之后。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组包括所述第一射频发生器的两个或更多个操作循环，并且其中，所述多个反射参数值中的每一个是在所述第一组中的所述两个或更多循环中计算的多个反射系数值的平均值。6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：针对所述第一射频发生器的第三组一个或多个操作循环，重复所述访问所述多个反射参数值、所述计算所述多个负载阻抗参数值、以及所述确定所述多个调频参数的值；以及在所述第一射频发生器的第四组一个或多个操作循环期间重复所述控制所述第二射频发生器，其中所述第三组在所述第二组之后，而所述第四组在所述第三组之后。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个反射参数值包括多个复电压和电流值。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于计算机的模型包括多个电路元件，其中所述多个电路元件中的两个相邻的电路元件通过连接而彼此耦合，并且其中所述基于计算机的模型具有与所述射频路径的阻抗基本上相同的阻抗。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于计算机的模型包括多个电路元件，其中所述多个电路元件中的两个相邻的电路元件通过连接而彼此耦合，并且其中所述多个电路元件代表所述射频路径的多个电路部件并且以与所述射频路径的多个电路部件连接的方式相同的方式连接。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述射频路径包括：将所述第二射频发生器与匹配网络的分支耦合的射频电缆，所述分支，
将所述匹配网络与所述等离子体室耦合的射频传输线，以及所述等离子体室的电极。11.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定匹配网络的电容，其中所述匹配网络耦合在所述第二射频发生器和所述等离子体室之间以及在所述第一射频发生器和所述等离子体室之间。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型包括：经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以促进计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第一多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的量能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第一多个反射参数输入值；计算所述第一多个反射参数输入值的第一平均值；经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的所述输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以促进计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第二多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的所述值能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第二多个反射参数输入值；计算所述第二多个反射参数输入值的第二平均值；以及确定所述第二平均值是否低于所述第一平均值。13.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的所述多个调频参数描述与所述第一射频发生器的所述一个或多个操作循环中的一个相关联的周期函数。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述周期函数是梯形函数、正弦函数、脉冲函数和锯齿函数中的一者。15.一种调谐方法，其包括：在配方开发过程中，针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值；通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值，其中所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间；接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数；通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值，其中确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的一个或多个反射系数参数；在另一等离子体室内处理衬底期间，根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器，其中所述控制所述第三射频发生器在第四射频发生器的成组的一个或多个操作循环期间执行。16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述配方开发期间被最小化的所述一个或多个反射系数参数包括平均功率反射系数，并且其中所述多个反射参数值包括多个电压反射
系数值。17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第三射频发生器被指定为具有与所述第二射频发生器的操作频率相同的操作频率，并且所述第四射频发生器被指定为具有与所述第一射频发生器的操作频率相同的操作频率。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一射频发生器的所述成组的一个或多个操作循环包括所述第一射频发生器的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：