确定rf 传输线上的变量的值的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及确定RF传输线上的变量的值的方法和系统，具体描述了用于确定射频（RF）传输模型上的变量的值的系统和方法。所述方法之一包括识别在RF发生器的输出位置测得的复电压和电流并基于在耦合到所述RF发生器的阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型。该方法进一步包括从所述阻抗匹配模型的输入穿过一个或多个元件以及穿过耦合到所述阻抗匹配模型的RF传输模型的部分的一或多个元件传送所述复电压和电流以确定在所述RF传输模型的部分的输出位置的复电压和电流。
【专利说明】确定RF传输线上的变量的值的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及确定射频(RF)传输线上的变量的值。
【背景技术】
[0002]在基于等离子体的系统中，当工艺气体供应到等离子体室内且射频(RF)供应到该等离子体室内的电极时，等离子体产生。基于等离子体的系统被用于在晶片上执行各种操作。例如，等离子体被用于蚀刻晶片、在晶片上沉积材料、清洁晶片，等等。
[0003]在这些操作的执行过程中，可监控基于等离子体的系统内的点以确定该基于等离子体的系统是否运行正常。所述点使用探针进行监控。但是，在基于等离子体的系统中使用探针会是昂贵的。例如，一些实体可避免使用探针以避免探针的成本。这种避免使用探针可导致不知道基于等离子体的系统是否运行正常。
[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确定射频(RF)传输线上的变量的值的装置、方法和计算机程序。应当理解，本发明的实施方式可以多种方式实施，例如，以工艺、装置、系统、硬件、或者计算机可读介质上的方法实施。下面描述若干实施方式。
[0006]在各种实施方式中，RF传输线的计算机生成模型被用来确定在该模型的输出位置的变量，例如，复电压、复电流、复电压和电流、复功率，等等。代替诸如探针等计量工具，在等离子体系统中使用变量来确定该等离子体系统是否运作正常。
[0007]在一些实施方式中，描述了一种用于确定射频(RF)传输线上的变量的值的方法。该方法包括识别在RF发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到RF传输线的输出。该方法包括基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型。所述阻抗匹配模型具有输入和输出。所述阻抗匹配模型的输入用于接收所述第一复电压和电流。此外，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。该方法还包括从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定第二复电压和电流。所述第二复电压和电流在所述阻抗匹配模型的输出位置。该方法包括基于所述RF传输线中所定义的电路兀件生成RF传输模型。所述RF传输模型具有输入和输出。所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出。所述RF传输模型具有包括一或多个元件的部分。该方法包括从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定第三复电压和电流。所述第三复电压和电流是在所述RF传输模型的所述部分的输出位置的复电压和电流。
[0008]在多种实施方式中，描述了一种用于确定射频(RF)传输模型上的变量的值的等离子体系统。该等离子体系统包括用于产生RF信号的RF发生器。所述RF发生器与电压和电流探针相关联。所述电压和电流探针被配置来测量在所述RF发生器的输出位置的第一复电压和电流。该等离子体系统还包括耦合到所述RF发生器的阻抗匹配电路和经由RF传输线耦合到所述阻抗匹配电路的等离子体室。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到所述RF传输线的输出。该等离子体系统包括耦合到所述RF发生器的处理器。所述处理器用于识别所述第一复电压和电流并基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型。所述阻抗匹配模型具有输入和输出。所述阻抗匹配模型的输入接收所述第一复电压和电流。此外，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。该方法包括从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定第二复电压和电流。所述第二复电压和电流是在所述阻抗匹配模型的输出位置的复电压和电流。该方法包括基于所述RF传输线中所定义的电气兀件生成RF传输模型。所述RF传输模型具有输入和输出。所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出。此外，所述RF传输模型部分具有包括一或多个元件的部分。该方法包括从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定第三复电压和电流。所述第三复电压和电流是在所述RF传输模型的所述部分的输出位置的复电压和电流。该方法包括将用于存储的所述第三复电压和电流提供给存储硬件单元。
[0009]在一些实施方式中，描述了一种用于确定射频(RF)传输模型上的变量的值的计算机系统。所述计算机系统包括处理器。所述处理器被配置来识别在RF发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流。所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到RF传输线的输出。该处理器进一步被配置来基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型。所述阻抗匹配模型具有输入和输出。所述阻抗匹配模型的输入接收所述第一复电压和电流。此夕卜，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件。该处理器被配置来从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过该一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定在所述阻抗匹配模型的输出位置的第二复电压和电流。该处理器还被配置来基于所述RF传输线中所定义的电气兀件生成RF传输模型。所述RF传输模型具有输入和输出。所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出。所述RF传输模型具有包括一或多个元件的部分。该处理器被配置来从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定在所述RF传输模型的所述部分的输出位置的第三复电压和电流。该计算机系统包括耦合到所述处理器的存储设备。所述存储设备配置来存储所述第三复电压和电流。
[0010]上述实施方式的一些优势包括减少了在生产过程中在等离子体系统的节点处使用计量工具的机会，这包括工件上的工艺的执行。所述工艺的示例包括清洁、沉积、蚀刻，等等。根据预设公式校准的电压和电流探针用于精确地感测数值，精确地感测到的数值按上面所述进行传送以生成在等离子体系统的模型的一或多个节点处的变量的精确值。预设公式可以是标准。例如，电压和电流探针根据美国国家标准技术研究所(NIST)标准来校准，NIST标准是严格的。因此，电压和电流探针的使用得出变量的精确的值。在生产过程中，生成值被用于确定不包括计量工具的等离子体系统的一或多个部件(例如，阻抗匹配电路、RF发生器、缆线、RF传输线、RF传输线的部分，等等)是否在恰当工作。代替在生产过程中在节点处使用计量工具，在该节点处的生成的精确值在生产过程被用于确定一或多个部件是否在恰当工作，例如，运行、操作，等等。
[0011]上述实施方式的其它优势包括减少了来自等离子体室的等离子体不受约束以及等离子体室内的电弧作用的机会。等离子体室内的等离子体被约束以在等离子体室内的工件上执行各种工艺。随着不受约束的等离子体的增加，等离子体在工件上的效力降低。此夕卜，等离子体室内的电弧作用也将被检测。在一些实施方式中，电弧作用是在等离子体室中的部件之间的能量的突然释放。通过在确定等离子体室的变量(例如阻抗、模型偏压等)时考虑电压和电流二者，可在等离子体室比单单使用电压更精确地检测所述不受约束和电弧作用。例如，通过使用电压和电流探针在等离子体室确定所述变量。然后，在生产过程中，所述变量被用于精确地确定是否有不受约束和/或电弧作用的情况。
[0012]从接下来的详细描述，结合附图，其它方面会显现。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]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。
[0014]图1是根据本公开中所记载的实施方式的用于确定在阻抗匹配模型的输出位置的以及在射频(RF)传输模型的部分的输出位置的变量的系统的框图。
[0015]图2是根据本公开中所记载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。
[0016]图3A是根据本公开中所记载的实施方式的系统的框图，用于图解阻抗匹配电路。
[0017]图3B是根据本公开中所记载的实施方式的阻抗匹配模型的电路图。
[0018]图4是根据本公开中所记载的实施方式的系统的图形，用于图解RF传输线。
[0019]图5A是根据本公开中所记载的实施方式的系统的框图，用于图解RF传输线的电路模型。
[0020]图5B是根据本公开中所记载的实施方式的电路的图形，用于图解RF传输模型的隧道和带(strap)模型。
[0021]图6是根据本公开中所记载的实施方式的包括滤波器的用来确定所述变量的等离子体系统的框图。
[0022]图7A是根据本公开中所记载的实施方式的系统的图形，用于图解滤波器的模型以提高变量的精度。
[0023]图7B是根据本公开中所记载的实施方式的系统的图形，用于图解滤波器的模型。
[0024]图8是根据本公开中所记载的实施方式的用于利用电流和电压(VI)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。
[0025]图9是根据本公开中所记载的实施方式的系统的框图，其中VI探针和通信设备位于RF发生器的外面。
[0026]图10是根据本公开中所记载的实施方式的系统的实施方式的框图，其中利用图1的系统确定的变量的值被使用。
[0027]图1lA是根据本公开中所记载的实施方式的图解当X MHz RF发生器处于运转状态时在通过使用电压探针在图1的系统中的输出位置测得的电压和利用图2的方法确定的电压之间的相互关系的图形。[0028]图1lB是根据本公开中所记载的实施方式的图解当y MHz RF发生器处于运转状态时在通过使用电压探针在图1的系统中的输出位置测得的电压和利用图2的方法确定的电压之间的相互关系的图形。
[0029]图1lC是根据本公开中所记载的实施方式的图解当z MHz RF发生器处于运转状态时在通过使用电压探针在图1的系统中的输出位置测得的电压和利用图2的方法确定的电压之间的相互关系的图形。
[0030]图12A是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当X MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置(wired wafer bias)、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0031]图12B是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当y MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0032]图12C是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当z MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0033]图12D是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当X和I MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0034]图12E是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当X和z MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0035]图12F是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当I和z MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0036]图12G是根据本公开中所记载的实施方式的用于图解当X、y和z MHz RF发生器处于运转状态时在使用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图2的方法且利用数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间的相互关系的图形。
[0037]图13是根据本公开中所记载的实施方式的图2的系统的主机系统的框图。
【具体实施方式】
[0038]下列实施方式描述了用于确定射频(RF)传输线上的变量的值的系统和方法。显而易见地，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模糊这些实施方式。
[0039]图1是用于确定在阻抗匹配模型104的输出位置的以及在RF传输模型161的部分173的输出(例如，模型节点Nlm)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。RF传输线113具有输出，例如节点N2。电压和电流(VT)探针110测量在X MHz RF发生器的输出(例如，节点N3)位置的复电压和电流Vx、Ix相例如，第一复电压和电流。应当注意，Vx代表电压大小，Ix代表电流大小，而Cpx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。[0040]此外，VI探针111测量在y MHz RF发生器的输出位置(例如，节点N5)的复电压和电流Vy、Iy和qpy。应当注意，Vy代表电压大小，Iy代表电流大小，而^Py代表Vy和Iy之间的相位。
[0041]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。
[0042]X MHz 的示例包括 2MHz、27MHz 和 60MHz。y MHz 的示例包括 2MHz、27MHz 和 60MHz。X MHz不同于Y MHz。例如，当X MHz为2MHz时，y MHz为27MHz或者60MHz。当x MHz为27MHz 时，y MHz 是 60MHz。
[0043]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。在该实施例中，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。
[0044]VI探针110耦合到X MHz RF发生器的输出，例如节点N3。x MHz RF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y MHz RF发生器的输出，例如节点N5。y MHz RF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。
[0045]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包括一个部分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NI，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柱体稱合到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。
[0046]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。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、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。
[0047]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02。工艺气体的其它示例包括含氟气体，例如四氟化碳(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144耦合到x MHzRF发生器和y MHz RF发生器。
[0048]当工艺气体被供应到上电极179和ESC177之间且当X MHz RF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。
[0049]当X MHz RF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y MHz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。
[0050]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。
[0051]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，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(ROM)、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。
[0052]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的特性相似的特性，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，且所述电容器和/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。
[0053]作为一个例子，阻抗匹配电路114包括一或多个电气元件而阻抗匹配模型104包括阻抗匹配电路114的设计，例如计算机生成模型。计算机生成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元件(例如电容器、电感器等)以电气元件彼此耦合的模型和方式(例如串联、并联等)包括有关的信号。作为另一个例子，阻抗匹配电路114包括硬件电气元件以及所述电气元件之间的硬件连接而阻抗匹配模型104包括硬件电气元件的软件表达以及硬件连接的软件表达。作为又一个例子，阻抗匹配模型104利用软件程序进行设计而阻抗匹配电路114被制于印刷电路板上。此处所使用的电气元件可包括电阻器、电容器、电感器、电阻器之间的连接、电感器之间的连接、电容器之间的连接、和/或电阻器、电感器和电容器的组合之间的连接。
[0054]类似地，缆线模型163和缆线150具有相似的特性，而缆线模型165和缆线152具有相似的特性。作为一个例子，缆线模型163的电感与缆线150的电感相同。作为另一个例子，缆线模型163是缆线150的计算机生成模型而缆线模型165是缆线152的计算机生成模型。类似地，RF传输模型161和RF传输线113具有相似的特性。例如，RF传输模型161具有与RF传输线113中的电容器和/或电感器数量相同的电容器和/或电感器，且所述电容器和/或电感器以与RF传输线113中的方式相同的方式(例如串联、并联等)彼此连接。为了进一步说明，当RF传输线113包括与电感器并联耦合的电容器时，RF传输模型161也包括与电感器并联耦合的电容器。又例如，RF传输线113包括一或多个电气元件而RF传输模型161包括RF传输线113的设计，例如计算机生成模型。
[0055]基于经由缆线191从VI探针110接收的复电压和电流以及诸如电感器、电容器等元件的诸如电容、电感等特性，在阻抗匹配模型104中，主机系统130的处理器计算在阻抗匹配模型104的输出(例如模型节点N4m)位置的复电压和电流V、I和屮，例如第二复电压和电流。在模型节点Mm处的复电压和电流被存储在存储HU162和/或主机系统130的另一存储HU中，例如光盘、闪存等。复V、I和《P包括电压大小V、电流大小I以及电压和电流之间的相位屮。
[0056]阻抗匹配模型104的输出被耦合到RF传输模型161的输入，RF传输模型161的输入被存储在存储硬件单元162中。阻抗匹配模型104也具有输入，例如节点N3m，其被用于接收在节点N3处测得的复电压和电流。
[0057]RF传输模型161包括一个部分173、另一部分197和输出N2m。部分173的输入是RF传输模型161的输入。部分173的输出耦合到部分197的输入。部分172具有与部分169的特性相似的特性，而部分197具有与部分195的特性相似的特性。
[0058]基于在模型节点Mm处测得的复电压和电流，主机系统130的处理器计算在RF传输模型161的部分173的输出(例如，模型节点Nlm)位置的复电压和电流V、I和<Ρ，例如第三复电压和电流。在模型节点Nlm处确定的复电压和电流被存储在存储HU162和/或主机系统130的另一存储HU (例如光盘、闪存等)中。
[0059]在若干实施方式中，代替确定第三复电压和电流或者在确定第三复电压和电流之夕卜，主机系统130的处理器基于在阻抗匹配模型104的输出位置的复电压和电流以及在RF传输模型161的输入和部分173中的点之间的元件的特性计算在部分173中的点(例如节点等)处的复电压和电流，例如中间复电压和电流V、I和屮。
[0060]在各种实施方式中，代替确定第三复电压和电流或者在确定第三复电压和电流之夕卜，主机系统130的处理器基于在阻抗匹配模型104的输出位置的复电压和电流以及在RF传输模型161的输入和部分197中的点之间的元件的特性计算在部分197中的点(例如节点等)处的复电压和电流，例如中间复电压和电流V、I和屮。
[0061]还应当注意，在一些实施方式中，在阻抗匹配模型104的输出位置的复电压和电流基于在X MHz RF发生器的输出位置的复电压和电流、缆线模型163的元件的特性、以及阻抗匹配模型104的特性进行计算。
[0062]应当注意，虽然示出了两个发生器耦合到阻抗匹配电路114，但在一实施方式中，任意数量的RF发生器(例如，单个发生器、三个发生器等)可经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室175。例如，2MHz发生器、27MHz发生器和60MHz发生器可经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室175。例如，虽然上述实施方式联系使用在节点N3处测得的复电压和电流进行描述，但在各种实施方式中，上述实施方式还可使用在节点N5处测得的复电压和电流。
[0063]图2是用于确定在RF传输模型部分173 (图1)的输出位置的复电压和电流的方法102的实施方式的流程图。方法102由主机系统130 (图1)的一或多个处理器执行。在操作106中，从存储HU162 (图1)中识别在节点N3处测得的复电压和电流，例如第一复电压和电流。举例来说，确定了从电压探针110 (图1)接收第一复电压和电流。作为另一个例子，基于电压探针110的存储在存储HU162(图1)中的同一性(identity)，确定了与所述同一'I"生相关联的第一复电压和电流。
[0064]进一步，在操作107中，基于阻抗匹配电路114 (图1)的电气元件生成阻抗匹配模型104 (图1)。例如，阻抗匹配电路114的电气元件之间的连接和所述电气元件的特性经由与主机系统130耦合的输入设备被用户提供给主机系统130的处理器。在接收所述连接和所述特性的基础上，处理器生成具有与阻抗匹配电路114的电气元件的特性相同的特性的元件并在具有与所述电气元件之间的连接相同的连接的所述元件之间生成连接。
[0065]阻抗匹配模型163的输入，例如节点N3m，接收第一复电压和电流。例如，主机系统130的处理器从存储器HU162访问(例如读取等)第一复电压和电流并将第一复电压和电流提供给阻抗匹配模型104的输入以处理第一复电压和电流。
[0066]在操作116中，从阻抗匹配模型104的输入(例如节点N3m(图1))到阻抗匹配模型104的输出(例如节点Mm (图1))穿过阻抗匹配模型104 (图1)的一个或多个元件传送第一复电压和电流以确定第二复电压和电流，第二复电压和电流位于阻抗匹配模型104的输出位置。举例来说，参考图3B，当2MHz RF发生器是打开的(例如处于运转状态、接通电源)时，基于电容器253的电容、基于电容器C5的电容且基于在输入255处所接收的第一复电压和电流确定在节点251 (例如中间节点)处的复电压和电流Vxl、Ixl和qpxl，例如中间复
电压和电流,其包括电压大小Vx1、电流大小Ixi以及该复电压和电流之间的相位qpxl。此
夕卜，基于复电压和电流Vxl、Ixl和qpx I以及基于电感器L3的电感确定在节点257处的复
电压和电流Vx2、1x2和qpx2。复电压和电流Vx2、1x2和Cpx2包括电压大小Vx2、电流大
小1x2以及该电压和电流之间的相仿qpx2。当27MHz RF发生器和60MHz RF发生器是关闭
的(例如处于非运转状态、断电等)时，复电压和电流V2、12和被确定为在输出259处的第二复电压和电流，输出259是阻抗匹配模型104 (图1)的输出(例如模型节点Mm (图
O)的示例。复电压和电流V2、12和qp2基于复电压和电流Vx2、1x2和qpx2以及基于电
感器L2的电感进行确定。复电压和电流V2、12和qp2包括电压大小V2、电流大小12以
及该电压和电流之间的相位Φ2。
[0067]类似地，当27MHz RF发生器是打开的而2MHz和60MHz RF发生器是关闭的时，在
输出259处的复电压和电流V27、127和q>27基于在节点261处所接收的复电压和电流
以及电感器LPF2、电容器C3、电容器C4和电感器L2的特性进行确定。复电压和电流V27、
127和qp27包括电压大小V27、电流大小127以及该电压和电流之间的相位qp27。在节
点261处所接收的复电压和电流与在节点N5 (图1)处测得的复电压和电流相同。当2MHz和27MHz RF发生器二者均是打开的而60MHz RF发生器是关闭的时，复电压和电流V2、I2、
φ2、V27、I27和qp27是第二复电压和电流的示例。此外，类似地，当60MHz RF发生器是打开的而2MHz和27MHz RF发生器是关闭的时，在输出259处的复电压和电流V60、160和Φ60基于在节点265处所接收的复电压和电流以及电感器LPFl、电容器Cl、电容器C2、电感器L4、电容器269和电感器LI的特性进行确定。复电压和电流V60、I60和q>60包括电压大小V60、电流大小160以及该电压和电流之间的相位qp60。当2MHz、27MHz和60MHz RF发生器都是打开的时，复电压和电流V2、12 Cp2、V27、I27、qp27、V60、160和qp60是第二复电压和电流的示例。
[0068]在操作117中，基于RF传输线113 (图1)的电气元件生成RF传输模型161 (图1)。例如，RF传输线113的电气元件之间的连接和所述电气元件的特性经由与主机系统130耦合的输入设备被用户提供给主机系统130的处理器。在接收所述连接和所述特性的基础上，处理器生成具有与RF传输线113的电气元件的特性相同的特性的元件并在所述元件之间生成与所述电气元件之间的连接相同的连接。
[0069]在操作119中，从RF传输模型113的输入到RF传输模型部分173的输出(例如模型节点Nlm (图1))穿过RF传输模型部分173的一或多个元件传送第二复电压和电流以确定在RF传输模型部分173的输出位置的第三复电压和电流。举例来说，参考图5B，当2MHzRF发生器是打开的而27和60MHz RF发生器是关闭的时，基于电感器Ltunnel的电感、基于电容器Ctunnel的电容且基于作为第二复电压和电流的示例的复电压和电流V2、12和φ2 (图3Β)确定在节点293 (例如中间节点)处的复电压和电流Vx4、1x4和Cpx4，例如中间复电压和电流。应当注意，Ltunnel是RF隧道的计算机生成模型的电感而Ctunnel是RF隧道模型的电容。此外,基于复电压和电流Vx4、Ix4和qpx4以及基于电感器Lstrap的电
感确定在隧道和带模型210的输出297处的复电压和电流V21、I21和qp2 I。输出297是部分173 (图1)的输出(例如模型节点Nlm (图1))的示例。应当注意，Lstrap是RF带的计算机生成模型的电感。当2MHz RF发生器是打开的而27和60MHz RF发生器是关闭的(例
如处于非运转状态、断电等)时，复电压和电流V21、121和屮21被确定为在输出297处的
第三复电压和电流。
[0070]类似地，当27MHz RF发生器是打开的而2和60MHz RF发生器是关闭的时，在输出297处的复电压和电流V271、1271和qp271基于在输出259处的复电压和电流V27、127
和Cp27 (图3B)以及电感器Ltunnel、电容器Ctunnel和电感器Lstrap的特性进行确定。当2MHz和27MHz RF发生器二者均是打开的而60MHz RF发生器是关闭的时，复电压和电流V21、I21、qp21、V27UI271和q>271是第三复电压和电流的示例。
[0071]此外，类似地，当60MHz RF发生器接通而2和27MHz RF发生器断电时，在输出297处的复电压和电流V601、1601和qp601基于在节点259处所接收的复电压以及电流V60、160和<p60 (图3B)和电感器Ltunnel、电容器Ctunnel和电感器Lstrap的特性进行确定。当2MHz、27MHz和60MHz RF发生器均是打开的时，复电压和电流V21、121、<p21、V27UI271、qp271、V601、1601和qp601是第三复电压和电流的示例。方法102在操作119之后结束。
[0072]图3A是系统123的实施方式的框图，用于图解阻抗匹配电路122。阻抗匹配电路122是阻抗匹配电路114 (图1)的示例。阻抗匹配电路122包括电气元件之间的串联连接和/或电气元件之间的并联连接。
[0073]图3B是阻抗匹配模型172的实施方式的电路图。阻抗匹配模型172是阻抗匹配模型104 (图1)的示例。如图所示，阻抗匹配模型172包括具有电容Cl至C9的电容器，具有LPF1、LPF2、以及LI至L4的电感的电感器。应当注意，在图3B中，电感器和/或电容器彼此耦合的方式是示例性的。例如，图3B中所示电感器和/或电容器可以串联和/或并联的方式彼此耦合。此外，在一些实施方式中，阻抗匹配模型172包括与图3B中所示不同数量的电容器和/或不同数量的电感器。
[0074]图4是系统178的实施方式的图形，用于图解RF传输线181，RF传输线181是RF传输线113 (图1)的示例。RF传输线181包括柱体148，例如隧道。在柱体148的空心内设有绝缘体189和RF杆142。柱体148和RF杆142的组合是RF传输线113 (图1)的部分169 (图1)的示例。借助螺栓B1、B2、B3和B4，RF传输线113被固定(bolt)到阻抗匹配电路114。在一实施方式中，RF传输线113借助任意数量的螺栓被固定(bolt)到阻抗匹配电路114。在一些实施方式中，代替螺栓或者除了螺栓之外，任何其它形式的连接件(例如，胶、螺钉等)被用于将RF传输线113附着到阻抗匹配电路114。
[0075]RF传输杆142与阻抗匹配电路114的输出耦合。此外，RF带144 (也称为RF匙)与RF杆142和RF杆199耦合，RF杆199的一部分位于支撑件146 (例如，柱体)内。在实施方式中，柱体148、RF杆142、RF带144、柱体146和RF杆199的组合形成RF传输线181，RF传输线181是RF传输线113 (图1)的示例。支撑件146为等离子体室提供支撑。支撑件146附着到等离子体室的ESC177。RF信号从x MHz发生器经由缆线150、阻抗匹配电路114、RF 杆 142、RF 带 144 和 RF 杆 199 被提供给 ESC177。
[0076]在一实施方式中，ESC177包括加热元件和在该加热元件的顶部上的电极。在实施方式中，ESC177包括加热元件和下电极。在一实施方式中，ESC177包括下电极和嵌在形成于下电极内的孔中的加热元件，例如线圈导线等。在一些实施方式中，电极由金属(例如铝、铜等)制成。应当注意，RF传输线181提供RF信号给ESC177的下电极。
[0077]图5A是系统171的实施方式的框图，用于图解RF传输线113 (图1)的电路模型176。举例来说，电路模型176包括电感器和/或电容器、电感器之间的连接、电容器之间的连接、和/或电感器和电容器之间的连接。连接的示例包括串联和/或并联连接。电路模型176是RF传输模型161 (图1)的示例。
[0078]图5B是电路180的实施方式的图形，用于图解隧道和带模型210，隧道和带模型210是RF传输线模型161 (图1)的部分173 (图1)的示例。电路180包括阻抗匹配模型172以及隧道和带模型210。隧道和带模型210包括电感器Ltunnel和Lstrap以及电容器Ctunnel。应当注意，电感器Ltunnel代表柱体148 (图4)和RF杆142的电感而电容器Ctunnel代表柱体148和RF杆142的电容。此外，电感器Lstrap代表RF带144 (图4)的电感。
[0079]在实施方式中，隧道和带模型210任意数量的电感器和/或任意数量的电容器。在该实施方式中，隧道和带模型210包括一电容器到另一电容器、电感器到电容器、和/或一电感器到另一电感器的任何耦合方式(例如串联、并联等)。
[0080]图6是用于使用由方法102 (图2)所确定的变量的系统200的实施方式的框图。系统200包括等离子体室135，等离子体室135进一步包括ESC201并具有输入285。等离子体室135是等离子体室175 (图1)的示例而ESC201是ESC177 (图1)的示例。ESC201包括加热元件198。此外，ESC201被边缘环(ER) 194环绕。ER194包括加热元件196。在实施方式中，ER194促进了均匀的蚀刻速率和减少的在由ESC201支撑的工件131的边缘附近的蚀刻速率漂移。
[0081]电源206经由滤波器208提供功率给加热元件192以加热加热元件196而电源204经由滤波器202提供功率给加热元件198以加热加热元件198。在实施方式中，单一电源提供功率给加热元件196和198 二者。滤波器208过滤出接收自电源206的预定频率的功率信号而滤波器202过滤出接收自电源204的预定频率的功率信号。
[0082]加热元件198由接收自电源204的功率信号加热以将ESC198的电极维持在希望的温度从而进一步将等离子体室135内的环境维持在希望的温度。此外，加热元件196由接收自电源206的功率信号加热以将ER194维持在希望的温度从而进一步将等离子体室135内的环境维持在希望的温度。
[0083]应当注意，在实施方式中，ER194和ESC201包括任意数量的加热元件和任意类型的加热元件。例如，ESC201包括电感加热元件或金属板。在一实施方式中，ESC201和ER194中的每一者均包括允许冷水等通过的一或多个冷却元件，例如一或多个管，以将等离子体室135维持在希望的温度。
[0084]进一步地，应当注意，在一实施方式中，系统200包括任意数量的滤波器。例如，电源204和206经由单一滤波器耦合到ESC201和ER194。
[0085]图7A是系统217的实施方式的图形，用于图解滤波器202和208 (图6)的模型以提高变量的精度。系统217包括耦合到模型216的隧道和带模型210，模型216包括滤波器202和208的电容器和/或电感器以及它们之间的连接。模型216被存储在存储HU162(图1)和/或其它存储HU中。模型216的电容器和/或电感器以诸如并联方式、串联方式或其组合等方式彼此耦合。模型216代表滤波器202和208的电容和/或电感。
[0086]此外，系统217包括柱体模型211，柱体模型211是RF杆199 (图4)和支撑件146(图4)的计算机生成模型。柱体模型211具有与RF杆199和支撑件146的电气元件的特征类似的特征。柱体模型211包括一或多个电容器、一或多个电感器、电感器之间的连接、电容器之间的连接、和/或电容器和电感器的组合之间的连接。
[0087]主机系统130 (图1)的处理器计算模型216、隧道和带模型210以及柱体模型211的组合阻抗，例如总阻抗等。组合阻抗提供在节点N2m处的复电压和阻抗。通过在确定在节点N2m处的变量时包括模型216以及隧道和带模型214，所述变量的精度被提高。应当注意，模型216的输出是模型节点N2m。
[0088]图7B是系统219的实施方式的图形，用于图解滤波器202和208 (图6)的模型以提高变量的精度。系统219包括隧道和带模型210以及模型218，模型218并联耦合到隧道和带模型210。模型218是模型216 (图7A)的示例。模型218包括电感器Lfilter，电感器Lfilter代表滤波器202和208的组合电感。模型218还包括电容器Cfilter，电容器Cfilter代表滤波器202和208的直接组合电容。[0089]图8是用于利用VI探针238来测量在RF发生器220的输出231处的变量的系统236的实施方式的框图。输出231是节点N3 (图1)或者节点N5 (图1)的示例。RF发生器220是X MHz发生器或y MHz发生器(图1)的示例。主机系统130产生具有两或更多状态的数字脉冲信号213并将其提供给数字信号处理器(DSP)226。在一实施方式中，数字脉冲信号213是晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号。所述状态的示例包括导通状态和截止状态、数值为I的状态和数值为O的状态、高态和低态，等等。
[0090]在另一实施方式中，代替主机系统130,时钟振荡器(例如晶体振荡器)被用来产生模拟时钟信号，该模拟时钟信号被模数转换器转换成类似于数字脉冲信号213的数字信号。
[0091]数字脉冲信号213被发送给DSP226。DSP226接收数字脉冲信号213并识别数字脉冲信号213的状态。例如，DSP226确定数字脉冲信号213在第一组时间段期间具有第一量级，例如值1、高态量级等，而在第二组时间段期间具有第二量级，例如值O、低态量级等。DSP226确定数字脉冲信号213在第一组时间段期间具有状态SI而在第二组时间段期间具有状态S0。状态SO的示例包括低态、值为O的状态、以及截止状态。状态SI的示例包括高态、值为I的状态、以及导通状态。又例如，DSP226将数字脉冲信号213的量级和预存储的值进行比较以确定在第一组时间段期间数字脉冲信号213的量级大于预存储的值以及在第二组时间段期间数字脉冲信号213在状态SO期间的量级不大于预存储的值。在使用时钟振荡器的实施方式中，DSP226从时钟振荡器接收模拟时钟信号，将该模拟信号转换成数字形式，然后识别两种状态SO和SI。
[0092]当状态被识别为SI时，DSP226提供功率值Pl和/或频率值Fl给参数控制器222。此外，当状态被识别为SO时，DSP226提供功率值PO和/或频率值H)给参数控制器224。用于调谐频率的参数控制器的示例包括自动频率调谐器(AFT)。
[0093]应当注意，参数控制器222、参数控制器224和DSP226是控制系统187的部件。例如，参数控制器222和参数控制器224是作为由DSP226执行的计算机程序的部分的逻辑块，例如调谐回路。在一些实施方式中，计算机程序具体体现在非易失性计算机可读介质(例如存储HU)中。
[0094]在实施方式中，代替参数控制器，诸如硬件控制器、ASIC、PLD等控制器被使用。例如，硬件控制器代替参数控制器222而使用，另一硬件控制器代替参数控制器224而使用。
[0095]在接收功率值Pl和/或频率值Fl时，参数控制器222将功率值Pl和/或频率值Fl提供给驱动器和放大器系统(DAS)232的驱动器228。驱动器的示例包括功率驱动器、电流驱动器、电压驱动器、晶体管，等等。驱动器228产生具有功率值Pl和/或频率值Fl的RF信号并将该RF信号提供给DAS232的放大器230。
[0096]在一实施方式中，驱动器228产生具有作为功率值Pl的函数的驱动功率值的和/或具有作为频率值Fl的函数的驱动频率值的RF信号。例如，驱动功率值在若干(例如I至5)瓦特的功率值Pl范围内而驱动频率值在若干(例如I至5) Hz的频率值Fl范围内。
[0097]放大器230放大具有功率值Pl和/或频率值Fl的RF信号并产生对应于接收自驱动器228的RF信号的RF信号215。例如，RF信号215具有比功率值Pl高的功率量。又例如，RF信号215具有与功率值Pl的量相同的功率量。RF信号215经由缆线217和阻抗匹配电路114传送给已知负载112 (图2)。[0098]缆线217是缆线150或缆线152 (图1)的示例。例如，当RF发生器220是x MHzRF发生器(图1)的示例时，缆线217是缆线150的示例，而当RF发生器220是y MHz RF发生器(图1)的示例时，缆线217是缆线152的示例。
[0099]当功率值Pl和/或频率值Fl被参数控制器222提供给DAS232且RF信号215被产生时，VI探针238测量在与缆线217耦合的输出231处的变量的值。VI探针238是VI探针110或VI探针111 (图1)的示例。VI探针238经由通信设备233将变量的值发送给主机系统130，用于主机系统130执行方法102 (图3)和本文所述的其它方法。通信设备233是通信设备185或189 (图1)的示例。通信设备233采用诸如以太网、EtherCAT、USB、串行、并行、封包(packetization)、拆包(depacketization)等协议来将数据从VI探针238传送至主机系统130。在各种实施方式中，主机系统130包括采用通信设备233所采用的协议的通信设备。例如，当通信设备233采用封包协议时，主机系统130的通信设备采用拆包协议。又例如，当通信设备233采用串行传输协议时，主机系统130的通信设备采用串行传输协议。
[0100]类似地，当接收功率值PO和/或频率值H)时，参数控制器224将功率值PO和/或频率值H)提供给驱动器228。驱动器228产生具有功率值PO和/或频率值H)的RF信号并将该RF信号提供给放大器230。
[0101]在一实施方式中，驱动器228产生具有作为功率值PO的函数的驱动功率值的和/或具有作为频率值H)的函数的驱动频率值的RF信号。例如，驱动功率值在若干(例如I至5)瓦特的功率值PO范围内而驱动频率值在若干(例如I至5) Hz的频率值H)范围内。
[0102]放大器230放大具有功率值PO和/或频率值H)的RF信号并产生对应于接收自驱动器228的RF信号的RF信号221。例如，RF信号221具有比功率值PO的量高的功率量。又例如，RF信号221具有与功率值PO的量相同的功率量。RF信号221经由缆线217和阻抗匹配电路114传送给已知负载112 (图2)。
[0103]当功率值PO和/或频率值H)被参数控制器222提供给DAS232且RF信号121被产生时，VI探针238测量在输出231处的变量的值。VI探针238将变量的值发送给主机系统130，用于主机系统130执行方法102 (图2)。
[0104]应当注意，在一实施方式中，VI探针238从DSP226去耦。进一步地，应当注意，在状态SI期间产生的RF信号215以及在状态SO期间产生的RF信号221是组合RF信号的部分。例如，RF信号215是组合RF信号的具有比RF信号221高的功率量的部分，RF信号221是组合RF信号的另一部分。
[0105]图9是系统250的实施方式的框图，其中VI探针238和通信设备233位于RF发生器220的外面。在图1中，VI探针110位于X MHz RF发生器内以测量在x MHz RF发生器的输出位置的变量。VI探针238位于RF发生器220的外面以测量在RF发生器220的输出231处的变量。VI探针238与RF发生器220的输出231相关联(例如，耦合)。
[0106]图10是系统128的实施方式的实施方式的框图，其中利用图1的系统126所确定的变量的值被使用。系统128包括m MHz RF发生器、n MHz RF发生器、阻抗匹配电路115、RF传输线287和等离子体室134。等离子体室134可类似于等离子体室175。
[0107]应当注意，在实施方式中，图2的X MHz RF发生器类似于m MHz RF发生器而图2的y MHz RF发生器类似于n MHz RF发生器。例如，x MHz等于m MHz而y MHz等于n MHz。又例如，X MHz发生器和m MHz发生器具有相似的频率而y MHz发生器和n MHz发生器具有相似的频率。相似频率的示例是当X MHz在m MHz频率的雷达干扰带(window)内(例如，在kHz或Hz范围内)。在一些实施方式中，图2的X MHz RF发生器不与m MHz RF发生器类似且图2的y MHz RF发生器不与n MHz RF发生器类似。
[0108]进一步要注意的是，在各种实施方式中，与用在X MHz和y MHz RF发生器的每一个中的传感器类型不同的传感器被用在m MHz和n MHz RF发生器的每一个中。例如，不遵循NIST标准的传感器被用在m MHz RF发生器中。又例如，只测量电压的电压传感器被用在m MHz RF发生器中。
[0109]进一步地，应当注意，阻抗匹配电路115类似于阻抗匹配电路114(图1)。例如，阻抗匹配电路114的阻抗与阻抗匹配电路115的阻抗相同。又例如，阻抗匹配电路115的阻抗在阻抗匹配电路114的阻抗的雷达干扰带内(例如，在阻抗匹配电路114的阻抗的10-20%内)。在一些实施方式中，阻抗匹配电路115不与阻抗匹配电路114类似。
[0110]阻抗匹配电路115包括电气元件(例如电感器、电容器等)以使耦合于阻抗匹配电路115的电源的阻抗与耦合于电路115的负载的阻抗相匹配。例如，阻抗匹配电路114使m MHz和n MHz RF发生器的阻抗与等离子体室134的阻抗相匹配。在一实施方式中，阻抗匹配电路115被调谐以促进耦合到阻抗匹配电路115的m MHz和n MHz RF发生器的阻抗和负载的阻抗之间的匹配。
[0111]应当注意，在实施方式中，RF传输线287类似于RF传输线113 (图1)。例如，RF传输线287的阻抗与RF传输线113的阻抗相同。又例如，RF传输线287的阻抗在RF传输线113的阻抗的雷达干扰带内(例如，在RF传输线113的阻抗的10-20%内)。在多种实施方式中，RF传输线287不与RF传输线113类似。
[0112]等离子体室134包括ESC192、上电极264以及其它部件(未图示)，其它部件例如围绕上电极264的上介电环、围绕上介电环的上电极延伸部、围绕ESC192的下电极的下介电环、围绕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264位于ESC192的对面且面向ESC192。工件262，例如半导体晶片等，被支撑在ESC192的上表面263上。ESC192的上电极264和下电极中的每一个均由金属(例如铝、铝合金、铜等)制成。
[0113]在一实施方式中，上电极264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02。工艺气体的其它示例包括含氟气体，例如四氟化碳(cf4)、六氟化硫(sf6)、六氟乙烷(C2F6)等。上电极264接地。ESC192经由阻抗匹配电路115耦合到m MHz RF发生器和n MHz RF发生器。
[0114]当工艺气体被供应到上电极264和ESC192之间且当m MHz RF发生器和/或n MHzRF发生器经由阻抗匹配电路115供应功率给ESC192时，所述工艺气体被点燃以在等离子体室134内产生等离子体。
[0115]应当注意，系统128缺少探针(例如，计量工具、VI探针、电压探针等)来测量在阻抗匹配电路115的输出283处或者在RF传输线287上的点处的变量。在模型节点Nlm、N2m和Mm处的变量值被用来确定系统128是否如所希望的那样运行。
[0116]还应当注意，在实施方式中，系统128包括任意数量的耦合到阻抗匹配电路的RF发生器。
[0117]图11A、11B和IlC是图解在通过使用电压探针在系统126 (图1)的阻抗匹配电路114 (图1)的输出(例如节点N4)位置测得的电压(例如均方根(RMS)电压等)和利用方法102 (图2)确定的在对应模型节点输出(例如节点N4m)位置的电压(例如峰值电压等)之间的相互关系的图268、272和275的实施方式的图形。此外，图1lA至IlC是图解在通过使用电流探针在系统126 (图1)的输出(例如节点N4)位置测得的电流(例如RMS电流等)和利用方法102 (图2)确定的在对应输出(例如节点N4m)位置的电流(例如RMS电流等)之间的相互关系的图270、274和277的实施方式的图形。
[0118]利用方法102确定的电压绘制在各图268、272和275中的x轴上而利用电压探针确定的电压绘制在各图268、272和275中的y轴上。类似地，利用方法102确定的电流绘制在各图270、274和277中的x轴上而利用电流探针确定的电流绘制在各图270、274和277中的y轴上。
[0119]当X MHz RF发生器处于运转状态(例如接通等)而y MHz RF发生器和z MHz RF发生器处于非运转状态(例如断电、从阻抗匹配电路114解耦等)时，电压绘制为图268。此夕卜，当y MHz RF发生器处于运转状态而x和z MHz RF发生器处于非运转状态时，电压绘制为图272。再者，当z MHz RF发生器处于运转状态而X和y MHz RF发生器处于非运转状态时，电压绘制为图275。
[0120]类似地，当X MHz RF发生器处于运转状态(例如接通等)而y MHz RF发生器和zMHz RF发生器处于非运转状态(例如断电等)时，电流绘制为图270。此外，当y MHz RF发生器处于运转状态而X和z MHz RF发生器处于非运转状态时，电流绘制为图274。再者，当z MHz RF发生器处于运转状态而X和y MHz RF发生器处于非运转状态时，电流绘制为图 277。
[0121]在各图268、272和275中可见，绘制在图中y轴上的电压和绘制在图中x轴上的电压之间存在近似线性相关。类似地，在各图270、274和277中可见，在绘制在y轴上的电流和绘制在X轴上的电流之间存在近似线性相关。
[0122]图12A是示出在使用传感器工具(例如计量工具、探针、传感器等)测得的有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算(例如方程式、公式等)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图276和278的实施方式的图形。绘制为图276的有线晶片偏置在系统126 (图1)的RF传输线113上的点(例如节点，例如节点N1、节点N2等)处测得，绘制为图276的模型偏置在RF传输模型161 (图1)上的对应模型点(例如模型节点Nlm、模型节点N2m等(图1))处被确定。有线晶片偏置沿着图276中的y轴绘制，模型偏置沿着图276中的X轴绘制。
[0123]当X MHz RF发生器处于运转状态而y和z MHz RF发生器处于非运转状态时，有线晶片偏置和模型偏置绘制为图276。此外，图276的模型偏置利用方程式a2*V2+b2*I2+c2*sqrt(P2)+d2确定，其中代表乘，sqrt代表平方根，“V2”代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电压，12代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电流，P2代表在阻抗匹配模型104的输出位置的功率，“a2”是系数，“b2”是系数，“c2”是系数，而“d2”是常数值。
[0124]图278在y轴上绘出了误差，该误差是在RF传输线模型161 (图1)上的模型节点处(例如在节点Nlm处、在节点N2m处(图1))的误差，且在x轴上绘出了在模型点处的模型偏置。模型误差是模型偏置中的误差，例如方差、标准差等。当X MHz RF发生器处于运转状态而I和z MHz RF发生器处于非运转状态时，模型误差和模型偏置绘制为图278。
[0125]图12B是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中误差之间有相互关系的图280和282的实施方式的图形。图280和282以类似于图276和278 (图12A)的方式进行绘制，不同的是图280和282绘制在y MHz RF发生器处于运转状态而X和z MHz RF发生器处于非运转状态时。此外，图280和282的模型偏置利用方程式a27*V27+b27*I27+c27*sqrt(P27)+d27确定，其中“V27”代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电压，127代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电流，P27代表在阻抗匹配模型104的输出位置的功率，“a27”是系数，“b27”是系数，“c27”是系数，而“d27”是常数值。
[0126]图12C是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图284和286的实施方式的图形。图284和286以类似于图276和278 (图12A)的方式进行绘制，不同的是图284和286绘制在z MHz RF发生器处于运转状态而X和y MHz RF发生器处于非运转状态时。此外，图284和286的模型偏置利用方程式a60*V60+b60*I60+c60*sqrt(P60)+d60确定，其中“V60”代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电压，160代表在阻抗匹配模型104的输出位置的电流，P60代表在阻抗匹配模型104的输出位置的功率，“a60”是系数，“b60”是系数，“c60”是系数，而“d60”是常数值。
[0127]图12D是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图288和290的实施方式的图形。图288和290以类似于图276和278 (图12A)的方式进行绘制，不同的是图288和290绘制在x和y MHzRF发生器处于运转状态而z MHz RF发生器处于非运转状态时。此外，图288和290的模型偏置利用方程式 a2*V2+b2*I2+c2*sqrt (P2) +d27*V27+e27*I27+f27*sqrt (P27) +g227 确定，其中“ d27 ”、“ e27 ”和“ f 27 ”是系数，而“ g227 ”是常数值。
[0128]图12E是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图292和294的实施方式的图形。图292和294以类似于图276和278(图12A)的方式进行绘制，不同的是图292和294绘制在x和z MHzRF发生器处于运转状态而y MHz RF发生器处于非运转状态时。此外，图292和294的模型偏置利用方程式 a2*V2+b2*I2+c2*sqrt (P2) +d60*V60+e60*I60+f60*sqrt (P60) +g260 确定，其中“ d60 ”、“ e60 ”和“ f60 ”是系数，而“ g260 ”是常数值。
[0129]图12F是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图296和298的实施方式的图形。图296和298以类似于图276和278 (图12A)的方式进行绘制，不同的是图296和298绘制在y和z MHzRF发生器处于运转状态而X MHz RF发生器处于非运转状态时。此外，图296和298的模型偏置利用方程式 a27*V27+b27*I27+c27*sqrt (P27) +d60*V60+e60*I60+f60*sqrt (P60) +g2760确定，其中“a27 ”、“b27 ”和“ c27 ”是系数，而“ g2760 ”是常数值。
[0130]图12G是示出在有线晶片偏置、利用方法102 (图2)和数学换算确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相互关系的图302和304的实施方式的图形。图302和304以类似于图276和278 (图12A)的方式进行绘制，不同的是图302和304绘制在x、y和zMHz RF发生器处于运转状态时。此外，图302和304的模型偏置利用方程式a2*V2+b2*I2+c2*sqrt(P2)+d60*V60+e60*I60+f60*sqrt(P60)+g27*V27+h27*I27+i27*sqrt(P27)+j22760确定，其中“g27”、“h27”和“i27”是系数，而“ j22760”是常数值。
[0131]图13是主机系统130的实施方式的框图。主机系统130包括处理器168、存储HU162、输入HU320、输出HU322、输入/输出(I/O)接口 324、I/O接口 326、网络接口控制器(NIC) 328 和总线 330。处理器 168、存储 HU162、输入 HU320、输出 HU322、I/O 接 口 324、I/O接口 326和NIC328通过总线330互相耦合。输入HU320的示例包括鼠标、键盘、指示笔等。输出HU322的示例包括显示器、扬声器或者它们的组合。显示器可以是液晶显示器、发光二极管显示器、阴极射线管、等离子体显示器，等等。NIC328的示例包括网络接口卡、网络适配器等。
[0132]I/O接口的示例包括提供在耦合到该接口的硬件之间的兼容性的接口。例如，I/o接口 324将接收自输入HU320的信号转换成与总线330兼容的形式、振幅和/或速度。又例如，I/O接口 326将接收自总线330的信号转换成与输出HU322兼容的形式、振幅和/或速度。
[0133]要注意的是，虽然前述实施方式参考平行板等离子体室进行描述，但在一实施方式中，前述实施方式可应用于其它类型的等离子体室，例如包括电感耦合等离子体(ICP)反应器的等离子体室、包括电子回旋共振(ECR)反应器的等离子体室，等等。例如，X MHz RF发生器和y MHz RF发生器耦合于ICP等离子体室内的电感器。
[0134]应当注意，虽然前述实施方式涉及提供RF信号给ESC177(图1)和ESC163(图10)电极且涉及使上电极179和264 (图1和10)接地，但在若干实施方式中，RF信号被提供给上电极179和264中，同时ESC177和163下电极接地。
[0135]此处所描述的实施方式可用各种计算机系统配置来实施，计算机系统配置包括手持式硬件单元、微处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、微型计算机、大型计算机，等等。所述实施方式还可在分布式计算环境中实施，在分布式计算环境中，任务由通过网络而连接的远程处理硬件单元执行。
[0136]在上述实施方式的基础上，应当理解，所述实施方式可采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理量的物理操纵的操作。本文所描述的构成实施方式的一部分的操作中的任意一个是有用的机器操作。所述实施方式也涉及用于执行这些操作的硬件单元或装置。所述装置可以为专用计算机专门构造。当被定义为专用计算机时，该计算机也可执行不是专用部分的其它处理、程序执行或例程，同时仍然能够进行专用操作。在一些实施方式中，所述操作可由通用计算机处理，该通用计算机被存储在计算机存储器、缓存中或通过网络获得的一或多个计算机程序选择性地激活或配置。当数据通过网络获得时，该数据可由该网络上的其它计算机(例如云计算资源)进行处理。
[0137]一或多种实施方式还可被制作为在非易失性计算机可读介质上的计算机可读代码。非易失性计算机可读介质是能够存储数据的任意数据存储硬件单元，其以后能够被计算机系统读取。非易失性计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、R0M、RAM、光盘ROM (CD-ROM)、可录式CD (CD-R)、可擦写CD (CD-RW)、磁带及其它光学和非光学数据存储硬件单元。非易失性计算机可读介质可包括分布在网络耦合计算机系统中的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布方式被存储和执行。
[0138]虽然上面图2的流程图中的方法操作以特定顺序进行描述，但应当理解其它内务操作可在操作之间执行，或者操作可被调整使得它们发生在略微不同的时间，或者可被分布在允许在与处理相关的各种时间间隔发生处理操作的系统中，只要叠加操作的处理以希望的方式被执行。
[0139]来自任何实施方式的一或多个特征可与任何其它实施方式的一或多个特征组合却不背离记载在本公开中所描述的各种实施方式中的范围。
[0140]虽然出于清楚理解的目的已在一定程度上详细描述了前述实施方式，但显而易见的是，可在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。据此，本发明的实施方式应被视为示例性的而非限制性的，且这些实施方式不受限于此处给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同原则内进行修改。
【权利要求】
1.一种用于确定射频(RF)传输模型上的变量的值的方法，所述方法包括: 识别在RF发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流，所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到RF传输线的输出； 基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件； 从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定第二复电压和电流，其中所述第二复电压和电流在所述阻抗匹配模型的输出位置； 基于所述RF传输线中所定义的电路兀件生成RF传输模型,所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出，所述RF传输模型具有包括一或多个元件的部分；以及 从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的所述一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定第三复电压和电流，其中所述第三复电压和电流在所述RF传输模型的所述部分的输出位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中所接收的所述第一复电压和电流用电压和电流探针在所述RF发生器的输出位置测得，所述电压和电流探针根据预设公式校准。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述预设公式是标准。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述标准是美国国家标准技术研究所(NIST)标准，其中所述电压和电流探针与开路、短路或者负载耦合以校准所述电压和电流探针从而符合NIST标准。`
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第三复电压和电流包括电压值、电流值和所述电压值和所述电流值之间的相位。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述RF发生器的输出被用于经由所述阻抗匹配电路和所述RF传输线将RF信号传送给所述等离子体室。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述阻抗匹配电路的电气元件包括电容器、电感器或者电容器和电感器的组合。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述阻抗匹配模型的元件包括电容器、电感器或者电容器和电感器的组合。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述阻抗匹配电路的电气元件包括电容器和电感器的组合，其中所述阻抗匹配模型的元件具有与所述阻抗匹配电路的电气元件的特性相似的特性。
10.如权利要求1所述的方法，其中在所述RF传输模型的所述部分的输出位置的所述第三复电压和电流用于系统中，其中所述系统包括阻抗匹配电路且在所述系统的所述阻抗匹配电路的输出位置不包括计量工具，其中所述系统包括RF传输线且在所述系统的所述RF传输线上的点处不包括计量工具。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述阻抗匹配模型和所述RF传输模型在计算机中生成。
12.如权利要求1所述的方法，其中从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定所述第二复电压和电流包括: 基于所述第一复电压和电流以及耦合在所述阻抗匹配模型的输入和中间节点之间的所述阻抗匹配模型的一个或多个元件的特性确定所述阻抗匹配模型中的所述中间节点内的中间复电压和电流；以及 基于所述中间复电压和电流以及耦合在所述中间节点和所述阻抗匹配模型的输出之间的所述阻抗匹配模型的一个或多个元件的特性确定所述第二复电压和电流。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述RF传输模型包括RF隧道模型和RF带模型，所述RF隧道模型与所述RF带模型耦合。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述RF传输线的电气元件包括电容器和电感器的组合，其中所述RF传输模型的元件具有与所述RF传输线的电气元件的特性相似的特性。
15.如权利要求1所述的方法，其中从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定所述第三复电压和电流包括: 基于所述第二复电压和电流以及耦合在所述RF传输模型的输入和中间节点之间的所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件的特性确定所述RF传输模型的所述部分中的所述中间节点内的中间复电压和电流；以及 基于所述中间复电压和电流以及耦合在所述中间节点和所述RF传输模型的所述部分的输出之间的所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件的特性确定所述第三复电压和电流。`
16.一种用于确定射频(RF)传输模型上的变量的值的等离子体系统，其包括: 用于产生RF信号的RF发生器，所述RF发生器与电压和电流探针相关联，其中所述电压和电流探针被配置来测量在所述RF发生器的输出位置的第一复电压和电流； 耦合到所述RF发生器的阻抗匹配电路； 经由RF传输线耦合到所述阻抗匹配电路的等离子体室，所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到所述RF传输线的输出；以及耦合到所述RF发生器的处理器，所述处理器用于: 识别所述第一复电压和电流； 基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件； 从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定第二复电压和电流，其中所述第二复电压和电流在所述阻抗匹配模型的输出位置； 基于所述RF传输线中所定义的电气元件生成RF传输模型，所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出，所述RF传输模型具有包括一或多个元件的部分； 从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定第三复电压和电流，其中所述第三复电压和电流在所述RF传输模型的所述部分的输出位置；以及 将用于存储的所述第三复电压和电流提供给存储硬件单元。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述电压和电流探针被校准以符合预设公式。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述预设公式是标准，其中所述标准是美国国家标准技术研究所(NIST)标准，其中所述电压和电流探针与开路、短路或者负载耦合以校准所述电压和电流探针从而符合NIST标准。
19.一种用于确定射频(RF)传输模型上的变量的值的计算机系统，所述计算机系统包括: 处理器，其被配置来: 识别在RF发生器的输出位置测得的当所述RF发生器经由阻抗匹配电路耦合到等离子体室时的第一复电压和电流，所述阻抗匹配电路具有耦合到所述RF发生器的输出的输入和耦合到RF传输线的输出； 基于所述阻抗匹配电路中所定义的电气元件生成阻抗匹配模型，所述阻抗匹配模型具有输入和输出，所述阻抗匹配模型的输入接收所述第一复电压和电流，所述阻抗匹配模型具有一个或多个元件； 从所述阻抗匹配模型的输入到所述阻抗匹配模型的输出穿过所述一个或多个元件传送所述第一复电压和电流以确定第二复电压和电流，其中所述第二复电压和电流在所述阻抗匹配模型的输出位置； 基于所述RF传输线中所定义的电气`元件生成RF传输模型，所述RF传输模型具有输入和输出，所述RF传输模型的输入耦合到所述阻抗匹配模型的输出，所述RF传输模型具有包括一或多个元件的部分；以及 从所述RF传输模型的输入到所述RF传输模型的所述部分的输出穿过所述RF传输模型的所述部分的一或多个元件传送所述第二复电压和电流以确定第三复电压和电流，其中所述第三复电压和电流在所述RF传输模型的所述部分的输出位置；以及 耦合到所述处理器的存储设备，所述存储设备配置来存储所述第三复电压和电流。
20.如权利要求19所述的计算机系统，其中所接收的所述第一复电压和电流用电压和电流探针在所述RF发生器的输出位置测得，所述电压和电流探针根据预设公式校准。
21.如权利要求20所述的计算机系统，其中所述电压和电流探针从所述RF发生器的数字信号处理器解耦。
【文档编号】H01J37/147GK103871810SQ201310692481
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】约翰·C·小瓦尔考, 布拉德福德·J·林达克 申请人:朗姆研究公司