專利名稱：等離子體處理系統(tǒng)中的電流控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理系統(tǒng)，尤其是涉及具有用于控制等離子體特性(比如一或更多等離子體的密度、等離子體均勻性，等等)的電流控制能力的等離子體處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如電感耦合等離子體(ICP)系統(tǒng)和變壓器耦合等離子體(TCP)系統(tǒng)等等離子體處理系統(tǒng)被用于制造基于晶片的設(shè)備的各種產(chǎn)業(yè)中。舉例來說，所述產(chǎn)業(yè)可包括半導(dǎo)體、磁性讀/寫和存儲、光學(xué)系統(tǒng)以及微機電系統(tǒng)(MEMS)工業(yè)。等離子體處理系統(tǒng)可在等離子體處理室中產(chǎn)生并保持等離子體以執(zhí)行晶片上的蝕刻和/或沉積使得可在晶片上形成設(shè)備特征。在制造設(shè)備的過程中，為了滿足一定的產(chǎn)量要求和/或一定的功能規(guī)格，重要的是控制在特定的方案(recipe)中所規(guī)定的等離子體特性。典型地，等離子體控制可涉及控制由等離子體處理系統(tǒng)的功率發(fā)生器(例如，射頻功率發(fā)生器或RF發(fā)生器)輸送的功率。一般來說，可有兩種典型功率控制模式前向 (forward)功率模式和輸送功率模式。在前向功率模式中，RF發(fā)生器可在等離子體處理系統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端采用例如50歐姆的負荷。當(dāng)匹配網(wǎng)絡(luò)被調(diào)至50歐姆時，輸送給匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端的功率可與前向功率相同。但是，如果匹配網(wǎng)絡(luò)沒有調(diào)至50歐姆，則可出現(xiàn)反射功率，從而輸送給匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端的功率可不與前向功率相同。在輸送功率模式中，RF發(fā)生器可將所需功率輸送給匹配器的輸入端，而不用管匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端處的阻抗如何。在輸送功率模式中，如果匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端處的阻抗沒有調(diào)至預(yù)定值，例如50歐姆，可出現(xiàn)反射功率。如果匹配器的輸入端處的阻抗被調(diào)至50歐姆， 即在匹配情形和穩(wěn)定狀態(tài)中，則前向功率模式和輸送功率模式之間會沒有任何差異。在典型的功率控制模式中，例如前向功率模式或輸送功率模式，等離子體處理系統(tǒng)的RF系統(tǒng)可利用預(yù)定的、不響應(yīng)重要參數(shù)變化的功率輸入以開環(huán)來運行。舉例來說，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端的阻抗可以變化。所述變化可由等離子體處理室中在等離子體處理等過程中的例如材料沉積、部件變形、溫度變化等導(dǎo)致。所述變化還可由從一個等離子體處理室到另一不同的等離子體處理室的硬件布局變化而引起。所以，即使RF發(fā)生器的功率的精確度和匹配網(wǎng)絡(luò)的反射功率的精確度被圓滿地維持，匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端的阻抗的變化也可引起源線圈中的RF電流的實質(zhì)變化并因此可引起等離子體特性的顯著變化，從而，導(dǎo)致晶片上處理結(jié)果的變化。為了獲得并維持所期望的等離子體特性，即使使用了相同的方案，也會需要在為處理不同批次晶片的工藝運行之間重新進行校準(zhǔn)(re-calibration)，并且在更換等離子體處理系統(tǒng)中的部件時或者在利用不同的等離子體處理系統(tǒng)時需要重新調(diào)整工藝規(guī)格 (process re-qualification)。重新校準(zhǔn)和重新調(diào)整工藝規(guī)格二者會顯著降低生產(chǎn)能力并且會大大增加設(shè)備制造的費用?？蓢L試測量輸送給匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端的功率，用來提供反饋以實施閉環(huán)功率控制。一般而言，測量功率會要求測量電壓、電流以及與所述功率有關(guān)的電壓和電流之間的相位角。測量相位角時的相對較小的誤差可導(dǎo)致功率測量上的非常大的誤差。為了實施閉環(huán)功率控制，會需要具有高精確度水平的精密傳感器或測量機械。因此會導(dǎo)致大量的費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式涉及用于產(chǎn)生等離子體以至少處理晶片的等離子體處理系統(tǒng)。所述等離子體處理系統(tǒng)可包括第一線圈，用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第一部分的第一電流。所述等離子體處理系統(tǒng)還可包括與所述第一線圈耦合的第一電流強度 (magnitude)傳感器，用于測量所供應(yīng)的電流的強度以提供第一強度測量結(jié)果，而無需測量所述所供應(yīng)的電流的任何相位角。所述所供應(yīng)的電流可以是所述第一電流或用于提供多個電流的總電流。如果所述所供應(yīng)的電流是所述總電流，則所述多個電流可包括所述第一電流。所述等離子體處理系統(tǒng)還可包括與所述第一電流強度傳感器耦合的第一控制器，用于利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者而無需利用與任何相位角測量有關(guān)的信息來產(chǎn)生第一命令，并且用于提供所述第一命令以控制所述所供應(yīng)的電流的強度和所述總電流的強度中的至少一者。上述發(fā)明內(nèi)容涉及本文所公開的本發(fā)明的諸多實施方式中的僅僅一種，并且意不在限制本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明的保護范圍在本文的權(quán)利要求書中進行闡明。下面，在本發(fā)明的詳細描述中，結(jié)合下述附圖，會更加詳細地描述本發(fā)明的這些特征以及其他特征。


在附圖中通過實施例的方式而非通過限定的方式來說明本發(fā)明，在這些附圖中， 類似的參考數(shù)字符號指代類似的元件，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明包括電流控制機制的等離子體處理系統(tǒng)的剖面圖的示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明具有電流控制機制的等離子體處理系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的電氣模型的示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明具有電流控制機制的等離子體處理系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的電氣模型的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)參照如附圖中所示的本發(fā)明的若干實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。在下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，會闡明大量具體細節(jié)。但是，顯然地，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可在沒有這些具體細節(jié)中的一些甚或全部的情況下被實施。在其他情況下，為了避免不必要地使本發(fā)明難以理解，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)不會被詳細描述。本發(fā)明的一或更多實施方式涉及用于產(chǎn)生等離子體以至少處理襯底(或晶片)的等離子體處理系統(tǒng)。所述等離子體處理系統(tǒng)可包括線圈，用以傳導(dǎo)所供應(yīng)的電流(例如，RF 電流)以保持等離子體的至少一部分。所述等離子體處理系統(tǒng)還可包括與所述線圈耦合的電流強度傳感器。電流強度傳感器可測量所供應(yīng)的電流的強度以提供強度測量結(jié)果，而無需測量所供應(yīng)的電流的任何相位角。所述等離子體處理系統(tǒng)還可包括與電流強度傳感器耦合的控制器。所述控制器可利用所述強度測量結(jié)果和/或利用用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息而無需利用與任何相位角測量有關(guān)的信息來產(chǎn)生命令。所述控制器可將所述命令提供給等離子體處理系統(tǒng)的功率發(fā)生器(例如，RF功率發(fā)生器)用以控制所供應(yīng)的電流的強度。等離子體處理系統(tǒng)使用電流強度傳感器來提供反饋信息，從而使所供應(yīng)的電流的閉環(huán)控制能實現(xiàn)。有利地，等離子體的特性可被適當(dāng)?shù)乜刂埔詽M足產(chǎn)量要求和/或功能規(guī)格。通過閉環(huán)電流控制，本發(fā)明的實施方式可提供批次到批次(rim-to-rim)的工藝可重復(fù)性和室到室(chamber-to-chamber)的可重復(fù)性，消除了對常規(guī)等離子體處理系統(tǒng)所需的重新校準(zhǔn)和規(guī)格重新獲取的需要。有利地，本發(fā)明的實施方式可使得生產(chǎn)能力的實質(zhì)提升和設(shè)備制造的成本的實質(zhì)節(jié)約成為可能。在實施閉環(huán)控制時，本發(fā)明的實施方式可使用低成本電流強度傳感器，消除了對測量相位角的、昂貴的、高精密度的測量機械的需要。有利地，本發(fā)明的實施方式可使與實施閉環(huán)等離子體特性控制有關(guān)的成本減到最小。本發(fā)明的一或更多實施方式涉及等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)除了閉環(huán)電流控制機制之外，還包括用以在控制等離子體特性時提供甚至更多可控性和/或粒度的分流器。所述分流器可將所供應(yīng)的電流(或總電流)分流為多個獨立電流并且可將所述多個獨立電流提供給多個線圈以保持等離子體的不同部分以便處理晶片的不同部分。等離子體處理系統(tǒng)還可以包括電流強度傳感器。每個電流強度傳感器可與所述線圈之一耦合。電流強度傳感器可測量所述獨立電流的強度，使得對所述獨立電流的強度的一或更多個和/或所述獨立電流之間的一或更多比例的閉環(huán)控制成為可能。有利地，晶片的不同部位處的等離子體特性可被獨立調(diào)整以滿足精密的處理要求。在一或更多實施方式中，為了控制功率發(fā)生器的輸出，等離子體處理系統(tǒng)可包括專用的電流強度傳感器，用以在總電流(或所供應(yīng)的電流)被分流器分割為多個獨立電流之前測量總電流的強度?？傠娏鞯膹姸葴y量結(jié)果可被用于控制功率發(fā)生器的輸出。專用的電流強度傳感器可以不同于為控制獨立電流和/或為控制所述獨立電流之間的比例而使用的電流強度傳感器。據(jù)此，功率發(fā)生器控制(或總電流控制)和電流比例控制(或獨立電流控制)可被分別實施，并且等離子體處理系統(tǒng)的該設(shè)計以及實施可被有利地簡化。在一或更多實施方式中，獨立電流中的至少一個電流的強度測量結(jié)果可被用來控制功率發(fā)生器的輸出。有利地，對用于測量總電流的強度的專用電流強度傳感器的需要可被消除，并且可節(jié)約相關(guān)的成本。在一或更多實施方式中，還可使用一或更多其他獨立電流的至少一個額外的強度測量結(jié)果來在控制功率發(fā)生器的輸出中提供冗余的反饋信息。有利地，可使執(zhí)行控制時的誤差減到最小。本發(fā)明的一或更多實施方式涉及用于在具有上面所討論的一或更多特征和一或更多優(yōu)點的等離子體處理系統(tǒng)中使用的電流控制機制。參考附圖和接下來的討論可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明包括電流控制機制100的等離子體處理系統(tǒng)190的剖面圖的示意圖。等離子體處理系統(tǒng)100可包括等離子體處理室，所述等離子體處理室可包括諸如室壁132、尖塔122、介電窗118等結(jié)構(gòu)部件用以容納等離子體(圖示為等離子體180)。在所述等離子體處理室內(nèi)部，等離子體處理系統(tǒng)100可包括卡盤 124(比如靜電卡盤)用以在等離子體處理過程中支撐晶片(圖示為晶片126)。等離子體處理系統(tǒng)100還可包括功率發(fā)生器102，比如射頻功率發(fā)生器或RF功率發(fā)生器。等離子體處理系統(tǒng)100還可包括設(shè)置于介電窗118之上、線圈外殼(enclosure) 120 之內(nèi)的線圈112，所述外殼120可被耦合到室壁132。線圈112可與功率發(fā)生器102電耦合， 且功率發(fā)生器102可啟動(power)由線圈112所傳導(dǎo)的電流168(例如，RF電流)以產(chǎn)生和/或保持等離子體180的至少一部分。功率發(fā)生器102還可啟動由一或更多額外線圈所傳導(dǎo)的一或更多電流以產(chǎn)生和/或保持等離子體180的不同部分。電流控制機制100可包括至少電流強度傳感器106(例如，RF電流強度傳感器)和控制器116。電流控制機制100可控制至少電流168(由線圈112傳導(dǎo))的強度，進而控制等離子體180的特性。電流強度傳感器106可被耦合到使線圈112與匹配網(wǎng)絡(luò)104耦合的進給線114(例如，RF進給線)，其中匹配網(wǎng)絡(luò)104被耦合于功率發(fā)生器102和線圈112之間以將電流168 提供給線圈112。電流強度傳感器106可測量供應(yīng)給線圈112的電流168的強度而無需測量所供應(yīng)的電流168的任何相位角。如在本發(fā)明的背景技術(shù)部分中所討論的，測量相位角通常會要求高精度、高成本的測量機械和/或會引起顯著的控制誤差。通過消除測量相位角的需要，本發(fā)明的實施方式可有利地使誤差減到最小并使成本降到最低。此外，對電流強度傳感器106的精度要求可以不需要很高，只要電流強度傳感器106的誤差穩(wěn)定，因為可在例如控制器116或比較器108處對校準(zhǔn)設(shè)計程式。有利地，與電流強度傳感器106有關(guān)的成本可被減到最小。由電流強度傳感器106所提供的電流強度測量結(jié)果178可被進給給比較器108，所述比較器108與電流強度傳感器106耦合。比較器108可比較電流強度測量結(jié)果178和設(shè)定值110(例如，RF電流強度設(shè)定值)以產(chǎn)生誤差信號176。耦合于比較器108和功率發(fā)生器102之間的控制器116可利用誤差信號176 (和/或電流強度測量結(jié)果178)來產(chǎn)生控制命令174(例如，功率控制命令)?？刂泼?74可被提供給功率發(fā)生器102以控制供應(yīng)給線圈112的電流168的強度。在一或更多實施方式中，由一或更多其他線圈所傳導(dǎo)的一或更多其他電流可以類似方式進行控制。相較于常規(guī)的開環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明的實施方式可提供用于控制由線圈112所傳導(dǎo)的電流168(以及由一或更多其他線圈所傳導(dǎo)的一或更多其他電流)的無需進行任何相位角測量的閉環(huán)控制。有利地，本發(fā)明的實施方式可恰當(dāng)?shù)乜刂频入x子體特性以用最低的成本滿足產(chǎn)量要求和/或功能規(guī)格。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明具有電流控制機制200的等離子體處理系統(tǒng)的功率系統(tǒng)280的電氣模型的示意圖。所述等離子體處理系統(tǒng)可包括一或更多結(jié)構(gòu)部件，比如等離子體處理室、卡盤和/或線圈外殼，該一或更多結(jié)構(gòu)部件類似于或不同于在圖1的實施例中所討論的等離子體處理室190中的一或更多部件。功率系統(tǒng)280可包括通過傳輸線204和匹配網(wǎng)絡(luò)206耦合到分流器觀8(例如， 功率分流器)的功率發(fā)生器202(例如，RF功率發(fā)生器)。分流器288可將所供應(yīng)的電流沈8(或總電流沈8)分流成多個獨立電流并且可將所述多個獨立電流提供給多個線圈(耦合到分流器觀8)用以保持等離子體的不同部分，從而進一步提升控制等離子體特性時的可控性和/或粒度。舉例來說，所述線圈可包括線圈274和線圈254。線圈274可傳導(dǎo)電流 272用以保持等離子體的第一部分(例如，中心部分)。線圈2M可傳導(dǎo)電流252用以保持等離子體的第二部分(例如，圍繞所述中心部分的邊沿部分)。電流272和電流252中的每一個可代表所供應(yīng)電流268的一部分。在一或更多實施方式中，功率系統(tǒng)280可包括傳導(dǎo)所供應(yīng)電流268的一或更多其他部分的一或更多其他線圈以便保持等離子體的一或更多其他部分，從而在處理晶片過程中提供控制等離子體特性的更好的粒度。等離子體的不同部分可處理晶片的不同部分。電流控制機制200可包括電流強度傳感器282 (例如，RF電流強度傳感器)和控制器M0，用以控制所供應(yīng)電流沈8(或總電流沈8)的強度。電流強度傳感器282可被耦合到位于功率發(fā)生器202和分流器288之間的連接線(或進給線)，以便測量所供應(yīng)電流 268的強度，從而提供電流強度測量結(jié)果278。電流控制機制200還可包括比較器222，以便利用電流強度測量結(jié)果278和設(shè)定值2M來產(chǎn)生誤差信號226。設(shè)定值2M可根據(jù)所供應(yīng)電流沈8的強度的規(guī)格而確定。比較器222可將誤差信號2 提供給控制器M0。控制器240可利用誤差信號2 (和/或強度測量結(jié)果278)來產(chǎn)生命令242 (例如，功率命令)。 控制器240可例如通過信號線244將命令242提供給功率發(fā)生器202，以便控制功率發(fā)生器 202，從而控制所供應(yīng)電流沈8的強度。電流強度傳感器282和控制器240的特征和優(yōu)點可類似于在圖1的實施例中所討論的電流強度傳感器106和控制器116的一或更多特征和一或更多優(yōu)點。舉例來說，電流強度傳感器282可測量僅僅電流強度而不測量任何相位角。有利地，與電流強度傳感器282 有關(guān)的成本可以低廉，并且可以避免與相位角測量有關(guān)的可能的誤差。電流控制機制200還可包括與線圈耦合的多個額外電流強度傳感器以及與所述額外電流強度傳感器耦合的額外控制器290 (或調(diào)節(jié)器四0)。所述額外電流強度傳感器和控制器290可與分流器288合作用以執(zhí)行具有提高了的(enhanced)粒度的等離子體控制。額外電流強度傳感器中的每一個可與所述線圈中的一個耦合，用以測量由每個獨立線圈所傳導(dǎo)的獨立電流。例如，電流強度傳感器270可與線圈274耦合，用以測量由線圈 274所傳導(dǎo)的電流272的強度；電流強度傳感器250可與線圈2M耦合，用以測量由線圈254 所傳導(dǎo)的電流252的強度。在一或更多實施方式中，可將一或更多其他電流強度傳感器與一或更多其他線圈耦合用以測量一或更多其他獨立電流的強度。電流強度傳感器可以不測量任何相位角；所以，與所述額外電流強度傳感器有關(guān)的成本可被減到最小?？刂破?90可利用由額外電流強度傳感器中的一或更多個所提供的一或更多電流強度測量結(jié)果、用一或更多電流強度測量結(jié)果得出的信息和/或電流比例設(shè)定值284來產(chǎn)生控制命令四2?？刂泼?92可被提供給分流器288用以控制所述獨立電流中的一或更多個電流的一或更多強度和/或用以控制所述獨立電流之間的一或更多比例。有利地， 晶片的不同部位的等離子體特性可被獨立地和/或相對地調(diào)整以滿足精密的處理要求。在功率系統(tǒng)280中，功率發(fā)生器控制(或總電流控制)可利用電流強度傳感器282 和控制器240來執(zhí)行；分流器控制(或獨立電流控制)可利用額外電流強度傳感器(例如， 電流強度傳感器270和電流強度傳感器250)、控制器290和分流器288來執(zhí)行。據(jù)此，功率發(fā)生器控制(或總電流控制)和電流比例控制(或獨立電流控制)可被單獨實施并單獨執(zhí)行，用以控制具有高級粒度的等離子體特性。有利地，功率系統(tǒng)觀0的所述設(shè)計、實施、操作以及維護可被簡化。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一或更多實施方式闡明具有電流控制機制300的等離子體處理系統(tǒng)的功率系統(tǒng)380的電氣模型的示意圖。所述等離子體處理系統(tǒng)可包括一或更多結(jié)構(gòu)部件，比如等離子體處理室、卡盤和/或線圈外殼，類似于或不同于在圖1的實施例中所討論的等離子體處理室190中的一或更多部件。功率系統(tǒng)380可包括通過傳輸線304和匹配網(wǎng)絡(luò)306耦合到分流器388(例如， 功率分流器)的功率發(fā)生器302(例如，RF功率發(fā)生器)。分流器388可將所供應(yīng)的電流 368(或總電流368)分流成多個獨立電流并且可將所述多個獨立電流提供給多個線圈(其耦合到分流器388)，用以保持等離子體的不同部分，從而進一步提升在控制等離子體特性時的可控性和/或粒度。舉例來說，所述線圈可包括線圈374和線圈354。線圈374可傳導(dǎo)電流372用以保持等離子體的第一部分(例如，中心部分)。線圈3M可傳導(dǎo)電流352用以保持等離子體的第二部分(例如，圍繞所述中心部分的邊沿部分)。在一或更多實施方式中，功率系統(tǒng)380可包括一或更多其他線圈用以保持等離子體的一或更多其他部分，從而在處理晶片過程中提供控制等離子體特性的更好的粒度。等離子體的不同部分可處理晶片的不同部分。電流控制機制300還可包括與線圈耦合的多個電流強度傳感器(例如，RF電流強度傳感器)、與所述電流強度傳感器中的至少一個耦合的控制器340以及與所述電流強度傳感器耦合的控制器390(或調(diào)節(jié)器390)?？刂破?40和所述電流強度傳感器中的至少一個可與功率發(fā)生器302合作，以控制所供應(yīng)的電流368的強度，從而從總體上控制等離子體處理室中的等離子體特性?？刂破?90和電流強度傳感器可與分流器388合作，以控制獨立電流的強度，從而控制晶片不同部位的具有提高了的粒度的等離子體特性。為了控制所供應(yīng)電流的強度，控制器340可與功率發(fā)生器302耦合并且與電流強度傳感器370(例如，RF電流強度傳感器)耦合。電流強度370與線圈374耦合用以測量電流372的強度，從而提供電流強度測量結(jié)果376。電流控制機制300可包括比較器322，以便利用電流強度測量結(jié)果376和設(shè)定值3M來產(chǎn)生誤差信號326。設(shè)定值3M可根據(jù)電流 372的強度的規(guī)格、所供應(yīng)電流368的強度的規(guī)格和/或電流372和所供應(yīng)電流368之間的指定關(guān)系來確定。比較器322可將誤差信號3 提供給控制器340。控制器340可利用誤差信號3 (和/或強度測量結(jié)果376)來產(chǎn)生命令342 (例如，功率命令)?？刂破?40可例如通過信號線344將命令342提供給功率發(fā)生器302，用以控制功率發(fā)生器302從而控制所供應(yīng)電流368的強度。電流強度傳感器370和控制器340的特征和優(yōu)點可類似于在圖1的實施例中所討論的電流強度傳感器106和控制器116的一或更多特征和一或更多優(yōu)點。舉例來說，電流強度傳感器370可測量僅僅電流強度而不測量任何相位角。有利地，與電流強度傳感器370 有關(guān)的成本可被降到最低，并且可以避免與相位角測量有關(guān)的可能的誤差。在一或更多實施方式中，可將控制器340和/或比較器322與一或更多額外電流強度傳感器耦合，所述一或更多額外電流強度傳感器與一或更多其他線圈相關(guān)聯(lián)，還可將一或更多其他獨立電流的一或更多額外強度測量結(jié)果用于控制功率發(fā)生器302的輸出和/ 總電流368的強度。利用冗余的反饋信息，校準(zhǔn)誤差和/或測量誤差可被降到最小。為了控制獨立電流的強度，控制器390可與分流器388耦合并且與電流強度傳感器耦合，且所述電流強度傳感器中的每一個可與至少一些線圈中的一個耦合。每個電流強度傳感器可測量由線圈所傳導(dǎo)的獨立電流的強度。例如，如前所述，電流強度傳感器370可與線圈374耦合用以測量由線圈374所傳導(dǎo)的電流372的強度以提供電流強度測量結(jié)果 376。如另一實施例，電流強度傳感器350可與線圈3M耦合用以測量由線圈3M所傳導(dǎo)的電流352的強度以提供電流強度測量結(jié)果356。在一或更多實施方式中，一或更多其他電流強度傳感器可與一或更多其他線圈耦合用以測量一或更多其他獨立電流的強度。電流強度傳感器可不測量任何相位角；所以，與電流強度傳感器相關(guān)的成本可被減到最小，并且可以防止與相位角測量相關(guān)的可能的誤差。在一或更多實施方式中，可以只有被選定的線圈與電流強度傳感器耦合。舉例來說，如果不需要電流強度測量結(jié)果356，則一或更多實施方式中可不包括電流強度傳感器350?？刂破?90可利用電流強度測量結(jié)果(例如，電流強度測量結(jié)果376和/或電流強度測量結(jié)果356)中的一或更多個測量結(jié)果、用所述電流強度測量結(jié)果中的一或更多個測量結(jié)果得出的信息、和/或電流比例設(shè)定值384來產(chǎn)生控制命令392。控制命令392可被提供給分流器388用以控制所述獨立電流中的一或更多個電流的一或更多強度和/或用以控制所述獨立電流之間的一或更多比例。有利地，晶片的不同部位的等離子體特性可被獨立地和/或相對地調(diào)整以滿足精密的處理要求。在功率系統(tǒng)380中，電流強度傳感器370(和/或電流強度測量結(jié)果376)可被用于功率發(fā)生器控制(或總電流控制)和分流器控制(或獨立電流控制)。相較于在圖2的實施例中所闡述的功率系統(tǒng)觀0，功率系統(tǒng)380可消除實施功率發(fā)生器控制時對專用電流強度傳感器的需要。有利地，與實施高級等離子體控制相關(guān)的成本可被降到最低。從前述可知，本發(fā)明的實施方式可在等離子體處理系統(tǒng)中使用一或更多電流強度傳感器以提供反饋信息，從而使得被供應(yīng)來保持等離子體的電流的閉環(huán)控制成為可能。有利地，等離子體的特性可被適當(dāng)?shù)乜刂埔詽M足產(chǎn)量要求和/或功能規(guī)格。通過閉環(huán)電流控制，本發(fā)明的實施方式可提供批次到批次的工藝可重復(fù)性和室到室的可重復(fù)性，消除了對常規(guī)等離子體處理系統(tǒng)所需的重新校準(zhǔn)和合格性重新獲取 (re-qualification)的需要。有利地，本發(fā)明的實施方式可使得生產(chǎn)能力的實質(zhì)提升和設(shè)備制造的成本的實質(zhì)節(jié)約成為可能。在實施閉環(huán)控制時，本發(fā)明的實施方式可使用低成本電流強度傳感器，消除了對測量相位角的、昂貴的、高精密度的測量機械的需要。有利地，本發(fā)明的實施方式可使與實施閉環(huán)等離子體特性控制有關(guān)的成本減到最小并且可防止與相位角測量相關(guān)的可能的誤差。本發(fā)明的實施方式可包括分流器和控制機制用以控制用來保持等離子體的不同部分的獨立電流。有利地，被處理的晶片的不同部位處的等離子體的特性可被獨立調(diào)整以滿足精密的處理要求。本發(fā)明的實施方式可在等離子體處理系統(tǒng)中分開功率發(fā)生器控制(總電流控制) 和電流比例控制(或獨立電流控制)。有利地，等離子體處理系統(tǒng)的該設(shè)計以及實施可被簡化。本發(fā)明的實施方式可利用電流強度傳感器的相同的測量結(jié)果來實施等離子體處理系統(tǒng)中的功率發(fā)生器控制和電流比例控制。有利地，等離子體處理系統(tǒng)中所需的電流強度傳感器的數(shù)量可被減到最小，并且可以節(jié)約相關(guān)的成本。 雖然本發(fā)明以若干實施方式的形式進行描述，但其變化方式、置換方式和等同方式也落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)注意的是，實施本發(fā)明的方法和裝置有許多替代方式。此外，本發(fā)明的實施方式可在其他應(yīng)用中發(fā)揮效用。本文提供的摘要部分是為了方便起見，且受字數(shù)限制，相應(yīng)地，撰寫摘要部分是為了閱讀方便，而不應(yīng)將摘要部分用于限制權(quán)利要求書的保護范圍。所以，意思是下面所附的權(quán)利要求書可被理解為包括落在本發(fā)明的真實精神和范圍之內(nèi)的所有這樣的變化方式、置換方式和等同方式。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生等離子體以處理至少晶片的等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)包括第一線圈，用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第一部分的第一電流；與所述第一線圈耦合的第一電流強度傳感器，用以測量所供應(yīng)的電流的強度以提供第一強度測量結(jié)果，而無需測量所述所供應(yīng)的電流的任何相位角，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流或用于提供多個電流的總電流，如果所述所供應(yīng)的電流是所述總電流，則所述多個電流包括所述第一電流；以及與所述第一電流強度傳感器耦合的第一控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者而無需利用與任何相位角測量有關(guān)的信息來產(chǎn)生第一命令，并且用以提供所述第一命令以控制所述所供應(yīng)的電流的強度和所述總電流的強度中的至少一者。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器；以及第二線圈，用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第二部分的第二電流，所述第二線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器，所述第二電流在所述多個電流之中， 所述所供應(yīng)的電流是所述總電流。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括第二電流強度傳感器，用以測量所述第一電流的強度以提供第二強度測量結(jié)果，所述第一線圈耦合到所述第二電流強度傳感器；第三電流強度傳感器，用以測量所述第二電流的強度以提供第三強度測量結(jié)果，所述第二線圈耦合到所述第二電流強度傳感器；以及與所述第二電流強度傳感器耦合并與所述第三電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第二強度測量結(jié)果、所述第三強度測量結(jié)果、用所述第二強度測量結(jié)果得出的信息和用所述第三強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器用以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述第二控制器產(chǎn)生第二命令，無需使用任何相位角測量。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器；以及成組的線圈，用以傳導(dǎo)用于保持除了所述等離子體的所述第一部分外的所述等離子體的至少成組的部分的成組電流，所述成組的線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器，所述成組電流在所述多個電流之中，所述所供應(yīng)的電流是所述總電流，所述成組的線圈包括至少兩個線圈。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括第二電流強度傳感器，用以測量所述第一電流的強度以提供第二強度測量結(jié)果，所述第一線圈通過所述第二電流強度傳感器耦合到所述分流器；成組的電流強度傳感器，所述成組的電流強度傳感器用于測量所述成組電流的強度以提供成組的強度測量結(jié)果，所述成組的強度測量結(jié)果中的每一個都與所述成組電流中的一個相關(guān)，所述成組的線圈中的每一個耦合到所述成組的電流強度傳感器中的一個；以及與所述第二電流強度傳感器耦合并與所述成組的電流強度傳感器耦合的第二控制器， 用以利用所述第二強度測量結(jié)果、所述成組的強度測量結(jié)果中的至少一個、用所述第二強度測量結(jié)果得出的信息和用所述成組的強度測量結(jié)果中的所述至少一個得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器用以控制所述第一電流的強度和所述成組電流的一或多個強度中的至少一者。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈與所述分流器耦合，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流；以及第二線圈，用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第二部分的第二電流，所述第二線圈耦合到所述分流器，所述第二電流在所述多個電流之中。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括與所述第一電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
10.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括第二電流強度傳感器，用以測量所述第二電流的強度以提供第二強度測量結(jié)果，所述第二線圈耦合到所述第二電流強度傳感器；以及與所述第一電流強度傳感器耦合并與所述第二電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果、所述第二強度測量結(jié)果、用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息和用所述第二強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器進一步與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器用以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
11.如權(quán)利要求10所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述第二控制器產(chǎn)生第二命令，無需使用任何相位角測量。
12.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括用以分流所述總電流的分流器，所述第一線圈耦合到所述分流器，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流；以及成組的線圈，用以傳導(dǎo)用于保持除了所述等離子體的所述第一部分外的所述等離子體的至少成組的部分的成組電流，所述成組的線圈耦合到所述分流器，所述成組電流在所述多個電流之中，所述成組的線圈包括至少兩個線圈。
13.如權(quán)利要求12所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括與所述第一電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述成組電流的一或多個強度中的至少 “"者 ο
14.如權(quán)利要求12所述的等離子體處理系統(tǒng)，進一步包括成組的電流強度傳感器，用以測量所述成組電流的強度以提供成組的強度測量結(jié)果， 所述成組的線圈中的每一個耦合到所述成組的電流強度傳感器中的一個；以及與所述第一電流強度傳感器耦合并與所述成組的電流強度傳感器耦合的第二控制器， 用以利用所述第一強度測量結(jié)果、所述成組的強度測量結(jié)果中的至少一個、用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息和用所述成組的強度測量結(jié)果中的所述至少一個得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述成組電流的一或多個強度中的至少一者。
15.用于在等離子體處理系統(tǒng)中執(zhí)行電流控制的機制，所述等離子體處理系統(tǒng)包括至少第一線圈用以傳導(dǎo)用于保持等離子體的至少第一部分的第一電流，所述機制包括與所述第一線圈耦合的第一電流強度傳感器，用以測量所供應(yīng)的電流的強度以提供第一強度測量結(jié)果，而無需測量所述所供應(yīng)的電流的任何相位角，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流或用于提供多個電流的總電流，如果所述所供應(yīng)的電流是所述總電流，則所述多個電流包括所述第一電流；以及與所述電流強度傳感器耦合的第一控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者而無需利用與任何相位角測量有關(guān)的信息來產(chǎn)生第一命令，并且用以提供所述第一命令以控制所述所供應(yīng)的電流的強度和所述總電流的強度中的至少一者。
16.如權(quán)利要求15所述的機制，其中所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流。
17.如權(quán)利要求15所述的機制，其中所述等離子體處理系統(tǒng)進一步包括至少第二線圈用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第二部分的第二電流，所述機制進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器，所述第二線圈通過所述分流器耦合到所述第一電流強度傳感器，所述第二電流在所述多個電流之中，所述所供應(yīng)的電流是所述總電流；第二電流強度傳感器，用以測量所述第一電流的強度以提供第二強度測量結(jié)果，所述第一線圈耦合到所述第二電流強度傳感器；第三電流強度傳感器，用以測量所述第二電流的強度以提供第三強度測量結(jié)果，所述第二線圈耦合到所述第二電流強度傳感器；以及與所述第二電流強度傳感器耦合并與所述第三電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第二強度測量結(jié)果、所述第三強度測量結(jié)果、用所述第二強度測量結(jié)果得出的信息和用所述第三強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
18.如權(quán)利要求17所述的機制，其中所述第二控制器產(chǎn)生所述第二命令無需使用任何相位角測量。
19.如權(quán)利要求15所述的機制，其中所述等離子體處理系統(tǒng)進一步包括至少第二線圈用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第二部分的第二電流，所述機制進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈與所述分流器耦合，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流，所述第二線圈耦合到所述分流器，所述第二電流在所述多個電流之中；以及與所述第一電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果和用所述第一強度測量結(jié)果得出的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
20.如權(quán)利要求15所述的機制，其中所述等離子體處理系統(tǒng)進一步包括至少第二線圈用以傳導(dǎo)用于保持所述等離子體的至少第二部分的第二電流，所述機制進一步包括用以分流所述所供應(yīng)的電流的分流器，所述第一線圈與所述分流器耦合，所述所供應(yīng)的電流是所述第一電流，所述第二線圈耦合到所述分流器，所述第二電流在所述多個電流之中；第二電流強度傳感器，用以測量所述第二電流的強度以提供第二強度測量結(jié)果，所述第二線圈耦合到所述分流器；以及與所述第一電流強度傳感器耦合并與所述第二電流強度傳感器耦合的第二控制器，用以利用所述第一強度測量結(jié)果、所述第二強度測量結(jié)果、與所述第一強度測量結(jié)果有關(guān)的信息和與所述第二強度測量結(jié)果有關(guān)的信息中的至少一者來產(chǎn)生第二命令，所述第二控制器進一步與所述分流器耦合用以將所述第二命令提供給所述分流器以控制所述第一電流的強度和所述第二電流的強度中的至少一者。
全文摘要
用于產(chǎn)生等離子體以處理至少晶片的等離子體處理系統(tǒng)。所述等離子體處理系統(tǒng)包括線圈，用以傳導(dǎo)用于保持等離子體的至少一部分的電流。所述等離子體處理系統(tǒng)還包括與所述線圈耦合的傳感器，用以測量所供應(yīng)的電流的強度以提供強度測量結(jié)果，而無需測量所供應(yīng)的電流的任何相位角。所述所供應(yīng)的電流是所述電流或用于提供多個電流(例如，包括所述電流)的總電流。所述等離子體處理系統(tǒng)還包括與所述傳感器耦合的控制器，用以利用所述強度測量結(jié)果和/或用所述強度測量結(jié)果得出的信息而無需利用與相位角測量有關(guān)的信息來產(chǎn)生命令，并且用以提供所述命令以控制所述所供應(yīng)的電流的強度和/或所述總電流的強度。
文檔編號H03H7/40GK102577631SQ201080043983
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者亞瑟·薩托, 尼爾·馬丁·保羅·本杰明, 諾曼·威廉姆斯, 賽義德·賈法·雅法良-特哈妮, 龍茂林 申請人:朗姆研究公司