[發明專利]通用非侵入式室阻抗測量系統及相關方法

有效

• 申請號: 201711236544.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108122724B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 劉金逸;大衛·謝弗;丹·瑪羅爾
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/244
• 分類號: H01J37/244;G01R27/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

本發明涉及通用非侵入式室阻抗測量系統及相關方法。公開了一種用于測量等離子體處理室的阻抗的系統。該系統包括射頻信號發生器，所述射頻信號發生器被配置為基于頻率設定點輸出射頻信號并提供射頻信號的實際頻率的指示，其中實際頻率可以不同于頻率設定點。該系統包括阻抗控制模塊，所述阻抗控制模塊包括至少一個可變阻抗控制裝置。由射頻信號發生器輸出的射頻信號的實際頻率與頻率設定點之間的差異部分地取決于至少一個可變阻抗控制裝置的設置，并且部分地取決于等離子體處理室的阻抗。該系統包括被配置為與等離子體處理室的射頻信號供應線連接的連接器。阻抗控制模塊連接在射頻信號發生器和連接器之間。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造。

背景技術

許多現代半導體芯片制造工藝包括產生等離子體，來源于該等離子體的離子和/或自由基成分用于直接或間接影響暴露于等離子體的襯底表面上的變化。例如，可以使用各種基于等離子體的工藝來從襯底表面蝕刻材料，將材料沉積到襯底表面上，或者修改已經存在于襯底表面上的材料。等離子體通常通過將射頻(RF)功率施加到受控環境中的工藝氣體而產生，使得工藝氣體被激勵并轉變成期望的等離子體。等離子體的特性受許多工藝參數影響，工藝參數包括但不限于：工藝氣體的材料組成、工藝氣體的流量、等離子體產生區和周圍結構的幾何特征、工藝氣體和周圍材料的溫度、施加的RF功率的頻率、以及所施加的RF功率的大小等。因此，有意義的是理解、監控和/或控制可能影響所產生的等離子體的特性的一些工藝參數，特別是關于RF功率到等離子體產生區域的輸送。正是在這種情況下產生本發明。

發明內容

在示例實施方式中，公開了一種用于測量等離子體處理室的阻抗的系統。該系統包括被配置為基于頻率設定點輸出射頻信號的射頻信號發生器。所述射頻信號發生器被配置為提供由所述射頻信號發生器輸出的所述射頻信號的實際頻率的指示。所述實際頻率可以與所述頻率設定點不同。所述系統還包括：阻抗控制模塊，其包括至少一個可變阻抗控制裝置。由所述射頻信號發生器輸出的所述射頻信號的所述實際頻率與所述頻率設定點之間的差異部分地取決于所述至少一個可變阻抗控制裝置的設置，并且部分地取決于所述等離子體處理室的所述阻抗。所述系統還包括被配置為與所述等離子體處理室的射頻信號供應線連接的連接器。所述阻抗控制模塊連接在所述射頻信號發生器和所述連接器之間。

在示例性實施方式中，公開了一種用于測量等離子體處理室的阻抗的方法。所述方法包括將阻抗測量系統連接到等離子體處理室的射頻信號供應線。所述方法還包括操作主射頻信號發生器以傳輸一個或多個射頻信號通過主匹配電路并通過所述等離子體處理室的所述射頻信號供應線，以在所述等離子體處理室內產生等離子體。該方法還包括：操作所述阻抗測量系統，以基于頻率設定點產生射頻信號并傳輸該射頻信號通過阻抗控制模塊到達所述等離子體處理室的所述射頻信號供應線。所述阻抗測量系統與所述主射頻信號發生器和所述主匹配電路分開且獨立地操作。所述阻抗測量系統操作以產生和傳輸所述射頻信號，而不干擾所述等離子體處理室內的所述等離子體的產生。該方法還包括操作所述阻抗測量系統以確定由所述阻抗測量系統產生并傳輸的所述射頻信號的實際頻率。所述實際頻率可以不同于所述頻率設定點。由所述射頻信號發生器產生的所述射頻信號的所述實際頻率與所述頻率設定點之間的差異部分地取決于所述阻抗控制模塊的設置，并且部分地取決于所述等離子體處理室的阻抗。該方法還包括操作所述阻抗測量系統以確定所述等離子體處理室的與由所述阻抗測量系統產生并傳輸的所述射頻信號的所述實際頻率對應的阻抗。經確定的所述阻抗對應于在所述等離子體處理室內產生所述等離子體期間所述等離子體處理室的所述阻抗。