CN105006419B - 使用模型确定等离子体系统的rf 传输系统中故障的位置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用模型确定在等离子体系统的RF传输系统的故障的位置。用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法包括表征RF传输系统以及选择所述RF传输系统的区段中的一个作为初始选定区段。可以在所表征的所述RF传输系统中测量所述初始选定区段的输出。传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型以及在所述RF传输系统的所产生的RF模型中确定偏转点。
Description
技术领域
本发明涉及使用RF传输系统模型以定位在等离子体系统中的RF传输系统中的故障。
背景技术
在基于等离子体的系统中，在等离子体室内产生等离子体以在晶片上执行各种操作，例如，蚀刻、清洁、沉积等。对等离子体进行监测和控制，从而控制各种操作的执行。例如，通过监测等离子体的电压来监测等离子体，并通过控制提供给等离子体室的射频(RF)功率的量来控制等离子体。
然而，使用电压监测和控制操作的执行可能无法提供满意的结果。此外，电压的监测可能是昂贵和费时的操作。
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
本公开的实施方式提供了用于使用模型以确定在等离子体系统中的RF传输系统中的故障的位置的装置、方法和计算机程序。应当理解，本发明的实施方式能以多种方式实现，例如，以工艺、装置、系统、一件硬件、或者计算机可读介质上的方法来实现。下面描述若干实施方式。
一种实施方式提供了一种用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法，该方法包括：表征所述RF传输系统以及选择所述RF传输系统的区段中的一个作为初始选定区段。可以在所表征的所述RF传输系统中测量所述初始选定区段的输出。传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型以及确定在所述RF传输系统的所产生的RF模型(resulting RF model)中的偏转点。
可以确定故障是定位在对应于所述偏转点的区段内。所述基线RF模型可以是基于在所述RF传输线中定义的电路部件的，所述基线RF模型具有输入和输出。替代地，所述基线RF模型可以是基于在所述RF传输线中定义的电气部件的，所述基线RF模型具有输入和输出。所述RF传输线的电气部件可以包括电容器、电感器、或它们的组合，所述RF模型包括一个或多个元件，其中，所述RF模型的所述元件与所述RF传输线的所述电气部件具有相似的特征。
根据权利要求1所述的方法，其中所述基线RF模型可以包括：RF传输线的模型；阻抗匹配电路的模型，所述RF传输线耦合在RF发生器的输出和所述阻抗匹配电路的输入之间；耦合到所述阻抗匹配电路的所述输出的RF隧道模型；RF带模型，所述RF隧道模型与所述RF带模型耦合；以及静电卡盘模型，其具有耦合到所述RF带的输入。所述静电卡盘可以被包括在等离子体处理室内。所述RF传输系统被包括在等离子体处理系统内。
表征所述RF传输系统可以包括：施加表征配方至在处理室中处理的成组晶片以及在所述多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述区段的至少一个输出的至少一个参数。
所述基线RF模型可以是理想的RF传输系统的理想的RF模型。替代地，所述基线RF模型可以是在已知所述RF传输系统运行正常时产生的所述RF传输系统的RF模型。产生所述RF传输系统的所述基线RF模型可以包括施加表征配方至在处理室中处理的第二多个晶片；在所述第二成组的晶片的处理过程中测量多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；以及将所测得的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的多个区段中的选定的至少一个区段的预测值比较。
另一实施方式提供了一种等离子体系统，其包括：等离子体处理室；耦合到所述等离子体处理室的RF输入的RF传输系统；具有耦合到所述RF传输系统的输出的RF发生器；以及耦合到所述RF发生器和所述等离子体处理室的控制器。所述控制器包括在计算机可读介质上的逻辑，所述逻辑是能执行的以用于通过选择多个区段中的一个区段并将所选定的所述区段的测得的输出传播通过所述RF传输系统的基线RF模型来确定所述RF传输系统中的故障。
还有一实施方式提供了一种用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法，其包括产生所述RF传输系统的基线RF模型，产生所述RF传输系统的基线RF模型包括：施加表征配方至在处理室中处理的第一成组的晶片；在所述第一成组的晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；以及将所测得的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的多个区段中的选定的至少一个区段的预测值比较。将运行失灵的RF传输系统表征第二次。选择作为初始选定区段的区段以及在所表征的运行失灵的RF传输系统中测量所述初始选定区段的输出。传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型以确定所述RF传输系统的所产生的RF模型中的偏转点以及指出对应于所述偏转点的区段的故障。
根据接下来的详细描述，结合附图，其它方面会变得显而易见。
附图说明
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。
图1是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在阻抗匹配模型的输出位置的、在射频(RF)传输模型中的部分的输出位置的以及在静电卡盘(ESC)模型的输出位置的变量的系统的框图。
图2是根据本公开中所描述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。
图3A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其用于图解阻抗匹配电路。
图3B是根据本公开中所描述的实施方式的阻抗匹配模型的电路图。
图4是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解RF传输线。
图5A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其用于图解RF传输线的电路模型。
图5B是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解RF传输模型的隧道和带(strap)模型。
图5C是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解隧道和带(strap)模型。
图6是根据本公开中所描述的实施方式的电路的图形，其用于图解圆柱形和ESC模型。
图7是根据本公开中所描述的实施方式的包括滤波器的用来确定变量的等离子体系统的框图。
图8A是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解提高变量的精度的滤波器的模型。
图8B是根据本公开中所描述的实施方式的系统的图形，其用于图解滤波器的模型。
图9是根据本公开中所描述的实施方式的用于利用电流和电压探针来测量在图1的系统的RF发生器的输出位置的变量的系统的框图。
图10是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其中电流和电压探针和通信设备位于RF发生器的外面。
图11是根据本公开中所描述的实施方式的系统的框图，其中使用了利用图1的系统确定的变量的值。
图12A是根据本公开中所描述的实施方式的图解当x MHz RF发生器开通(on)时在通过使用探针在图1的系统内的节点位置测得的变量和利用图2的方法确定的变量之间的相关性的图形。
图12B是根据本公开中所描述的实施方式的图解当y MHz RF发生器开通时在通过使用探针在图1的系统内的节点位置测得的变量和利用图2的方法确定的变量之间的相关性的图形。
图12C是根据本公开中所描述的实施方式的图解当z MHz RF发生器开通时在通过使用探针在图1的系统内的节点位置测得的变量和利用图2的方法确定的变量之间的相关性的图形。
图13是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定阻抗匹配模型的、RF传输模型的、或ESC模型的模型节点位置的晶片偏置的方法的流程图。
图14是根据本公开中所描述的实施方式的图解用于生成晶片偏置的晶片偏置发生器的状态图。
图15是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定沿着阻抗匹配的模型和ESC的模型之间的路径的某点处的晶片偏置的方法的流程图。
图16是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在模型的节点位置的晶片偏置的系统的框图。
图17是根据本公开中所描述的实施方式的用于确定在系统的模型节点位置的晶片偏置的方法的流程图。
图18是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解不是通过使用电压探针而是通过使用图13、图15、或图17的方法来确定晶片偏置的优点的系统的框图。
图19A是根据本公开中所描述的实施方式的图解当y和z MHz RF发生器开通时在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
图19B是根据本公开中所描述的实施方式的图解当x和z MHz RF发生器开通时在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
图19C是根据本公开中所描述的实施方式的图解当x和y MHz RF发生器开通时在使用电压探针在图1的等离子体系统的节点位置测得的变量和利用图2、13、15、或17的方法确定的在相应的模型节点输出处的变量之间的相关性的图形的实施方式。
图20A是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置(wired wafer bias)、利用图13、15、或17的方法确定的模型晶片偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20B是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当y MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20C是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当z MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20D是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x和yMHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20E是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x和z MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20F是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当y和z MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图20G是根据本公开中所描述的实施方式的用于图解当x、y和z MHz RF发生器开通时，在利用传感器工具测得的有线晶片偏置、利用图13、15、或17的方法确定的模型偏置和该模型偏置中的误差之间的相关性的图形。
图21是根据本公开中所描述的实施方式的图1的系统的主机系统的框图。
图22是根据本公开中所描述的实施方式的RF传输系统的框图。
图23是根据本公开中所描述的实施方式的RF传输系统的RF传输模型的精度图。
图24是根据本公开中所描述的实施方式的运行失灵的RF传输系统的测得的RF输出的示例曲线图。
图25是根据本公开中所描述的实施方式的图解排除运行失灵的RF传输系统的故障时执行的方法操作的流程图。
图26是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统上的校准配方的处理过程中RF发生器的受监控输出的图形。
图27是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统上的校准配方的处理过程中RF馈电器第三部分(例如圆柱形RF馈电器)的受监控输出的图形。
图28是根据本公开中所描述的实施方式的、运行失灵的RF传输系统的圆柱形RF馈电器部分的示图。
具体实施方式
下列实施方式描述了用于使用模型确定等离子体系统中的RF传输系统的故障的位置的系统和方法。显而易见，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使这些实施方式难以理解。
图1是用于确定在阻抗匹配模型104的输出位置的、在RF传输模型161的部分173的输出(例如，模型节点N1m)位置的、以及在静电卡盘(ESC)模型125的输出(例如，模型节点N6m)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。变量的例子包括复电压、复电流、复电压和电流、复功率、晶片偏置等。RF传输线113具有输出，例如节点N2。电压和电流(VI)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和例如，第一复电压和电流。应当注意，Vx代表电压幅值，Ix代表电流幅值，而代表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。
此外，电压和电流探针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和应当注意，Vy代表电压幅值，Iy代表电流幅值，而代表Vy和Iy之间的相位。
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。
x MHz的示例包括2MHz、27MHz和60MHz。y MHz的示例包括2MHz、27MHz和60MHz。xMHz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，yMHz是60MHz。
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。在该图示中，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。
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yMHz 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。
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N1)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柱体耦合到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，例如柱体等。
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ESC 177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ESC 177的对面并面向ESC 177。工件131，例如半导体晶片等，被支撑在ESC177的上表面183上。上表面183包括ESC177的输出N6。工件131被放置在输出N6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、平板式计算机、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。
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O2。工艺气体的其它示例包括含氟气体，例如四氟甲烷(CF4)、六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)等。上电极179接地。ESC 177经由阻抗匹配电路114耦合到x MHz RF发生器和yMHz RF发生器。
当工艺气体被供应到上电极179和ESC 177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ESC 177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。
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ESC 177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ESC 177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。
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被提供给主机系统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。
主机系统130的示例包括计算机，例如台式机、笔记本电脑、平板式计算机，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。
阻抗匹配模型104被存储在存储HU 162内。阻抗匹配模型104具有与阻抗匹配电路114的特征相似的特征，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，且该电容器和/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。
作为一个例子，阻抗匹配电路114包括一或多个电气部件而阻抗匹配模型104包括阻抗匹配电路114的设计，例如计算机生成的模型。计算机生成的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部件(例如电容器、电感器等)以电气部件彼此耦合的模型和方式(例如串联、并联等)被包括有关的信号。作为另一个例子，阻抗匹配电路114包括硬件电气部件以及所述电气部件之间的硬件连接而阻抗匹配模型104包括硬件电气部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。此处所使用的电气部件可包括电阻器，电容器，电感器，电阻器之间的连接件，电感器之间的连接件，电容器之间的连接件，和/或电阻器、电感器和电容器的组合之间的连接件。
类似地，缆线模型163与缆线150具有相似的特征，而缆线模型165与缆线152具有相似的特征。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的计算机生成的模型而缆线模型165是缆线152的计算机生成的模型。
类似地，RF传输模型161与RF传输线113具有相似的特征。例如，RF传输模型161具有与RF传输线113中的电阻器、电容器和/或电感器数量相同的电阻器、电容器和/或电感器，且所述电阻器、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包括一个或多个电气部件而RF传输模型161包括RF传输线113的设计，例如计算机生成的模型。
在一些实施方式中，RF传输模型161是涉及元件(例如电容器、电感器、电阻器、它们的组合等)的特征(例如，电容、电阻、电感、它们的组合等)的运算的以及涉及确定这些元件之间的连接(例如串联、并联等)的计算机生成的阻抗变换。
基于经由缆线191从VI探针110接收的复电压和电流以及在阻抗匹配模型104内的诸如电感器、电容器等元件的诸如电容、电感等特征，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和例如第二复电压和电流。在模型节点N4m处的复电压和电流被存储在存储HU 162和/或主机系统130的另一存储HU中，例如光盘、闪存等。复V、I和包括电压幅值V、电流幅值I以及所述电压和电流之间的相位
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。
RF传输模型161包括一个部分173、另一部分197和输出N2m，输出N2m通过ESC模型125与模型节点N6m耦合。ESC模型125是ESC 177的模型。例如，ESC模型125具有与ESC 177的特征相似的特征。例如，ESC模型125具有与ESC 177的电感、电容、电阻、或它们的组合相同的电感、电容、电阻、或它们的组合。
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173具有与部分169的特征相似的特征，而部分197具有与部分195的特征相似的特征。
基于在模型节点N4m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N1m)位置的复电压和电流V、I和例如第三复电压和电流。在模型节点N1m处确定的复电压和电流被存储在主机系统130的存储HU162和/或另一存储HU(例如光盘、闪存等)中。
在若干实施方式中，代替确定第三复电压和电流或者附加于确定第三复电压和电流，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征计算在部分173内的点(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
在各种实施方式中，代替确定第三复电压和电流或者附加于确定第三复电压和电流，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内的点之间的元件的特征计算在部分197内的点(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
还应当注意，在一些实施方式中，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的元件的特征、以及阻抗匹配模型104的特征计算在阻抗匹配模型104的输出位置的复电压和电流。
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)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。
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)的处理器执行。在操作106中，从存储HU 162(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，从电压和电流探针110(图1)接收第一复电压和电流是确定的。作为另一个例子，基于电压和电流探针110的存储在存储HU 162(图1)中的同一性(identity)，第一复电压和电流与所述同一性相关联是确定的。
进一步，在操作107中，基于阻抗匹配电路114(图1)的电气部件生成阻抗匹配模型104(图1)。例如，阻抗匹配电路114的电气部件之间的连接和所述电气部件的特征经由与主机系统130耦合的输入硬件单元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征的基础上，处理器生成具有与阻抗匹配电路114的电气部件的特征相同的特征的元件并在具有与所述电气部件之间的连接相同的连接的所述元件之间生成连接。
阻抗匹配模型104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HU 162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。
在操作116中，将第一复电压和电流从阻抗匹配模型104的输入(例如节点N3m(图1))传送通过阻抗匹配模型104(图1)的一个或多个元件到达阻抗匹配模型104的输出(例如节点N4m(图1))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发生器是开通的(例如运行的、接通的、耦合到诸如例如等离子体系统126的阻抗匹配电路104之类的设备等)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Vx1、Ix1和例如中间复电压和电流，其包括电压幅值Vx1、电流幅值Ix1以及该复电压和电流之间的相位此外，基于复电压和电流Vx1、Ix1和以及基于电感器L3的电感确定在节点257处的复电压和电流Vx2、Ix2和复电压和电流Vx2、Ix2和包括电压幅值Vx2、电流幅值Ix2以及该电压和电流之间的相位当27MHz RF发生器和60MHz RF发生器是关闭的(例如处于非运行状态、断电的、与阻抗匹配电路104解耦等)时，复电压和电流V2、I2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N4m(图1))的示例。复电压和电流V2、I2和基于复电压和电流Vx2、Ix2和以及基于电感器L2的电感进行确定。复电压和电流V2、I2和包括电压幅值V2、电流幅值I2以及该电压和电流之间的相位
类似地，当27MHz RF发生器是开通的而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、I27和基于在节点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的特征进行确定。复电压和电流V27、I27和包括电压幅值V27、电流幅值I27以及该电压和电流之间的相位在节点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发生器二者均是开通的而60MHz RF发生器是关闭的时，复电压和电流V2、I2、V27、I27和是第二复电压和电流的示例。此外，类似地，当60MHz RF发生器是开通的而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、I60和基于在节点265处所接收的复电压和电流以及电感器LPF1、电容器C1、电容器C2、电感器L4、电容器269和电感器L1的特征进行确定。复电压和电流V60、I60和包括电压幅值V60、电流幅值I60以及该电压和电流之间的相位当2MHz、27MHz和60MHz RF发生器都是开通的时，复电压和电流V2、I2、V27、I27、V60、I60和是第二复电压和电流的示例。
在操作117中，基于RF传输线113(图1)的电气部件生成RF传输模型161(图1)。例如，RF传输线113的电气部件之间的连接和所述电气部件的特征经由与主机系统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征的基础上，处理器生成具有与RF传输线113的电气部件的特征相同的特征的元件并在所述元件之间生成与所述电气部件之间的连接相同的连接。
在操作119中，将第二复电压和电流从RF传输模型161的输入传送通过RF传输模型部分173的一或多个元件到达RF传输模型部分173的输出(例如模型节点N1m(图1))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2MHz RF发生器是开通的而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、I2和(图3B)确定在节点293(例如中间节点)处的复电压和电流Vx4、Ix4和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和输出297是部分173(图1)的输出(例如模型节点N1m(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发生器是开通的而27和60MHz RF发生器是关闭的时，复电压和电流V21、I21和被确定为在输出297处的第三复电压和电流。
类似地，当27MHz RF发生器是开通的而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、I271和基于在输出259处的复电压和电流V27、I27和(图3B)以及电感器Ltunnel、电容器Ctunnel和电感器Lstrap的特征进行确定。当2MHz和27MHz RF发生器二者均是开通的而60MHz RF发生器是关闭的时，复电压和电流V21、I21、V271、I271和是第三复电压和电流的示例。
此外，类似地，当60MHz RF发生器开通而2和27MHz RF发生器断电时，在输出297处的复电压和电流V601、I601和基于在节点259处所接收的复电压以及电流V60、I60和(图3B)和电感器Ltunnel、电容器Ctunnel和电感器Lstrap的特征进行确定。当2MHz、27MHz和60MHz RF发生器均是开通的时，复电压和电流V21、I21、V271、I271、V601、I601和是第三复电压和电流的示例。方法102在操作119之后结束。
图3A是系统123的实施方式的框图，其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包括电气部件之间的串联连接和/或电气部件之间的并联连接。
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C1至C9的电容器，具有LPF1、LPF2、以及L1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/或电容器能以串联和/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中所示电容器和/或电感器数量不同的电容器和/或电感器。
图4是系统178的实施方式的图形，其用于图解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190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181被固定(bolt)到阻抗匹配电路114。在一实施方式中，RF传输线181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181连接到阻抗匹配电路114。
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。包括射频杆199的支撑件146是部分195(图1)的示例。在一实施方式中，柱体148、RF杆142、RF带144、支撑件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连接到等离子体室的ESC 177。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ESC 177。
在一实施方式中，ESC 177包括加热元件和在该加热元件的顶部上的电极。在一实施方式中，ESC 177包括加热元件和下电极。在一实施方式中，ESC 177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ESC 177的下电极。
图5A是系统171的实施方式的框图，其用于图解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。
图5B是电路180的实施方式的图形，其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。
在一实施方式中，隧道和带模型210包括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包括一电容器与另一电容器耦合、电感器与电容器耦合、和/或一电感器与另一电感器耦合的任何方式(例如串联、并联等)。
图5C是电路300的实施方式的图形，其用于图解隧道和带模型302，隧道和带模型302是RF传输线模型161(图1)的部分173(图1)的示例。隧道和带模型302经由输出259耦合到阻抗匹配模型172。隧道和带模型302包括有20纳亨(NH)电感的电感器和具有15皮法(pF)、31pF、15.5pF和18.5pF电容的电容器。隧道和带模型302经由节点304耦合到RF柱体，RF柱体耦合到ESC177(图1)。射频柱体是部分195(图1)的一个示例。
应当注意，在一些实施方式中，隧道和带模型302的电感器和电容器具有其它值。例如，20nH电感器具有范围介于15和20nH之间的或介于20和25nH之间的电感。作为另一例子，隧道和带模型302的电感器中的两个或更多个有不同电感。作为又一个例子，15pF电容器具有范围介于电容8pF和25pF之间的电容，31pF电容器具有范围介于15pF和45pF之间的电容，15.5pF电容器具有范围介于9pF和20pF之间的电容，并且18.5pF电容器具有范围介于10pF和27pF之间的电容。
在各种实施方式中，任何数量的电感器包括在隧道和带模型302中以及任意数量的电容器包括在隧道和带模型302中。
图6是用来图解柱体和ESC模型312的电路310的一个实施方式的示意图，柱体和ESC模型312是电感器314和电容器316的组合。柱体和ESC模型312包括柱体模型和ESC模型，ESC模型是ESC模型125(图1)的示例。柱体模型是RF传输模型161(图1)的部分197(图1)的示例。柱体和ESC模型312具有与部分195和ESC 177(图1)的组合的特征类似的特征。例如，柱体和ESC模型312具有与部分195和ESC 177的组合的电阻相同的电阻。作为另一示例，柱体和ESC模型312具有与部分195和ESC 177的组合的电感相同的电感。作为又一示例，柱体和ESC模型312具有与部分195和ESC 177的组合的电容相同的电容。作为又一个示例，柱体和ESC模型312具有与部分195和ESC 177的组合的电感、电阻、电容、或它们的组合相同的电感、电阻、电容、或它们的组合。
柱体和ESC模型312通过节点318耦合到隧道和带模型302。节点318是模型节点N1m(图1)的示例。
应注意，在一些实施方案中，在柱体和ESC模型312中使用具有电感不是44毫亨(mH的)的电感器。例如，使用具有电感范围介于35mH和43.9mH之间或介于45.1mH和55mH之间的电感器。在各种实施方式中，使用具有电容不是550pF的电容器。例如，替代550pF电容器，使用具有电容范围介于250和550pF之间或介于550和600pF之间的电容器。
主机系统130(图1)的处理器计算模型172、隧道和带模型302以及柱体和ESC模型312的组合的组合阻抗，例如，总阻抗。将组合阻抗和在模型节点318处确定的复电压和电流由主机系统130的处理器用作为输入来计算在节点N6m处的复电压和阻抗。应当注意，柱体和ESC模型312的输出是模型节点N6m。
图7是用于确定变量的系统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ESC 201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ESC 201是ESC 177(图1)的示例。ESC 201包括加热元件198。此外，ESC201被边缘环(ER)194环绕。ER 194包括加热元件196。在一实施方式中，ER 194有助于均匀的蚀刻速率和减少的在由ESC 201支撑的工件131的边缘附近的蚀刻速率漂移。
功率源206经由滤波器208提供功率给加热元件196以加热加热元件196而功率源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。在一实施方式中，单一功率源提供功率给加热元件196和198二者。滤波器208过滤出接收自功率源206的预定频率的功率信号而滤波器202过滤出接收自功率源204的预定频率的功率信号。
加热元件198由接收自功率源204的功率信号加热以将ESC201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由接收自功率源206的功率信号加热以将ER 194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。
应当注意，在一实施方式中，ER 194和ESC 201包括任意数量的加热元件和任意类型的加热元件。例如，ESC 201包括电感加热元件或金属板。在一实施方式中，ESC 201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。
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，功率源204和206经由单一滤波器耦合到ESC201和ER 194。
图8A是系统217的实施方式的图形，其用于图解滤波器202和208(图6)的模型以提高变量的精度。系统217包括经由柱体模型211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。
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的电气部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。
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210，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。
图8B是系统219的实施方式的图形，其用于图解滤波器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8A)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。
图9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1的状态和数值为0的状态、高态和低态，等等。
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。
数字脉冲信号213被发送给DSP 226。DSP 226接收数字脉冲信号213并识别数字脉冲信号213的状态。例如，DSP 226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0、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S1而在第二组时间段期间具有状态S0。状态S0的示例包括低态、值为0的状态、以及截止状态。状态S1的示例包括高态、值为1的状态、以及导通状态。又例如，DSP 226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S0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，DSP 226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S0和S1。
当状态被识别为S1时，DSP 226提供功率值P1和/或频率值F1给参数控制器222。此外，当状态被识别为S0时，DSP 226提供功率值P0和/或频率值F0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)。
应当注意，参数控制器222、参数控制器224和DSP 226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DSP 226执行的计算机程序的部分的逻辑块，例如调谐回路等。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。
在一实施方式中，代替参数控制器，使用诸如硬件控制器、ASIC、PLD等控制器。例如，使用硬件控制器代替参数控制器222，使用另一硬件控制器代替参数控制器224。
在接收功率值P1和/或频率值F1时，参数控制器222将功率值P1和/或频率值F1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P1和/或频率值F1的RF信号并将该RF信号提供给DAS 232的放大器230。
在一实施方式中，驱动器228产生具有作为功率值P1的函数的驱动功率值的和/或具有作为频率值F1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1至5等)瓦特的功率值P1范围内而驱动频率值在若干(例如1至5等)Hz的频率值F1范围内。
放大器230放大具有功率值P1和/或频率值F1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P1的量高的功率量。又例如，RF信号215具有与功率值P1的量相同的功率量。RF信号215经由缆线223和阻抗匹配电路114传送给ESC 177(图1)。
缆线223是缆线150或缆线152(图1)的示例。例如，当RF发生器220是x MHz RF发生器(图1)的示例时，缆线223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223是缆线152的示例。
当功率值P1和/或频率值F1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223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2)和本文所述的方法340、351、和363(图13、15、和17)。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。
类似地，当接收功率值P0和/或频率值F0时，参数控制器224将功率值P0和/或频率值F0提供给驱动器228。驱动器228产生具有功率值P0和/或频率值F0的RF信号并将该RF信号提供给放大器230。
在一实施方式中，驱动器228产生具有作为功率值P0的函数的驱动功率值的和/或具有作为频率值F0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1至5)瓦特的功率值P0范围内而驱动频率值在若干(例如1至5)Hz的频率值F0范围内。
放大器230放大具有功率值P0和/或频率值F0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P0的量高的功率量。又例如，RF信号221具有与功率值P0的量相同的功率量。RF信号221经由缆线223和阻抗匹配电路114传送给已知负载177(图2)。
当功率值P0和/或频率值F0被参数控制器224提供给DAS232且RF信号221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)、方法340(图13)、方法351(图15)、或方法363(图17)。
应当注意，在一实施方式中，VI探针238与DSP 226解耦。在一些实施方式中，VI探针238耦合到DSP 226。进一步地，应当注意，在状态S1期间产生的RF信号215以及在状态S0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信号的比RF信号221具有高的功率量的部分，RF信号221是组合RF信号的另一部分。
图10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xMHz 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)。
图11是系统128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、nMHz 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。
应当注意，在一实施方式中，图1的x MHz RF发生器类似于m MHz RF发生器而图1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频率的窗(window)内(例如，在kHz或Hz范围内)。在一些实施方式中，图1的x MHz RF发生器不与m MHz RF发生器类似且图1的y MHz RF发生器不与n MHz RF发生器类似。
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mMHz RF发生器中。
进一步地，应当注意，在一实施方式中，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的阻抗的窗内(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。
阻抗匹配电路115包括电气部件(例如电感器、电容器等)以使耦合于阻抗匹配电路115的功率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115使耦合于阻抗匹配电路115的源(例如m MHz发生器、n MHz RF发生器和将m MHz发生器与n MHzRF发生器耦合的缆线的组合)的阻抗与负载(例如等离子体室134和RF传输线287等的组合)的阻抗匹配。
应当注意，在一实施方式中，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的阻抗的窗内(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。
等离子体室134包括ESC 192、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ESC 192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ESC 192的对面且面向ESC 192。工件262，例如半导体晶片等，被支撑在ESC 192的上表面263上。上电极264和ESC 192的下电极中的每一个均由金属(例如铝、铝合金、铜等)制成。
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。上电极264接地。ESC 192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。
当工艺气体被供应到上电极264和ESC 192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ESC 192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。
应当注意，系统128没有探针(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、在RF传输线287上的点处或者在ESC 192处的变量。在模型节点N1m、N2m、N4m和N6m处的变量值被用来确定系统128是否如所希望的那样运行。
在各种实施方式中，系统128没有晶片偏置传感器(例如，原位直流(DC)探针接脚(pick-up pin))和被用来测量在ESC 192处的晶片偏置的相关硬件。不使用晶片偏置传感器和相关硬件节省成本。
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。
图12A、12B和12C是图解在通过使用电压探针在系统126(图1)内的阻抗匹配电路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、峰值电压等)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)之间的相关性的图268、272和275的实施方式的图形。此外，图12A、12B和12C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(例如均方根(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)之间的相关性的图270、274和277的实施方式的图形。
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测得的电流绘制在各图270、274和277中的y轴上。
当x MHz RF发生器开通而y MHz RF发生器和z MHz RF发生器(例如60MHz RF发生器)关闭时，电压绘制为图268。此外，当y MHz RF发生器开通而x和z MHz RF发生器关闭时，电压绘制为图272。另外，当z MHz RF发生器开通而x和y MHz RF发生器关闭时，电压绘制为图275。
类似地，当x MHz RF发生器开通而y MHz RF发生器和z MHz RF发生器关闭时，电流绘制为图270。此外，当y MHz RF发生器开通而x和z MHz RF发生器关闭时，电流绘制为图274。另外，当z MHz RF发生器开通而x和y MHz RF发生器关闭时，电流绘制为图277。
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。
图13是用于确定在等离子体系统126(图1)的模型节点(例如，该模型节点N4m、模型节点N1m、模型节点N2m、模型节点N6m等)处的晶片偏置的方法340的实施方式的流程图。应当注意，在一些实施方式中，晶片偏置是由在等离子体室175(图1)内产生的等离子体产生的直流(DC)电压。在这些实施方式中，晶片偏置存在于ESC177(图1)的表面(例如，上表面183)上和/或工件131(图1)的表面(例如，上表面)上。
还应当注意，模型节点N1m和N2m是在RF传输模型161(图1)而模型节点N6m是在ESC模型125(图1)上。方法340是由主机系统130(图1)的处理器执行。在方法340中，执行操作106。
此外，在操作341，生成相应的一个或多个装置(例如，阻抗匹配电路114、RF传输线113、ESC 177、它们的组合等)的一个或多个模型，例如，阻抗匹配模型104、RF传输模型161、ESC模型125(图1)、它们的组合等。例如，生成ESC模型125，使其与ESC177(图1)具有相似的特征。
在操作343，将在操作106中识别出的复电压和电流传送通过所述一个或多个模型的一个或多个元件，以确定在所述一个或多个模型的输出处的复电压和电流。例如，从第一复电压和电流确定第二复电压和电流。又例如，从第一复电压和电流确定第二复电压和电流并从第二复电压和电流确定第三复电压和电流。作为又一示例，从第一复电压和电流确定第二复电压和电流，从第二复电压和电流确定第三复电压和电流，以及将第三复电压和电流传送通过RF传输模型161(图1)的部分197来确定在模型节点N2m处的第四复电压和电流。在该示例中，第四复电压和电流是通过将第三复电压和电流传送通过部分197的元件的阻抗来确定的。作为又一个示例，RF传输模型161提供了由主机系统130的处理器执行的代数传递函数以便将在一个或多个RF发生器的一个或多个输出处测得的复电压和电流沿着RF传输模型161转移到电气节点，例如，模型节点N1m、模型节点N2m等。
作为操作343的另一个示例，从第一复电压和电流确定第二复电压和电流，从第二复电压和电流确定第三复电压和电流，从第三复电压和电流确定第四复电压和电流，以及将第四复电压和电流传送通过ESC模型125来确定在模型节点N6m处的第五复电压和电流。在该示例中，第五复电压和电流是通过将第四复电压和电流传送通过ESC模型125的元件(例如，电容、电感等)的阻抗来确定的。
在操作342中，基于在一个或多个模型的输出处的复电压和电流的电压幅值、在该输出处的复电压和电流的电流幅值、以及在该输出处的复电压和电流的功率幅值，以确定在该输出处的晶片偏置。例如，晶片偏置是基于第二复电压和电流的电压幅值、第二复电压和电流的电流幅值以及第二复电压和电流的功率幅值来确定的。为了进一步说明，当在xMHz RF发生器开通，并且y MHz和z MHz RF发生器关闭时，主机系统130(图1)的处理器确定在模型节点N4m(图1)处的作为第一积、第二积、第三积和常数的总和的晶片偏置。在该说明中，第一积是第一系数和第二复电压和电流的电压幅值的积，第二积是第二系数和第二复电压和电流的电流幅值的积，并且第三积是第三系数的平方根和第二复电压和电流的功率幅值的平方根的积。
作为示例，功率幅值是所传递的功率的功率幅值，所传递的功率由主机系统130的处理器确定作为前向功率和反射功率之间的差。前向功率是由系统126(图1)的一个或多个RF发生器供应给等离子体室175(图1)的功率。反射功率是从等离子体室175反射回到系统126(图1)的一个或多个RF发生器的功率。作为示例，复电压和电流的功率幅值由主机系统130的处理器确定作为复电压和电流的电流幅值与复电压和电流的电压幅值的积。此外，用来确定晶片偏置的系数和常数中的每个是正数或负数。作为确定晶片偏置的另一示例，当xMHz RF发生器开通，而y和z MHz RF发生器关闭时，在模型节点处的晶片偏置表示为ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx，其中“ax”是第一系数，“bx”是第二系数，“dx”是常数，“Vx”是在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“Ix”是在模型节点处的复电压和电流的电流幅值，并且“Px”是在模型节点处的复电压和电流的功率幅值。应当注意，“sqrt”是平方根运算，其由主机系统130的处理器执行。在一些实施方式中，功率幅值Px是电流幅值Ix和电压幅值Vx的积。
在各种实施方式中，用于确定晶片偏置的系数由主机系统130(图1)的处理器基于投射方法来确定。在投射方法中，晶片偏置的传感器，例如，晶片偏置引脚等，第一次测量在ESC177的表面(例如，上表面183(图1)，等)上的晶片偏置。此外，在投射方法中，基于在RF发生器的输出处测得的复电压和电流，确定等离子体系统126内的模型节点处的电压幅值、电流幅值和功率幅值。例如，由主机系统130的处理器将第一次在节点N3(图1)处测得的复电压和电流传送到模型节点(例如，模型节点N4m、模型节点N1m、模型节点N2m、或模型节点N6m(图1)等)，以确定第一次的在模型节点处的复电压和电流。电压幅值和电流幅值由主机系统130的处理器根据第一次的在模型节点处的复电压和电流求出。另外，功率幅值作为第一次的电流幅值和电压幅值的积由主机系统130的处理器计算出。
类似地，在该示例中，在节点N3处对复电压和电流测量额外的一次或多次，并将所测量的复电压和电流传送，以确定该额外的一次或多次的在该模型节点(例如，模型节点N4m、模型节点N1m、模型节点N2m、或模型节点N6m等)处的复电压和电流。另外，根据该额外的一次或多次测得的复电压和电流求出该额外的一次或多次的电压幅值、电流幅值和功率幅值。由主机系统130的处理器将数学函数(例如，偏最小二乘法、线性回归等)应用到第一次以及额外的一次或多次获得的电压幅值、电流幅值、功率幅值以及所测得的晶片偏置，以确定系数ax、bx、cx以及常数dx。
作为操作342的另一示例，当y MHz RF发生器开通而x和zMHz RF发生器关闭时，晶片偏置确定为ay*Vy+by*Iy+cy*sqrt(Py)+dy，其中“ay”是系数，“by”是系数，“dy”是常数，“Vy”是第二复电压和电流的电压幅值，“Iy”是第二复电压和电流的电流幅值，以及“Py”是第二复电压和电流的功率幅值。功率幅值Py是电流幅值Iy和电压幅值Vy的积。作为操作342的另一示例，当z MHz RF发生器开通，而x和y MHz RF发生器关闭时，晶片偏置确定为az*Vz+bz*Iz+cz*sqrt(Pz)+dz，其中“az”是系数，“bz”是系数，“dz”是常数，“Vz”是第二复电压和电流的电压幅值，“Iz”是第二复电压和电流的电流幅值，以及“Pz”是第二个复电压和电流的功率幅值。功率幅值Pz是电流幅值Iz和电压幅值Vz的积。
作为操作342的另一示例，当x和y MHz RF发生器开通，而z MHz RF发生器关闭时，晶片偏置被确定为第一积、第二积、第三积、第四积、第五积、第六积和常数的总和。第一积是第一系数和电压幅值Vx的积，第二积是第二系数和电流幅值Ix的积，第三积是第三系数和功率幅值Px的平方根的积，第四积是第四系数和电压幅值Vy的积，第五积是第五系数和电流幅值Iy的积，以及第六积是第六系数和功率幅值Py的平方根的积。当x和y MHz RF发生器开通，而zMHz RF发生器关闭时，晶片偏置表示为axy*Vx+bxy*Ix+cxy*sqrt(Px)+dxy*Vy+exy*Iy+fxy*sqrt(Py)+gxy,其中"axy"、"bxy"、"cxy"、"dxy"、"exy"、"fxy"、"dxy"、"exy"以及"fxy"是系数，而"gxy"是常数。
作为操作342的另一个示例，当y和z MHz RF发生器开通，而x MHz RF发生器关闭时，晶片偏置被确定为ayz*Vy+byz*Iy+cyz*sqrt(Py)+dyz*Vz+eyz*Iz+fyz*sqrt(Pz)+gyz，其中"ayz"、"byz"、"cyz"、"dyz"、"eyz"、以及"fyz"是系数，而"gyz"是常数。作为操作342的又一个示例，当x和z MHz RF发生器开通，而y MHz RF发生器关闭时，晶片偏置被确定为axz*Vx+bxz*Ix+cxz*sqrt(Px)+dxz*Vz+exz*Iz+fxz*sqrt(Pz)+gxz，其中"axz"、"bxz"、"cxz"、"dxz"、"exz"以及"fxz"是系数,而gxz是常数。
作为操作342的另一示例，当x、y和z MHz RF发生器开通时，晶片偏置确定为第一积、第二积、第三积、第四积、第五积、第六积、第七积、第八积、第九积和常数的总和。第一积是第一系数和电压幅值Vx的积，第二积是第二系数和电流幅值Ix的积，第三积是第三系数和功率幅值Px的平方根的积，第四积是第四系数和电压幅值Vy的积，第五积是第五系数和电流幅值Iy的积，第六积是第六系数和功率幅值Py的平方根的积，第七积是第七系数和电压幅值Vz的积，第八积是第八系数和电流幅值Iz的积，并且第九积是第九系数和功率幅值Pz的平方根的积。当在x、y和z MHz RF发生器开通时，晶片偏置表示为axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz,其中"axyz"、"bxyz"、"cxyz"、"dxyz"、"exyz"、"fxyz"、"gxyz"、"hxyz"、以及"ixyz"是系数，而"jxyz"是常数。
作为确定在一个或多个模型的输出处的晶片偏置的另一个示例，在模型节点N1m处的晶片偏置基于在模型节点N1m处确定的电压和电流幅值由主机系统130的处理器确定。为了进一步说明，第二复电压和电流沿着部分173(图1)传送，以确定在模型节点N1m处的复电压和电流。以类似于从第一复电压和电流确定第二复电压和电流的方式来从第二复电压和电流确定在模型节点N1m处的复电压和电流。例如，第二复电压和电流基于部分173的元件的特征沿着部分173传送，以确定在模型节点N1m处的复电压和电流。
基于在模型节点N1m处确定的复电压和电流，晶片偏置由主机系统130的处理器在模型节点N1m处确定。例如，以类似于从第二复电压和电流确定在模型节点N4m处的晶片偏置的方式，从在模型节点N1m处的复电压和电流确定在模型节点N1m处的晶片偏置。举例而言，当x MHz RF发生器开通而y MHz和z MHz RF发生器关闭时，主机系统130(图1)的处理器确定在模型节点N1m处的晶片偏置为第一积、第二积、第三积和常数的总和。在该示例中，第一积是第一系数和在模型节点N1m处的复电压和电流的电压幅值的积，第二积是第二系数和在模型节点N1m处的复电压和电流的电流幅值的积，而第三积是第三系数的平方根和在模型节点N1m处的复电压和电流的功率幅值的平方根的积。当x MHz RF发生器开通而y和zMHz RF发生器关闭时，在模型节点N1m处的晶片偏置表示为ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx，其中ax是第一系数，bx是第二系数，cx是第三系数，dx为常数，Vx是在模型节点N1m处的电压幅值，Ix是在模型节点N1m处的电流幅值，Px是在模型节点N1m处的功率幅值。
类似地，基于在模型节点N1m处的复电压和电流以及在基于x、y和zMHzRF发生器中的开通的发生器，确定晶片偏置ay*Vy+by*Iy+cy*sqrt(Py)+dy、az*Vz+bz*Iz+cz*sqrt(Pz)+dz、axy*Vx+bxy*Ix+cxy*sqrt(Px)+dxy*Vy+exy*Iy+fxy*sqrt(Py)+gxy、axz*Vx+bxz*Ix+cxz*sqrt(Px)+dxz*Vz+exz*Iz+fxz*sqrt(Pz)+gxz、ayz*Vy+byz*Iy+cyz*sqrt(Py)+dyz*Vz+eyz*Iz+fyz*sqrt(Pz)+gyz、以及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
作为确定在一个或多个模型的输出处的晶片偏置的又一示例，以与基于在模型节点N1m处确定的电压和电流幅值确定在模型节点N1m处的晶片偏置的方式类似的方式，基于在模型节点N2m处确定的电压和电流幅值通过主机系统130的处理器确定在模型节点N2m处的晶片偏置。为了进一步说明，在模型节点N2m处确定晶片偏置ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx、ay*Vy+by*Iy+cy*sqrt(Py)+dy、az*Vz+bz*Iz+cz*sqrt(Pz)+dz、axy*Vx+bxy*Ix+cxy*sqrt(Px)+dxy*Vy+exy*Iy+fxy*sqrt(Py)+gxy、axz*Vx+bxz*Ix+cxz*sqrt(Px)+dxz*Vz+exz*Iz+fxz*sqrt(Pz)+gxz、ayz*Vy+byz*Iy+cyz*sqrt(Py)+dyz*Vz+eyz*Iz+fyz*sqrt(Pz)+gyz、以及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
作为确定在一个或多个模型的输出处的晶片偏置的又一示例，以与基于在模型节点N2m处确定的电压和电流幅值确定在模型节点N2m处的晶片偏置的方式类似的方式，基于在模型节点N6m处确定的电压和电流幅值通过主机系统130的处理器确定在模型节点N6m处的晶片偏置。为了进一步说明，在模型节点N6m处确定晶片偏置ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx、ay*Vy+by*Iy+cy*sqrt(Py)+dy、az*Vz+bz*Iz+cz*sqrt(Pz)+dz、axy*Vx+bxy*Ix+cxy*sqrt(Px)+dxy*Vy+exy*Iy+fxy*sqrt(Py)+gxy、axz*Vx+bxz*Ix+cxz*sqrt(Px)+dxz*Vz+exz*Iz+fxz*sqrt(Pz)+gxz、ayz*Vy+byz*Iy+cyz*sqrt(Py)+dyz*Vz+eyz*Iz+fyz*sqrt(Pz)+gyz、以及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
应当注意，在一些实施方式中，晶片偏置被存储在存储HU162(图1)内。
图14是图解在主机系统130(图1)中实现的晶片偏置发生器345的实施方式的状态图。当所有的x、y和z MHz RF发生器关闭时，晶片偏置在模型节点处为零或最小，模型节点如，模型节点N4m、N1m、N2m、N6m(图1)，等等。当x、y或z MHz RF发生器开通，而其余的x、y和zMHz RF发生器关闭时，晶片偏置发生器345确定在模型节点(例如，模型节点N4m、N1m、N2m、N6m、等等)处的晶片偏置为第一积a*V、第二积b*I、第三积c*sqrt(P)以及常数d的总和，其中V是在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，I是复电压和电流的电流幅值，P是复电压和电流的功率幅值，a是系数，b是系数，c是系数，d是常数。在各种实施方式中，在模型节点处的功率幅值是在该模型节点的电流幅值和在该模型节点处的电压幅值的积。在一些实施方式中，功率幅值是所传递的功率的幅值。
当x、y和z MHz RF发生器中的两个开通，x、y和z MHz RF发生器中的其余关闭时，晶片偏置发生器345确定在模型节点(如，模型节点N4m、N1m、N2m、N6m等)处的晶片偏置为第一积a12*V1、第二积b12*I1、第三积c12*sqrt(P1)、第四积d12*V2、第五积e12*I2、第六积f12*sqrt(P2)以及常数g12的总和，其中“V1”是通过传送在开通的RF发生器中的第一RF发生器的输出处测得的电压而确定的在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“I1”是通过传送在开通的第一RF发生器的输出处测得的电流而确定的复电压和电流的电流幅值，“P1”是确定为V1和I1的积的复电压和电流的功率幅值，“V2”是通过传送在开通的RF发生器中的第二RF发生器的输出处测得的电压而确定的在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“I2”是通过传送在开通的第二RF发生器的输出处测得的电流而确定的复电压和电流的电流幅值，“P2”是确定为V2和I2的积的功率幅值，"a12"、"b12"、"c12"、"d12"、"e12"以及"f12"中的每一个是系数,而"g12"是常数。
当所有的x、y和z MHz RF发生器都开通时，晶片偏置发生器345确定在模型节点(例如，模型节点N4m、N1m、N2m、N6m等)处的晶片偏置作为第一积a123*V1、第二积b123*I1、第三积c123*sqrt(P1)、第四积d123*V2、第五积e123*I2、第六积f123*sqrt(P2)、第七积g123*V3、第八积h123*I3、第九积i123*sqrt(P3)和常数j123的总和，其中“V1”是通过传送在RF发生器中的第一RF发生器的输出处测得的电压而确定的在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“I1”是通过传送在第一RF发生器的输出处测得的电流而确定的复电压和电流的电流幅值，“P1”是确定为V1和I1的积的复电压和电流的功率幅值，“V2”是通过传送在RF发生器中的第二RF发生器的输出处测得的电压而确定的在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“I2”是通过传送在第二RF发生器的输出处测得的电流而确定的复电压和电流的电流幅值，“P2”是确定为V2和I2的积的复电压和电流的功率幅值，“V3”是通过传送在RF发生器中的第三RF发生器的输出处测得的电压而确定的在模型节点处的复电压和电流的电压幅值，“I3”是通过传送在第三RF发生器的输出处测得的电流而确定的复电压和电流的电流幅值，“P3”是确定为V3和I3的积的复电压和电流的功率幅值，"a123"、"b123"、"c123"、"d123"、"e123"、"f123"、"g123"、"h123"和"i123"中的每一个都是系数，而"j123"是常数。
图15是用于确定在沿在模型节点N4m(图16)和ESC模型125(图16)之间的路径353的点(图16)处的晶片偏置的方法351的实施方式的流程图。图15是参照图16描述的，图16是用于确定在模型的输出处的晶片偏置的系统355的实施方式的框图。
在操作357，检测x、y或z MHz RF发生器的输出，以识别出发生器输出复电压和电流。例如，电压和电流探针110(图1)测量在节点N3(图1)处的复电压和电流。在该示例中，由主机系统130(图1)通过通信装置185(图1)从电压和电流探针110接收复电压和电流，用于存储到存储HU 162(图1)中。此外，在该示例中，主机系统130的处理器从存储HU 162识别出复电压和电流。
在操作359，主机系统130的处理器使用发生器输出复电压和电流，以确定在沿着模型节点N4m和模型节点N6m之间的路径353的点处的投射复电压和电流。路径353从模型节点N4m延伸到模型节点N6m。例如，第五复电压和电流是根据在x MHz RF发生器、y MHz RF发生器、或z MHz RF发生器的输出处测得的复电压和电流来确定的。作为另一个示例，在节点N3或节点N5处测得的复电压和电流经由阻抗匹配模型104传送，以确定在模型节点N4m(图1)处的复电压和电流。在该示例中，在模型节点N4m处的复电压和电流经由RF传输模型161(图16)的一个或多个元件和/或经由ESC模型125(图16)的一个或多个元件的传送来确定在路径353的某点处的复电压和电流。
在操作361，主机系统130的处理器将在路径353上的点处确定的投射的复电压和电流作为函数的输入以将投射的复电压和电流映射到在ESC模型125(图15)的节点N6m处的晶片偏置值。例如，当x，y或z MHz RF发生器开通时，将在模型节点N6m处的晶片偏置确定为第一积a*V、第二积b*I、第三积c*sqrt(P)以及常数d的总和，其中，V是在模型节点N6m处的投射的复电压和电流的电压幅值，I是在模型节点N6m处的投射的复电压和电流的电流幅值，P是在模型节点N6m处的投射的复电压和电流的功率幅值，a、b和c是系数，d是常数。
作为另一示例，当x、y和z MHz RF发生器中的两个RF发生器开通，而x、y和z MHzRF发生器中的其余RF发生器关闭时，将在模型节点N6m处的晶片偏置确定为第一积a12*V1、第二积b12*I1、第三积c12*sqrt(P1)、第四积d12*V2、第五积e12*I2、第六积f12*sqrt(P2)和常数g12的总和，其中V1是作为所述两个RF发生器中的第一RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电压幅值，I1是作为第一RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电流幅值，P1是作为第一RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的功率幅值，V2是作为所述两个RF发生器中的第二RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电压幅值，I2是作为第二RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电流幅值，而P2是作为第二RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的功率幅值，a12、b12、c12、d12、e12、以及f12是系数，g12是常数。
作为又一示例，当所有的x、y和z MHz RF发生器都开通时，将在模型节点N6m处的晶片偏置确定为第一积a123*V1、第二积b123*I1、第三积c123*sqrt(P1)、第四积d123*V2、第五积e123*I2、第六积f123*sqrt(P2)、第七积g123*V3、第八积h123*I3、第九积i123*sqrt(P3)和常数j123的总和，其中V1、I1、P1、V2、I2和P2如在上文的在先示例中所述，V3是作为RF发生器中的第三RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电压幅值，I3是作为第三RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的电流幅值，而P3是作为第三RF发生器开通的结果的在模型节点N6m处的功率幅值，a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123和i123是系数，而j123是常数。
作为另一示例，用于确定晶片偏置的函数是特征值与常数的和。特征值包括幅值，例如，幅值V、I、P、V1、I1、P1、V2、I2、P2、V3、I3、P3等。特征值还包括系数，例如，系数a、b、c、a12、b12、c12、d12、e12、f12、a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123、i123等。常数的示例包括常数d、常数g12、常数j123等。
应当注意，特征值中的系数和特征值中的常数包括经验模型数据。例如，晶片偏置是使用晶片偏置传感器在ESC177(图1)处测量多次得到的。此外，在该示例中，针对测量晶片偏置的次数，通过将复电压和电流从RF发生器(例如，x MHz RF发生器、y MHz RF发生器、z MHz RF发生器等)中的一个或多个RF发生器的节点(例如节点N3，N5等)中的一个或多个传送经由模型(例如，阻抗匹配模型104、模型部分173、RF传输模型161、ESC模型125(图1))中的一个或多个以到达路径353(图16)上的点，从而确定沿路径353(图16)的该点处的复电压和电流。此外，在该示例中，由主机系统130的处理器将统计方法(例如，偏最小二乘法、回归法等)应用到所测得的晶片偏置和应用到根据在该点处的复电压和电流求出的电压幅值、电流幅值、以及功率幅值，以确定特征值中的系数和特征值中的常数。
在各种实施方式中，用于确定晶片偏置的函数其特征在于：对代表路径353的物理属性的值的求和。路径353的物理属性是从测试数据(例如，经验模型数据等)得出的值。路径353的物理属性的示例包括路径353上的元件的电容、电感、以及它们的组合等。如上所述，路径353上的元件的电容和/或电感影响使用投射方法凭经验确定的在路径353上的点处的电压和电流，并继而影响特征值中的系数和特征值中的常数。
在一些实施方式中，用于确定晶片偏置的函数是多项式。
图17是方法363的用于确定在系统126(图1)的模型节点处的晶片偏置的实施方式的流程图。图17是参考图1和图16进行说明的。方法363由主机系统130(图1)的处理器执行。在操作365，一个或多个复电压和电流由主机系统130从发生器系统中的一个或多个通信设备接收，该发生器系统包括x MHz RF发生器、y MHz RF发生器、和/或z MHz RF发生器中的一个或多个。例如，从通信设备185(图1)接收在节点N3处测得的复电压和电流。作为另一个示例，从通信设备189(图1)接收在节点N5处测得的复电压和电流。作为又一个示例，接收在节点N3处测得的复电压和电流以及在节点N5处测得的复电压和电流。应当注意，发生器系统的输出包括节点N3、N5和z MHz RF发生器的输出节点中的一个或多个。
在操作367，基于在所述发生器系统的输出处的一个或多个复电压和电流，在沿着阻抗匹配模型104和ESC模型125(图16)之间的路径353(图16)(例如在路径353上)的点确定投射的复电压和电流。例如，在所述发生器系统的输出处的复电压和电流经由阻抗匹配模型104(图16)投射以确定在模型节点N4m处的复电压和电流。作为另一示例，在所述发生器系统的输出处的复电压和电流经由阻抗匹配模型104和RF传输模型161的部分173(图1)投射，以确定在模型节点N1m(图1)处的复电压和电流。作为又一示例，在所述发生器系统的输出处的复电压和电流经由阻抗匹配模型104和RF传输模型161投射，以确定在模型节点N2m(图1)处的复电压和电流。作为另一示例，在所述发生器系统的输出处的复电压和电流经由阻抗匹配模型104、RF传输模型161、以及ESC模型125投射，以确定在模型节点N6m(图1)处的复电压和电流。
在操作369，通过使用投射复V&I作为函数的输入计算在沿路径353的某点处的晶片偏置。例如，当在x、y或z MHz RF发生器开通，而x、y和z MHz RF发生器中的其余发生器关闭时，在某点处的晶片偏置由函数确定，该函数为第一积a*V、第二积b*I、第三积c*sqrt(P)以及常数d的总和，其中，V是在某点处的投射的复电压和电流的电压幅值，I是在某点处的投射的复电压和电流的电流幅值，P是在某点处的投射的复电压和电流的功率幅值，a、b和c是系数，d是常数。
作为另一示例，当x、y和z MHz RF发生器中的两个RF发生器开通，而x、y和z MHzRF发生器中的其余RF发生器关闭时，将在某点处的晶片偏置确定为第一积a12*V1、第二积b12*I1、第三积c12*sqrt(P1)、第四积d12*V2、第五积e12*I2、第六积f12*sqrt(P2)和常数g12的总和，其中V1是作为所述两个RF发生器中的第一RF发生器开通的结果的在某点处的电压幅值，I1是作为第一RF发生器开通的结果的在某点处的电流幅值，P1是作为第一RF发生器开通的结果的在某点处的功率幅值，V2是作为所述两个RF发生器中的第二RF发生器开通的结果的在某点处的电压幅值，I2是作为第二RF发生器开通的结果的在某点处的电流幅值，而P2是作为第二RF发生器开通的结果的在某点处的功率幅值，a12、b12、c12、d12、e12、以及f12是系数，g12是常数。
作为又一示例，当所有的x、y和z MHz RF发生器都开通时，将在某点处的晶片偏置确定为第一积a123*V1、第二积b123*I1、第三积c123*sqrt(P1)、第四积d123*V2、第五积e123*I2、第六积f123*sqrt(P2)、第七积g123*V3、第八积h123*I3、第九积i123*sqrt(P3)和常数j123的总和，其中V1、I1、P1、V2、I2和P2如在上文的在先示例中所述，V3是作为RF发生器中的第三RF发生器开通的结果的在某点处的电压幅值，I3是作为第三RF发生器开通的结果的在某点处的电流幅值，而P3是作为第三RF发生器开通的结果的在某点处的功率幅值，a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123和i123是系数，而j123是常数。
图18是用于图解不是通过使用电压探针332，例如，电压传感器等，而是通过使用方法340(图13)、方法351(图15)、或方法363(图17)来确定晶片偏置的优点的系统330的实施方式的框图。
电压探针332耦合到节点N1，以确定在节点N1处的电压。在一些实施方式中，电压探针332被耦合到另一节点，例如，节点N2、N4等，以确定在另一节点处的电压。电压探针332包括多个电路，例如RF分路器(splitter)电路、滤波电路1、滤波电路2、滤波电路3等。
此外，x和y MHz RF发生器被耦合到主机系统334，主机系统334包括噪声或信号确定模块336。但应注意，该模块可以是处理器、ASIC、PLD、由处理器执行的软件、或它们的组合。
电压探针332测量电压幅值，主机系统334使用该电压幅值，以确定晶片偏置。模块336确定由电压探测器332测得的电压幅值是信号还是噪声。当确定由电压探测器332测得的电压幅值是信号时，主机系统334确定晶片偏置。
系统126(图1)相对于系统330是具有成本效益的，并且相对于系统330节省时间和精力。系统330包括电压探针332，电压探针332并不需要被包括在系统126中。没有必要将电压探针耦合在系统126中的节点N4、N1或N2处来确定晶片偏置。在系统126中，晶片偏置是基于阻抗匹配模型104、RF传输模型161和/或ESC模型125(图1)来确定的。此外，系统330包括模块336，模块336也并不需要被包括在系统126中。没有必要花时间和精力来判定复电压和电流是信号还是噪声。不需要由主机系统130(图1)来作出这样的判定。
图19A、19B和图19C示出了图328、333和337的实施方式，以说明在通过使用电压探针测得的在部分195(图1)的输出(例如，节点N1)处的电压(例如，峰值电压等)与通过使用方法102(图2)来确定的在相应的模型节点输出(例如，节点N1m)处的电压(例如，峰值电压等)之间的相关性，例如，线性关系等。在每个图328、333和337中，所测得的电压被绘制在y轴上，而使用方法102确定的电压被绘制在x轴上。
此外，图19A、19B和图19C示出了图331、335和338的实施方式，以说明在通过使用晶片偏置探针在输出N6(图1)处测得的晶片偏置与通过使用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的在相应的模型节点输出(例如，节点N6m)处的晶片偏置之间的相关性，例如，线性关系等。在每个图331、335和338中，使用晶片偏置探针测得的晶片偏置被绘制在y轴上，而使用方法340、方法351、或者方法363确定的晶片偏置被绘制在x轴上。
当y和z MHz RF发生器开通而x MHz RF发生器关闭时，这些电压和晶片偏置绘制在图328和331中。此外，当x和z MHz RF发生器开通而y MHz RF发生器关闭时，这些电压和晶片偏置绘制在图333和335中。另外，当x和y MHz RF发生器开通而z MHz RF发生器关闭时，这些电压和晶片偏置绘制在图337和338中。
图20A是示出在使用传感器工具(例如计量工具、探针、传感器、晶片偏置探针等)测得的有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型晶片偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图276和278的实施方式的图形。绘制在图276中的有线晶片偏置在某点(例如RF传输线113上的节点、ESC177的上表面183(图1)上的节点等)处测得，绘制为图276的模型偏置在路径353(图16)上的对应模型点(例如模型节点N4m、模型节点N1m、模型节点N2m、模型节点N6m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。
当x MHz RF发生器开通而y和z MHz RF发生器关闭时，有线晶片偏置和模型偏置绘制在图276中。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”代表沿着路径353(图16)的某点处的电压，I2代表某点处的电流，P2代表某点处的功率，“a2”是系数，“b2”是系数，“c2”是系数，而“d2”是常数值。
图278在y轴上绘出了误差，该误差是在某点处的在模型偏置中的误差，且在x轴上绘出了在某点处的模型偏置。模型误差是模型偏置中的误差，例如方差、标准差等。当x MHzRF发生器开通而y和z MHz RF发生器关闭时，模型误差和模型偏置绘制在图278中。
图20B是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图280和282的实施方式的图形。图280和282以与图276和278(图20A)类似的方式进行绘制，不同的是，图280和282是在y MHz RF发生器开通而x和z MHz RF发生器关闭时绘制的。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”代表沿着路径353(图16)的某点处的电压幅值，“I27”代表在某点处的电流幅值，“P27”代表在某点处的功率幅值，“a27”是系数，“b27”是系数，“c27”是系数，而“d27”是常数值。
图20C是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图284和286的实施方式的图形。图284和286以类似于图276和278(图20A)的方式进行绘制，不同的是，图284和286是在z MHz RF发生器开通而x和y MHz RF发生器关闭时绘制的。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”代表沿着路径353(图16)的某点处的电压幅值，“I60”代表在某点处的电流幅值，“P60”代表在某点处的功率幅值，“a60”是系数，“b60”是系数，“c60”是系数，而“d60”是常数值。
图20D是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图288和290的实施方式的图形。图288和290以类似于图276和278(图20A)的方式进行绘制，不同的是，图288和290是在x和y MHz RF发生器开通而z MHz RF发生器关闭时绘制的。此外，图288和290的模型偏置利用方程式a227*V2+b227*I2+c227*sqrt(P2)+d227*V27+e227*I27+f227*sqrt(P27)+g227确定，其中"a227"、"b227"、"c227"、"d227"、"e227"以及"f227"是系数，而"g227"是常数值。
图20E是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图292和294的实施方式的图形。图292和294以类似于图276和278(图20A)的方式进行绘制，不同的是，图292和294是在x和z MHz RF发生器开通而y MHz RF发生器关闭时绘制。此外，图292和294的模型偏置利用方程式a260*V2+b260*I2+c260*sqrt(P2)+d260*V60+e260*I60+f260*sqrt(P60)+g260确定，其中"a260"、"b260"、"c260"、"d260"、"e260"和"f260"是系数，而“g260”是常数值。
图20F是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图296和298的实施方式的图形。图296和298以类似于图276和278(图20A)的方式进行绘制，不同的是，图296和298是在y和z MHz RF发生器开通而x MHz RF发生器关闭时绘制的。此外，图296和298的模型偏置利用方程式a2760*V27+b2760*I27+c2760*sqrt(P27)+d2760*V60+e2760*I60+f2760*sqrt(P60)+g2760确定，其中"a2760"、"b2760"、"c2760"、"d2760"、"e2760"和"f2760"是系数，而“g2760”是常数值。
图20G是示出在有线晶片偏置，利用方法340(图13)、方法351(图15)、或者方法363(图17)确定的模型偏置以及模型偏置中的误差之间有相关性的图303和305的实施方式的图形。图303和305以类似于图276和278(图20A)的方式进行绘制，不同的是，图303和304是在x、y和z MHz RF发生器开通时绘制的。此外，图303和305的模型偏置利用方程式a22760*V2+b22760*I2+c22760*sqrt(P2)+d22760*V60+e22760*I60+f22760*sqrt(P60)+g22760*V27+h22760*I27+i22760*sqrt(P27)+j22760确定，其中"a22760"、"b22760"、"c22760"、"d22760"、"e22760"、"f22760""g22760"、"h22760"和"i22760"是系数，而“j22760”是常数值。
图21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HU 380、输出HU 382、输入/输出(I/O)接口384、I/O接口386、网络接口控制器(NIC)388和总线392。处理器168、存储HU 162、输入HU 380、输出HU 382、I/O接口384、I/O接口386和NIC 388通过总线392互相耦合。输入HU 380的示例包括鼠标、键盘、指示笔等。输出HU 382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。NIC 388的示例包括网络接口卡、网络适配器等。
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384将接收自输入HU 380的信号转换成与总线392兼容的形式、振幅和/或速度。又例如，I/O接口386将接收自总线392的信号转换成与输出HU 382兼容的形式、振幅和/或速度。
使用RF传输系统模型确定故障的位置
RF传输系统会由于失灵的电气部件或者失灵的物理部件或遗失物理部件(例如，连接、腐蚀、绝缘体)而运行失灵。然而，在不通过物理方式移动RF传输系统中的其它部件和连接件的情况下，往往难以具体地识别出失灵的部件或连接。每当部件通过物理方式移动或替换，或者连接被改变时，就有可能导致RF传输系统中的额外的误差、故障或其他变化。因此，重要的是，在RF传输系统中，在不干扰不要求评估的任何部件或连接的情况下，能够确定失灵的部件或失灵的连接的位置并访问该失灵的部件或连接。
如上所述，RF传输系统可以通过运行用于处理室系统的该RF传输系统的校准配方而被精确地模拟。图22是根据本公开中描述的实施方式的所述的RF传输系统2200的框图。RF传输系统2200包括一个或多个RF发生器2202。RF发生器2202的相应的输出通过RF馈电器第一部分2204(如RF隧道)耦合到相应的匹配电路2206的输入。匹配电路2206的输出通过RF馈电器第二部分2208(如RF带)和第三部分2210(例如，圆柱形RF馈电器)耦合到设置在处理室2218内的静电卡盘2220。测试探针2240通常连接到RF发生器2202以监控RF发生器的输出。
控制器2222包括配方逻辑2224，配方逻辑2224包括用于在处理室2218处理晶片的校准配方2224A和其它配方2224B。控制器2222耦合到一个或多个RF发生器2202，并提供相应的一个或多个RF控制信号到每个RF发生器。控制器2222还可以包括故障排除配方逻辑2226，这将在下面更详细地描述。
如图所示，RF传输系统2200被分成六个区段2230至2236。六个区段2230至2236中的每一个至少在一些情况下对应于RF传输系统中的测试点或对应于单独的部件(例如，RF发生器2202、匹配电路2206、RF馈电器、静电卡盘2220)。可替代地，区段2230至2236可对应于RF发生器2202、匹配电路2206、RF馈电器、静电卡盘2220中的一个或多个内的选定电气部件。
如图所示，第一区段包括RF发生器2202。第二区段开始于RF发生器2202的输出2230处的第一测试点处并且包括RF馈电器第一部分2204(如RF隧道)，RF馈电器第一部分2204延伸到在匹配电路2206的输入2231处的第二测试点。包括内部电容和电感元件的匹配电路2206形成具有第三测试点的第三区段，第三测试点在匹配电路的输出处。
RF传输系统2200的第四区段开始于匹配电路2206的输出2232处，并包括RF馈电器第二部分2208(例如，RF带)，且延续到RF馈电器内的中间点处的第四测试点2233，诸如，在该中间点处，RF带连接到RF馈电器第三部分2210(例如，圆柱形RF馈电器)。第五区段开始于第四测试点2233，并包括RF馈电器第三部分2210(例如，环形的RF馈电器)，并延续到静电卡盘2220的输入2234处的第五测试点。静电卡盘2220和其中的部件和结构形成第六区段，第六区段终止于静电卡盘的顶表面2236处。
多种仪器可检测工艺的动态参数，如晶片偏压。但是应当理解的是，将RF传输系统2200分为六个区段仅仅是用于说明目的的示例，并且RF传输系统可以分成比六个区段多或少的区段。举例而言，探针2240可以监测RF发生器2202的输出，并将所测得的输出耦合到控制器2222或其它源，如耦合到外部监测系统(未示出)。
图23是根据本公开中描述的实施方式所示的RF传输系统2200的RF传输模型2300的精度图。如上所述，计算RF传输系统2200的RF传输模型2300。RF传输模型2300可以被用来预测区段2230至2236中的每个区段的输出，该预测输出与能够通过合适的测试设备来实际测得的结果偏差在百分之几(例如，0至约+/-3％)内。举例而言，线2302是在运行校准配方2224A并且系统运行正常(例如，在区段1-6没有故障)时实际测得的区段1-6中的每一个区段的输出的曲线图。线2310是RF模型的可接受范围的上限，线2312是RF模型的范围的可接受的下限，而线2302是在每个区段2230至2236的标称预测值。
曲线图的竖直轴是复阻抗(Zi)，然而，如上面所详细地讨论的，如功率、电压和电流等其它参数也可以在每个测试点被检测到和/或推导出来。RF传输模型2300在区段1的输出处是非常精确的，随着区段数的增加，模型的精度降低(例如，线2310和2312扩散)，原因在于随着RF传输系统2200中的电气和物理部件的数量增加，每个区段计算模型的复杂性增大。
如果在RF传输系统2200的区段内运行失灵，则运行失灵的区段的错误输出将偏离由RF传输模型预测的输出。然后，随着错误输出传播通过RF模型，每个后续区段将错误输出扩大。
RF发生器2202具有约1％的运行偏差。1％的运行偏差是普遍接受的标称偏差。此外，RF发生器2202的输出是动态的，因为该输出随RF传输路径2200和处理室2218内的等离子体2218A的阻抗而变化。举例而言，当处理室2218中的等离子体处理进行时，等离子体2218A的阻抗变化。RF发生器2202感测下游阻抗的变化，并相应地调整输出。因此，尽管RF传输路径2200的RF模型2300是非常精确的，但是其允许有因为整个等离子体处理系统的动态特性而导致的偏差。
在RF发生器2202的输出中的动态偏差是已知的，而RF发生器的输出的1％的运行容差也是已知的。结果，通常不认为RF发生器的输出对于指示RF传输路径2200中的故障是有用的，但不包括足够大或足够接近RF发生器的输出以使该输出变化大于1％的运行容差的故障。举例而言，在第二区段中的开路或接地短路将导致RF发生器的输出使输出变化远远大于1％的运行容差。位于RF发生器2202的输出的更下游的故障不会导致RF发生器的实际测得的输出变化超过1％的运行容差。
本文所公开的RF模型已经证明基于RF发生器2202的输出的小于1％的运行容差的偏差，精度足以确定故障在RF传输路径2200中的位置。举例而言，小于约0.25％的输出偏差可作为输入到RF模型2300的变量值来确定在RF传输路径2200中的故障的位置。应当注意，尽管在以下的实施例中讨论了RF发生器2202的输出，但是可以类似地选择和使用任何一个或多个区段2230至2236的输出以定位在选定区段和等离子体2218A(例如，所选择的区段的下游)之间的故障。
当在处理室2218施加的晶片工艺开始而产生错误的结果时，可以使用校准配方。如果RF传输系统2200运行正常，则校准配方应产生RF输出的拟合在RF传输模型2300内的通过线路2310和2312界定的曲线图，如图23所示。但是，如果故障发生在RF传输系统2200内，诸如失灵的部件或有故障的连接，则校准配方产生可能位于RF传输模型2300以外的由线2310和2312界定的输出曲线图。在校准配方操作期间，RF发生器2202的输出可用探针2240测量，并且与标称的预期值的任何偏差可以被输入到RF模型，以确定在RF传输路径2200中的故障的位置。
图24是按照本公开内容中描述的实施方式的运行失灵的RF传输系统2200的所测得的RF输出2230至2236的示例性曲线图2400。RF输出2230至2236显示为复阻抗(Zi)，如由RF模型2300所预测的，然而，在每个测试点，也可以检测和/或推导其它的参数，如功率、电压和电流，这在上文有更详细的讨论。在基本上对应于RF传输系统2200中的失灵的电气部件或有故障的物理部件(例如，连接、腐蚀等)的物理位置的偏转点处，由校准配方2224A确定的多根线的曲率开始从RF传输模型2300偏离。这样的从RF传输模型2300偏离将被RF传输系统2200的每个后续区段的模型放大。
举例而言，RF信号从RF发生器输出2230输出，故障发生在区段2。实际的RF信号输出2231的一个或多个参数在偏转点2422偏转，并以线2410和2411之间的任意值从RF传输模型2300偏离。偏转点2422基本上对应于失灵部件的位置。
在一个实例中，在RF传输路径2200中的故障可导致与RF发生器2202的输出的标称的RF模型预测值相对的所测得的约+0.22％的差异。RF模型2300通过数学方式表示RF传输路径2200的运行。因此，将RF发生器2202的标称的RF模型预测的输出的值交换为实际测得值(如，约标称+0.22％)并且重新计算所述RF模型会导致故障曲线图，如线2414所示。故障曲线图2414示出了RF模型预测计算值大幅度偏离线2210和2212之间的RF模型范围的位置。
在区段3内，在大致偏转点2426处，故障图线2414从RF模型2300偏转。在校准配方2224A期间RF发生器2202的标称+0.22％的实际测得的输出指示失灵部件处于区段3内的概率高。结果是，技术人员可以在不干扰RF传输路径2200的其它区段的情况下集中精力对区段3进行检修。在RF发生器2202的RF输出中的相似的测得的偏差可以传播通过RF模型来确定相应偏转的2422至2430点和相应的故障图线2410至2419以确定有故障的部件和连接在运行失灵的RF传输路径2200内的位置。
图25是根据本公开中所描述的实施方式的图解排除运行失灵的RF传输系统2200的故障时执行的方法操作2500的流程图。在操作2505中，RF传输系统2200的特征在于使用校准配方以产生用于RF传输系统的基线RF模型，例如RF模型2300。举例而言，当已知RF传输系统2200是正常运行时，基线表征RF模型2300可以在RF传输系统2200的启动/安装时产生。替代地，基线RF模型2300可以基于理想的模型值集，该理想的模型值集例如来自具有在理想条件下操作的理想的物理部件和电路部件的理论上的理想RF传输系统。在另一种替代方案中，基线RF模型2300可以基于“黄金”RF传输系统或其他示例性的RF传输系统(如统计分析的多RF传输系统)以确定在多个RF传输系统的可接受范围的操作参数。
RF传输系统2200的基线RF模型2300反映用于正常运行的RF传输系统的正常操作的参数和范围。产生基线RF模型的一种方法是将表征配方应用到在处理室中要进行处理的测试晶片组。当处理测试晶片组时，测量并记录一个或多个，优选全部或大部分区段的输出以备后用。可以任选地将基线RF模型与实际测量结果比较，以确认RF模型的精度。
可以将RF传输系统2200的基线RF模型2300存储起来以供以后调用和比较或其它用途。RF传输系统2200的基线RF模型2300可存储在控制器2222内或在外部数据库内，诸如可以由制造商来维持。
在处理室2218实施的工艺最终会遇到可能通过在RF传输系统2200中的故障引起的错误。在操作2510中，运行失灵的RF传输系统2200的特征在于使用校准配方。可替代地，RF传输系统2200的特征在于对诸如预定周期或者所需要的任何时间的需要。一种表征RF传输系统2200的方法是将表征配方应用到将在处理室中进行处理的新的测试晶片组。当处理新的测试晶片组时，测量和记录至少一个区段中的输出。为了讨论的目的，测量RF发生器2202的实际输出，然而，如以上所讨论的，可以选择任何一个或多个区段来进行测量。
在操作2515中，RF发生器2202的实际的测得的输出传播通过基线RF模型。传播RF发生器2202的实际的测得的输出通过基线RF模型会导致诸如上述图24所示的并具有一个或多个故障线2410至2419的故障曲线图2400。
在操作2520中，分析一条或多条故障线2410至2419，以确定偏转2422至2430的相应点。偏转2422至2430的相应点基本确定在RF传输系统2200中的故障的位置，并且方法操作可以结束。
在至少一个实施方式中，在方法操作2500中描述的分析可以在计算机可读介质来体现，如在控制器2222中的故障排除逻辑2226中实现。控制装置2222可以执行故障排除逻辑2226，以确定在RF传输系统2200中的故障的可能位置。
图26是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统2200上的校准配方2224A的处理过程中RF发生器2202的受监控输出的曲线图2600。当在校准配方2224A的处理过程中RF发生器2202的理想输出诸如可以由“黄金”RF传输系统2200产生时，曲线图2600包括虚线形式的曲线图2610。当在校准配方2224A的处理过程中RF发生器2202的典型输出诸如可以由正常操作的典型的RF传输系统2200产生时，曲线图2600还包括长短虚线形式的曲线图2612。当在校准配方2224A的处理过程中RF发生器2202的错误输出诸如可以由运行失灵的RF传输系统2200产生时，曲线图2600还包括实线形式的误差曲线图2614。注意，曲线图2610、2612和2614之间的差异是不按比例绘制的，而是基于讨论的目的放大了。
在校准配方2224A的部分2602期间，在理想的曲线图2610和误差曲线图2614之间显示约2.5％的显著差异。在RF发生器2202的输出中，该2.5％的差异落入+/-5％的可接受范围的偏差之内，该2.5％的偏差仍然可以提供有价值的故障排除信息。
图27是根据本公开中所描述的实施方式的、在被测试的RF传输系统上的校准配方2224A的处理过程中RF馈电器第三部分2210(例如圆柱形RF馈电器)的受监控输出的曲线图2700。曲线图2700也反映了在校准配方2224A处理期间的被测试的RF传输系统2200的RF模型预测的输出的曲线图。
当在校准配方2224A的处理过程中RF隧道2204的理想输出诸如可以由“黄金”RF传输系统2200产生时，曲线图2700包括虚线形式的曲线图2710。当在校准配方2224A的处理过程中圆柱形RF馈电器2210的错误输出诸如可以由运行失灵的RF传输系统2200产生时，曲线图2700还包括实线形式的误差曲线图2714。注意，曲线图2710和2714之间的差异是不按比例绘制的，并且基于讨论的目的放大了。
在校准配方2224A的部分2602期间，约15％的显著差异显示在理想的曲线图2710和误差曲线图2714之间。15％的差异是由在圆柱形RF馈电器2210中的故障导致的。15％的差异是由RF模型预测的，但是在RF发生器2202的输出中的相应的2.5％的偏差落入在RF发生器2202的输出中的+/-5％的可接受范围的偏差之内。在校准配方2224A的部分2602期间，传播RF发生器2202的输出中的2.5％的偏差通过RF传输模型2300预测理想曲线图2710和误差曲线图2714之间的15％的差异。结果是，测试工程师可以将精力集中在排除圆柱形RF馈电器2210的故障。
图28是根据本公开中所描述的实施方式的、运行失灵的RF传输系统的圆柱形RF馈电器2210部分的示图。圆柱形RF馈电器2210形成匹配电路2206的输出。RF屏蔽件2802包围圆柱形RF馈电器2210。圆柱形RF馈电器2210和RF屏蔽件2802之间的实心绝缘体2804缺失。实心绝缘体2804与空气(该空气在没有实心绝缘体时存在)相比具有电容差异，从而导致圆柱形RF馈电器2210中的不同的电容和对应的不同的阻抗，进而导致如上面参照图27所表明的15％的误差。
应当注意，在一些实施方式中，晶片偏置被用来确定将工件131(图1)夹持到ESC177(图1)的钳位电压。例如，当晶片偏置在等离子体室175(图1)不存在时，ESC 177内部的两个电极具有极性相反的匹配电压，以将工件131夹持到ESC 177。在该示例中，当晶片偏置存在于等离子体室175内时，提供给两个电极的电压有不同的幅值，以补偿所存在的晶片偏置。在各种实施方式中，晶片偏置用于补偿在ESC 177(图1)处的偏置。
还应当注意的是，相比于使用电压，使用三个参数(例如，电流幅值、电压幅值、以及电流和电压之间的相位等)来确定用于补偿在ESC 177处的偏置的晶片偏置可以更好地确定晶片偏置。例如，与RF电压和非线性等离子体状态(regime)之间的关系相比，使用三个参数计算出的晶片偏置与非线性等离子体状态(regime)具有较强的相关性。作为另一示例，使用三个参数计算的晶片偏置比使用电压探针确定的晶片偏置更精确。
还要注意的是，虽然前述操作参考平行板等离子体室(例如电容耦合等离子体室等)进行了描述，但在一些实施方式中，前述操作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、变压器耦合等离子体(TCP)反应器、导体工具、介电工具的等离子体室，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。
还应当注意，虽然上面的操作被描述为由主机系统130(图1)的处理器执行，但在一些实施方式中，操作可以由主机系统130的一个或多个处理器执行或由多个主机系统的多个处理器执行。
应当注意，虽然前述实施方式涉及提供RF信号给ESC 177(图1和18)的下电极和ESC 192(图11)的下电极且涉及使上电极179和264(图1和11)接地，但在一些实施方式中，RF信号被提供给上电极179和264中，同时ESC 177和163的下电极接地。
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，任务由通过网络而链接的远程处理硬件单元执行。
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。本文所描述的构成所述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。
一或多种实施方式还可被制作为在非暂时性计算机可读介质上的计算机可读代码。非暂时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，该数据以后能够被计算机系统读取。非暂时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)、ROM、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。非暂时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。
虽然上面图2、图13、图15、图17、和图25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即可。
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在本公开中所描述的各种实施方式中描述的范围。
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。因此，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本文所给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同原则内进行修改。
Claims (12)
1.一种用于确定在RF传输系统中的故障的位置的方法，其包括：
表征具有多个区段的所述RF传输系统；
从所述RF传输系统的所述多个区段选择作为初始选定区段的区段；
测量在所表征的所述RF传输系统中的所述初始选定区段的输出；
传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型，其中所述基线RF模型是基于在所述RF传输线中定义的电路部件的；
确定在所述RF传输系统的所产生的RF模型中的偏转点；以及
指出对应于所述偏转点的故障区段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述RF传输系统中定义的所述电路部件包括电容器、电感器、或它们的组合，所述基线RF模型包括一个或多个元件，其中，所述基线RF模型的所述元件与所述RF传输系统的所述电路部件具有相似的特征。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基线RF模型包括：
RF传输线的模型；
阻抗匹配电路的模型，所述RF传输线耦合在RF发生器的输出和所述阻抗匹配电路的输入之间；
耦合到所述阻抗匹配电路的输出的RF隧道模型；
RF带模型，所述RF隧道模型与所述RF带模型耦合；以及
静电卡盘模型，其具有耦合到所述RF带的输入。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述静电卡盘被包括在等离子体处理室内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述RF传输系统被包括在等离子体处理系统内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，表征所述RF传输系统包括：
施加表征配方至在处理室中处理的多个晶片；以及
在所述多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述多个区段的至少一个输出的至少一个参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基线RF模型是理想的RF传输系统的理想的RF模型。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基线RF模型是在已知所述RF传输系统运行正常时产生的所述RF传输系统的RF模型。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述RF传输系统的所述基线RF模型是通过以下方式产生：
施加表征配方至在处理室中处理的多个晶片；
在所述多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；以及
将所测得的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的预测值比较。
10.一种等离子体系统，其包括：
等离子体处理室；
耦合到所述等离子体处理室的RF输入的RF传输系统；
具有耦合到所述RF传输系统的输出的RF发生器；以及
耦合到所述RF发生器和所述等离子体处理室的控制器，所述控制器包括在计算机可读介质上的逻辑，所述逻辑是能执行的以用于通过选择多个区段中的一个区段并将所选定的所述区段的测得的输出传播通过所述RF传输系统的基线RF模型来确定所述RF传输系统中的故障；
其中所述基线RF模型是在已知所述RF传输系统运行正常时产生的理想的RF传输系统的理想的RF传输模型。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，能执行的以用于确定所述RF传输系统中的所述故障的在计算机可读介质上的所述逻辑包括能执行的以用于产生所述RF传输系统的基线RF模型的在计算机可读介质上的逻辑，所述产生所述RF传输系统的所述基线RF模型包括：
施加表征配方至在等离子体处理室中处理的多个晶片；
在所述多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的所述多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；以及
将所测得的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的预测值比较。
12.一种用于确定在耦合到处理室的RF传输系统中的故障的位置的方法，其包括：
产生所述RF传输系统的基线RF模型，包括：
施加表征配方至在处理室中处理的第一多个晶片；
在第二多个晶片的处理过程中测量所述RF传输系统中的多个区段中的选定的至少一个区段的输出的至少一个参数；
将所测得的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的输出与所述基线RF模型中的所述多个区段中的选定的所述至少一个区段的预测值比较；
表征具有多个区段的所述RF传输系统；
从所述RF传输系统的所述多个区段选择作为初始选定区段的区段；
测量在所述RF传输系统中的所述初始选定区段的输出；
传播所述初始选定区段的所测得的所述输出通过基线RF模型；
确定在所述RF传输系统的所产生的RF模型中的偏转点；以及
指出对应于所述偏转点的故障区段。
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