TWI598582B - 使用模型化以決定與電漿系統有關的晶圓偏壓 - Google Patents

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Description

使用模型化以決定與電漿系統有關的晶圓偏壓
本案實施例係關於使用模型化以決定與電漿系統有關的晶圓偏壓。
在一基於電漿的系統中，電漿係在一電漿腔室內產生，以在晶圓上執行各種操作，例如蝕刻、清潔、沉積等等。將該電漿加以監測和控制，以控制各種操作的效能。舉例來說，藉由監測電漿的電壓監測該電漿，且藉由控制供給至電漿腔室的射頻(RF)功率量控制該電漿。
然而，使用電壓監測和控制該等操作的效能可能無法提供令人滿意的結果。此外，監測電壓可能是昂貴且費時的操作。
在此背景下，產生本揭露內容所述的實施例。
本揭露內容的實施例提供設備、方法、及電腦程式，用於使用模型化以決定與一電漿系統相關聯的晶圓偏壓。應了解的是，本案實施例可以多種方式加以實現，例如製程、設備、系統、硬體件、或電腦可讀媒體上的方法。以下描述一些實施例。
在各種實施例中，決定在一模型的一模型節點處的晶圓偏壓。該模型可為射頻(RF)傳輸線、阻抗匹配電路、或靜電夾頭(ESC)的模型。該模型的模型節點可為輸入、輸出、或該模型內的一點。藉由將一複電壓與電流從一RF產生器的輸出傳導至該模型節點而決定在該模型 節點處的複電壓與電流，決定在該模型節點處的晶圓偏壓。在該RF產生器輸出處的複電壓與電流，係利用一電壓與電流探測器加以量測，該電壓與電流探測器係根據一預設準則加以校準。在若干實施例中，在該模型節點處的晶圓偏壓，係一係數和在該模型節點處的電壓大小值的乘積、一係數和在該模型節點處的電流大小值的乘積、一係數和在該模型節點處的功率大小值的平方根的乘積、及一常數的和。
在若干實施例中，描述一種方法，用於決定晶圓偏壓。該方法包含：偵測一產生器的輸出，以確定一產生器輸出的複電壓與電流(V&I)。該產生器係連接至一阻抗匹配電路，且該阻抗匹配電路係經由一射頻(RF)傳輸線連接至一電漿腔室的一靜電夾頭(ESC)。該方法更包含：由該產生器輸出的複V&I，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型的輸出與該ESC的模型之間的一路徑的一點處的一預測複V&I。該決定該預測複V&I的操作係使用至少部份該路徑的模型而加以執行。至少部分該路徑的該模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵。該方法包含使用該預測複V&I作為一函數的輸入，以將該預測複V&I映射成在該ESC的模型處的晶圓偏壓。
在各種實施例中，描述一種方法，用於決定晶圓偏壓。該方法包含：接收在一個以上產生器的一個以上輸出處所測得的一個以上產生器輸出的複電壓與電流。該一個以上產生器係連接至一阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路係經由一射頻(RF)傳輸線連接至一電漿腔室的一靜電夾頭(ESC)。該方法更包含：由該一個以上複電壓與電流，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型與該ESC的模型之間的路徑的一點處的預測複電壓與電流。該等模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵。該方法包含藉由使用該預測複電壓與電流作為一函數的輸入，計算在該點處的晶圓偏壓。
在若干實施例中，描述一種方法，用於決定晶圓偏壓。該方法包含：在一射頻(RF)產生器係經由一阻抗匹配電路連接至一電漿腔室時，確定在該RF產生器的一輸出處所測得的一第一複電壓與電流。該阻抗匹配電路具有連接至該RF產生器的該輸出的一輸入、及連接至一RF傳輸線的一輸出。該方法更包含：基於在該阻抗匹配電路中所定義的電元件， 產生一阻抗匹配模型。該阻抗匹配模型具有一輸入及一輸出。該阻抗匹配模型的輸入接收該第一複電壓與電流。該阻抗匹配模型亦具有一個以上構件。該方法包含：將該第一複電壓與電流，自該阻抗匹配模型的該輸入，經由該一個以上構件傳導至該阻抗匹配模型的輸出，以決定一第二複電壓與電流。該第二複電壓與電流係在該阻抗匹配模型的該輸出處。該方法包含：基於該第二複電壓與電流的電壓大小值、該第二複電壓與電流的電流大小值、及該第二複電壓與電流的功率大小值，決定一晶圓偏壓。
在若干實施例中，描述一種電漿系統，用於決定晶圓偏壓。該電漿系統包含一個以上射頻(RF)產生器，用於產生一個以上RF訊號。該一個以上RF產生器係與一個以上電壓與電流探測器連結。該一個以上電壓與電流探測器係用以量測在該一個以上RF產生器的對應的一個以上輸出處一個以上複電壓與電流。該電漿系統更包含一阻抗匹配電路，連接至該一個以上RF產生器。該電漿系統亦包含一電漿腔室，經由一RF傳輸線連接至該阻抗匹配電路。該電漿腔室包含一靜電夾頭(ESC)，該ESC係連接至該RF傳輸線。該電漿系統包含一處理器，其連接至該一個以上RF產生器。該處理器係用以：接收該一個以上複電壓與電流；及由該一個以上複電壓與電流，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型和該ESC的模型之間的路徑的一點處的預測複電壓與電流。該等模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵。該處理器係用以藉由使用該預測複電壓與電流作為一函數的輸入，計算在該點處的晶圓偏壓。
上述實施例的一些優點，包含在不需要將一電壓探測器連接至一點(例如在RF傳輸線上的一節點、阻抗匹配電路的輸出、ESC上的一點等等)的情況下，決定晶圓偏壓。在若干系統中，電壓探測器在該點處量測電壓，且所測得的電壓係用以決定在ESC處的偏壓。電壓探測器的取得係價格昂貴的。此外，當使用電壓探測器時，在該電漿系統中裝設一模組，該模組決定所測得的電壓係訊號或干擾。在判定所測得的電壓係訊號時，使用該電壓控制輸送至電漿系統的電漿腔室的RF功率，以抵銷在ESC處的偏壓。另一方面，在判定該電壓為干擾時，不使用該電壓控制RF功率。藉由該模組的決定操作係代價高昂且費時的。與此相比，本發明的晶圓偏 壓係在不需要將電壓探測器連接至該點的情況下而加以決定。不使用電壓探測器節省與該電壓探測器相關聯的成本以及與該模組相關聯的時間和精力。並且，電壓探測器在基板的製造、處理、清潔等等期間可能故障或可能無法運作。電壓與電流探測器符合預設準則且較電壓探測器準確。並且，基於使用電壓與電流探測器測得的複電壓與電流，決定晶圓偏壓。所量測和使用的複電壓與電流，與基於由電壓探測器所測得的電壓所決定的ESC偏壓相比，提供較佳的晶圓偏壓準確性。
其他實施態樣，透過以下詳細說明及隨附圖式，將更為明白。
102‧‧‧方法
104‧‧‧阻抗匹配模型
106‧‧‧操作
107‧‧‧操作
110‧‧‧電壓與電流(VI)探測器
111‧‧‧電壓與電流探測器
113‧‧‧RF傳輸線
114‧‧‧阻抗匹配電路
115‧‧‧阻抗匹配電路
116‧‧‧操作
117‧‧‧操作
119‧‧‧操作
122‧‧‧阻抗匹配電路
123‧‧‧系統
125‧‧‧靜電夾頭(ESC)模型
126‧‧‧系統
128‧‧‧系統
130‧‧‧主機系統
131‧‧‧工件
134‧‧‧電漿腔室
135‧‧‧電漿腔室
142‧‧‧桿
144‧‧‧RF帶
146‧‧‧支持部
148‧‧‧圓筒
150‧‧‧電纜
152‧‧‧電纜
153‧‧‧輸入
155‧‧‧輸入
161‧‧‧RF傳輸模型
162‧‧‧儲存硬體單元(HU)
163‧‧‧電纜模型
165‧‧‧電纜模型
168‧‧‧處理器
169‧‧‧RF傳輸線部分
171‧‧‧系統
172‧‧‧阻抗匹配模型
173‧‧‧RF傳輸模型部分
175‧‧‧電漿腔室
176‧‧‧電路模型
177‧‧‧靜電夾頭(ESC)
178‧‧‧系統
179‧‧‧上電極
180‧‧‧電路
181‧‧‧RF傳輸線
183‧‧‧上表面
185‧‧‧通訊裝置
187‧‧‧控制系統
189‧‧‧通訊裝置
190‧‧‧絕緣體
191‧‧‧電纜
192‧‧‧ESC
193‧‧‧電纜
194‧‧‧邊緣環(ER)
195‧‧‧RF傳輸線部分
196‧‧‧加熱構件
197‧‧‧RF傳輸模型部分
198‧‧‧加熱構件
199‧‧‧RF桿
200‧‧‧系統
201‧‧‧ESC
202‧‧‧濾波器
204‧‧‧電源供應器
206‧‧‧電源供應器
208‧‧‧濾波器
210‧‧‧隧道與帶模型
211‧‧‧圓筒模型
213‧‧‧數位脈衝訊號
215‧‧‧RF訊號
216‧‧‧模型
217‧‧‧系統
218‧‧‧模型
219‧‧‧系統
220‧‧‧RF產生器
221‧‧‧RF訊號
222‧‧‧參數控制部
233‧‧‧通訊裝置
224‧‧‧參數控制部
226‧‧‧數位訊號處理器(DSP)
228‧‧‧驅動器
230‧‧‧放大器
231‧‧‧輸出
232‧‧‧驅動放大系統(DAS)
233‧‧‧通訊裝置
236‧‧‧系統
238‧‧‧電壓與電流探測器
250‧‧‧系統
251‧‧‧節點
253‧‧‧電容器
255‧‧‧輸入
257‧‧‧節點
259‧‧‧輸出
261‧‧‧節點
262‧‧‧工件
263‧‧‧上表面
264‧‧‧上電極
265‧‧‧節點
268‧‧‧圖形
269‧‧‧電容器
270‧‧‧圖形
272‧‧‧圖形
274‧‧‧圖形
275‧‧‧圖形
276‧‧‧圖形
277‧‧‧圖形
278‧‧‧圖形
280‧‧‧圖形
282‧‧‧圖形
283‧‧‧輸出
284‧‧‧圖形
285‧‧‧輸入
286‧‧‧圖形
287‧‧‧RF傳輸線
288‧‧‧圖形
290‧‧‧圖形
292‧‧‧圖形
293‧‧‧節點
294‧‧‧圖形
296‧‧‧圖形
297‧‧‧輸出
298‧‧‧圖形
300‧‧‧電路
302‧‧‧隧道與帶模型
304‧‧‧節點
310‧‧‧電路
312‧‧‧圓筒與ESC模型
313‧‧‧電感器
316‧‧‧電容器
318‧‧‧節點
330‧‧‧系統
332‧‧‧電壓探測器
334‧‧‧主機系統
336‧‧‧模組
340‧‧‧方法
341‧‧‧操作
342‧‧‧操作
343‧‧‧操作
345‧‧‧晶圓偏壓產生器
351‧‧‧方法
353‧‧‧路徑
355‧‧‧系統
357‧‧‧操作
359‧‧‧操作
361‧‧‧操作
363‧‧‧方法
367‧‧‧操作
369‧‧‧操作
380‧‧‧輸入HU
382‧‧‧輸出HU
384‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
386‧‧‧I/O介面
388‧‧‧網路介面控制器(NIC)
392‧‧‧匯流排
藉由參照以下說明結合隨附圖式，可最佳地理解實施例。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖1係一系統的方塊圖，該系統用於決定在一阻抗匹配模型的輸出處、一射頻(RF)傳輸模型的一部分的輸出處、及靜電夾頭(ESC)模型的輸出處的變數。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖2係一方法的流程圖，用於決定在RF傳輸模型部分的輸出處的複電壓與電流。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖3A係一系統的方塊圖，用以說明一阻抗匹配電路。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖3B係阻抗匹配模型的電路圖。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖4係用以說明一RF傳輸線的一系統的圖示。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖5A係用以說明RF傳輸線的電路模型的一系統的方塊圖。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖5B係用以說明RF傳輸模型的隧道與帶模型的電路的圖示。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖5C係用以說明一隧道與帶模型的電路的圖示。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖6係用以說明一圓筒 與ESC模型的電路的圖示。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖7係用以決定變數之包含濾波器的一電漿系統的方塊圖。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖8A係一系統的圖示，用以說明濾波器的一模型，其用以改善變數的準確性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖8B係一系統的圖示，用以說明濾波器的一模型。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖9係一系統的方塊圖，該系統使用一電流與電壓探測器量測圖1的系統的RF產生器的輸出處的變數。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖10係一系統的方塊圖，其中電壓與電流探測器和通訊裝置係位於該RF產生器之外。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖11係一系統的方塊圖，其中利用使用圖1的系統所決定的變數值。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖12A係一圖形的圖示，該圖形描述在一x MHz RF產生器係開啟之時藉由使用探測器於圖1的系統之內的一節點處所測得的變數、與利用圖2的方法所決定的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖12B係一圖形的圖示，該圖形描述在一y MHz RF產生器係開啟之時藉由使用一探測器於圖1的系統之內的一節點處所測得的變數、與利用圖2的方法所決定的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖12C係一圖形的圖示，該圖形描述在一z MHz RF產生器係開啟之時藉由使用一探測器於圖1的系統之內的一節點處所測得的變數、與利用圖2的方法所決定的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖13係一方法的流程圖，該方法用於決定在阻抗匹配模型、RF傳輸模型、或ESC模型的一模型節點處的晶圓偏壓。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖14係狀態圖，描述用以產生晶圓偏壓的晶圓偏壓產生器。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖15係一方法的流程圖，用於決定在沿著介於阻抗匹配模型及ESC模型之間的路徑的一點處的晶圓偏壓。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖16係一系統的方塊圖，用於決定一模型的一節點處的晶圓偏壓。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖17係一方法的流程圖，用於決定在圖1的系統的一模型節點處的晶圓偏壓。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖18係一系統的方塊圖，用以說明藉由使用圖13、圖15、或圖17的方法而非使用一電壓探測器決定晶圓偏壓的優點。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖19A顯示實施例圖形，用以說明在y及z MHz RF產生器係開啟之時藉由使用一電壓探測器於圖1的電漿系統的一節點處所測得的變數、與使用圖2、13、15、或17的方法所決定的在對應模型節點輸出處的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖19B顯示實施例圖形，用以說明在x及z MHz RF產生器係開啟之時藉由使用一電壓探測器於圖1的電漿系統的一節點處所測得的變數、與使用圖2、13、15、或17的方法所決定的在對應模型節點輸出處的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖19C顯示實施例圖形，用以說明在x及y MHz RF產生器係開啟之時藉由使用一電壓探測器於圖1的電漿系統的一節點處所測得的變數、與使用圖2、13、15、或17的方法所決定的在對應模型節點輸出處的變數之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20A係一圖形的圖示，用以說明當x MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型晶圓偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20B係一圖形的圖 示，用以說明當y MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20C係實施例圖形的圖示，用以說明當z MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20D係一圖形的圖示，用以說明當x MHz及y MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20E係一圖形的圖示，用以說明當x MHz及z MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20F係一圖形的圖示，用以說明當y MHz及z MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖20G係一圖形的圖示，該圖形說明當x MHz、y MHz、及z MHz RF產生器係開啟之時使用一感測器工具所測得的接線晶圓偏壓、利用圖13、15、或17的方法所決定的模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間的相關性。
根據本揭露內容中所述的一實施例，圖21係圖1的系統的主機系統的方塊圖。
以下實施例描述系統和方法，其使用模型以決定與電漿系統有關的晶圓偏壓。明顯的是，本案實施例可在沒有若干或全部這些特定細 節的情況下加以實施。另一方面，不詳細描述眾所周知的製程操作，以免不必要地混淆本案實施例。
圖1係一系統126的實施例的方塊圖，該系統126用於在阻抗匹配模型104的輸出處、RF傳輸模型161的一RF傳輸模型部分173的輸出處(例如模型節點N1m)、及靜電夾頭(ESC)模型125的輸出處(例如模型節點N6m)決定一變數，該RF傳輸模型161係RF傳輸線113的一個模型。變數的例子包含複電壓、複電流、複電壓與電流、複功率、晶圓偏壓等等。RF傳輸線113具有一輸出，例如節點N2。電壓與電流(VI)探測器110在x MHz RF產生器的一輸出處(例如節點N3)測量複電壓與電流Vx、Ix、及Φx，例如第一複電壓與電流。應注意到的是，Vx表示電壓大小，Ix表示電流大小，且Φx表示Vx和Ix之間的相位。阻抗匹配模型104具有一輸出，例如一模型節點N4m。
此外，電壓與電流探測器111在y MHz RF產生器的一輸出處(例如節點N5)測量複電壓與電流Vy、Iy、及Φy。應注意到的是，Vy表示電壓大小，Iy表示電流大小，且Φy表示Vy和Iy之間的相位。
在若干實施例中，一節點係一裝置的輸入、一裝置的輸出、或該裝置內的一點。以下描述使用於此處的一裝置。
x MHz的例子包含2MHz、27MHz、及60MHz。y MHz的例子包含2MHz、27MHz、及60MHz。x MHz係不同於y MHz。舉例來說，當x MHz係2MHz時，y MHz係27MHz或60MHz。當x MHz係27MHz時，y MHz係60MHz。
電壓與電流探測器110和111每一者的例子，包含符合預設準則的電壓與電流探測器。預設準則的例子，包含受到開發感測器標準之協會所遵守的一標準。預設準則的另一例子，包含國家標準技術研究所(NIST)標準。舉例來說，電壓與電流探測器110或111係根據NIST標準加以校準。在此實例中，電壓與電流探測器110或111係與開路、短路、或已知負載連接，以校準電壓與電流探測器110或111符合NIST標準。電壓與電流探測器110或111可首先與開路連接，接著與短路連接，且接著與已知負載連接，以基於NIST標準校準電壓與電流探測器110。電壓與電流探 測器110或111可以任何順序與已知負載、開路、及短路連接，以根據NIST標準校準電壓與電流探測器110或111。已知負載的例子包含50歐姆負載、100歐姆負載、200歐姆負載、靜負載、直流(DC)負載、電阻器等等。舉例來說，電壓與電流探測器110和111每一者係根據NIST可追蹤標準加以校準。
電壓與電流探測器110係連接至x MHz RF產生器的輸出，例如節點N3。x MHz RF產生器的輸出(例如節點N3)係經由電纜150連接至阻抗匹配電路114的輸入153。此外，電壓與電流探測器111係連接至y MHz RF產生器的輸出，例如節點N5。y MHz RF產生器的輸出(例如節點N5)經由電纜152連接至阻抗匹配電路114的另一輸入155。
阻抗匹配電路114的一個輸出(例如節點N4)係連接至RF傳輸線113的輸入。RF傳輸線113包含一RF傳輸線部分169及另一RF傳輸線部分195。RF傳輸線部分169的輸入，係RF傳輸線113的輸入。RF傳輸線部分169的輸出(例如節點N1)係連接至RF傳輸線部分195的輸入。RF傳輸線部分195的輸出(例如節點N2)係連接至電漿腔室175。RF傳輸線部分195的輸出係RF傳輸線113的輸出。RF傳輸線部分169的例子，包含RF筒及RF帶。該RF筒係連接至該RF帶。RF傳輸線部分195的例子包含一RF桿及/或用於支持電漿腔室175的一支持部，例如一圓筒等等。
電漿腔室175包含一靜電夾頭(ESC)177、一上電極179、及其他部件(未顯示)，例如圍繞上電極179的一上介電環、圍繞該上介電環的一上電極延伸部、圍繞ESC 177的一下電極的一下介電環、圍繞該下介電環的一下電極延伸部、一上電漿排除區(PEZ)環、一下PEZ環等等。上電極179係位於ESC 177的對面且面向ESC 177。一工件131(例如半導體晶圓等等)係被支承於ESC 177的上表面183。上表面183包含ESC 177的輸出N6。工件131係置於輸出N6之上。在生產期間將各種製程執行於該工件131上，例如化學汽相沉積、清潔、沉積、噴鍍、蝕刻、離子佈植、光阻剝除等等的製程。例如特定用途積體電路(ASIC)、可程式邏輯元件(PLD)等等的積體電路係形成於該工件131之上，且該等積體電路係用於 各種電子裝置，例如行動電話、平板電腦、智慧型手機、電腦、膝上型電腦、網路設備等等。上電極179和下電極每一者係由金屬構成，例如鋁、鋁合金、銅等等。
在一個實施例中，上電極179包含一開口，連接至一中央氣體饋入部(未顯示)。該中央氣體饋入部從一氣體供應部(未顯示)接收一種以上製程氣體。製程氣體的例子包括含氧氣體，例如O2。製程氣體的其他例子包含含氟氣體，例如四氟甲烷(CF4)、六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)等等。上電極179係接地。ESC 177係經由阻抗匹配電路114連接至x MHz RF產生器及y MHz RF產生器。
當將製程氣體供應於上電極179及ESC 177之間，且當x MHz RF產生器及/或y MHz RF產生器經由阻抗匹配電路114及RF傳輸線113供應RF訊號至ESC 177之時，製程氣體被點燃而在電漿腔室175之內產生電漿。
當x MHz RF產生器產生一RF訊號並將該RF訊號經由節點N3、阻抗匹配電路114、及RF傳輸線113提供至ESC 177之時，且當y MHz產生器產生一RF訊號並將該RF訊號經由節點N5、阻抗匹配電路114、及RF傳輸線113提供至ESC 177之時，電壓與電流探測器110測量在節點N3處的複電壓與電流，且電壓與電流探測器111測量在節點N5處的複電壓與電流。
由電壓與電流探測器110和111所量測的複電壓與電流，自對應的電壓與電流探測器110和111經由對應的通訊裝置185和189提供至用於儲存的主機系統130的儲存硬體單元(HU)162。舉例來說，由電壓與電流探測器110所量測的複電壓與電流，經由通訊裝置185及電纜191提供至主機系統130，並且，由電壓與電流探測器111所量測的複電壓與電流，經由通訊裝置189及電纜193提供至主機系統130。通訊裝置的例子，包含：乙太網路裝置，其將資料轉換成乙太網路封包且將乙太網路封包轉換成資料；控制自動化技術乙太網路(EtherCAT,Ethernet for Control Automation Technology)裝置；串列介面裝置，其將資料串列傳送；平行介面裝置，其將資料平行傳送；通用串列匯流排(USB)介面裝置等等。
主機系統130的例子包含電腦，例如桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦等等。舉例來說，主機系統130包含一處理器及儲存HU 162。當使用於此處，一處理器可為一中央處理單元(CPU)、一微處理器、一特定用途積體電路(ASIC)、一可程式邏輯元件(PLD)等等。儲存HU的例子包含唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、或其組合。儲存HU可為快閃記憶體、容錯式磁碟陣列(RAID)、硬碟等等。
阻抗匹配模型104係儲存於儲存HU 162之內。阻抗匹配模型104具有與阻抗匹配電路114類似的特性，例如電容、電感、複功率、複電壓與電流等等。舉例來說，阻抗匹配模型104具有與阻抗匹配電路114之內相同數量的電容器及/或電感器，且該等電容器及/或電感器係以與阻抗匹配電路114之內相同的方式(例如串聯、並聯等等)彼此連接。舉例來說，當阻抗匹配電路114包含串聯於一電感器的一電容器時，阻抗匹配模型104亦包含與該電感器串聯的該電容器。
舉例來說，阻抗匹配電路114包含一個以上電元件，且阻抗匹配模型104包含阻抗匹配電路114的一設計，例如電腦生成模型。該電腦生成模型可藉由一處理器基於經由一輸入硬體單元自一使用者所接收的輸入訊號加以產生。該等輸入訊號包含多個訊號，其係關於將電元件(例如電容器、電感器等等)何者包含進一模型，以及將該等電元件彼此連接的方式(例如串聯、並聯等等)。作為另一範例，阻抗匹配電路114包含硬體電元件以及該等電元件之間的硬體連接，且阻抗匹配模型104包含該等硬體電元件的軟體表示及該等硬體連接的軟體表示。又舉例來說，阻抗匹配模型104係使用軟體程式加以設計，且阻抗匹配電路114係製作於印刷電路板之上。當使用於此處，電元件可包含電阻器、電容器、電感器、電阻器之間的接線、電感器之間的接線、電容器之間的接線、及/或電阻器、電感器、及電容器的組合之間的接線。
類似地，電纜模型163和電纜150具有類似的特性，且電纜模型165和電纜152具有類似的特性。舉例來說，電纜模型163的電感係與電纜150的電感相同。作為另一範例，電纜模型163係電纜150的電腦生成模型，且電纜模型165係電纜152的電腦生成模型。
類似地，RF傳輸模型161和RF傳輸線113具有類似的特性。舉例來說，RF傳輸模型161具有與RF傳輸線113之內相同數量的電阻器、電容器及/或電感器，且該等電阻器、電容器及/或電感器係以與RF傳輸線113之內相同的方式(例如串聯、並聯等等)彼此連接。為了進一步說明，當RF傳輸線113包含與一電感器並聯的一電容器時，RF傳輸模型161亦包含與該電感器並聯的該電容器。作為又另一範例，RF傳輸線113包含一個以上電元件，且RF傳輸模型161包含RF傳輸線113的一設計，例如電腦生成模型。
在若干實施例中，RF傳輸模型161係一電腦生成阻抗變換，其包含計算構件(例如電容器、電感器、電阻器、其組合等等)的特性(例如電容、電阻、電感、其組合等等)，以及決定該等構件之間的連接(串聯、並聯等等)。
基於經由電纜191自電壓與電流探測器110所接收的複電壓與電流，以及阻抗匹配模型104之內構件(例如電感器、電容器等等)的特性(例如電容、電感等等)，主機電腦130的處理器計算阻抗匹配模型104的輸出(例如模型節點N4m)處的複電壓與電流V、I、和Φ，例如第二複電壓與電流。在模型節點N4m處的複電壓與電流係儲存於主機系統130的儲存HU 162及/或另一儲存HU，例如光碟、快閃記憶體等等。複V、I、及Φ包含電壓大小V、電流大小I、及電壓和電流之間的相位Φ。
阻抗匹配模型104的輸出係連接至RF傳輸模型161的輸入，RF傳輸模型161係儲存於儲存硬體單元162之中。阻抗匹配模型104亦具有一輸入，例如節點N3m，其係用以接收在節點N3處所量測的複電壓與電流。
RF傳輸模型161包含RF傳輸模型部分173、另一RF傳輸模型部分197、及輸出N2m，其經由ESC模型125連接至模型節點N6m。ESC模型125係ESC 177的模型。舉例來說，ESC模型125具有與ESC 177類似的特性。舉例來說，ESC模型125具有與ESC 177相同的電感、電容、電阻、或其組合。
RF傳輸模型部分173的輸入，係RF傳輸模型161的輸入。 RF傳輸模型部分173的輸出係連接至RF傳輸模型部分197的輸入。RF傳輸模型部分173具有與RF傳輸線部分169類似的特徵，且RF傳輸模型部分197具有與RF傳輸線部分195類似的特徵。
基於在模型節點N4m所測得的複電壓與電流，主機系統130的處理器計算RF傳輸模型161的RF傳輸模型部分173的輸出處(例如模型節點N1m)的複電壓與電流V、I、和Φ，例如第三複電壓與電流。在模型節點N1m所決定的複電壓與電流，係儲存於主機系統130的儲存HU 162及/或另一儲存HU，例如光碟、快閃記憶體等等。
在一些實施例中，替代決定第三複電壓與電流或除了決定第三複電壓與電流之外，主機系統130的處理器，基於阻抗匹配模型104的輸出處的複電壓與電流，以及RF傳輸模型161的輸入與RF傳輸模型部分173之內的一點(例如一節點等等)之間構件的特性，計算RF傳輸模型部分173之內該點處的複電壓與電流，例如一中間複電壓與電流V、I、和Φ。
在各種實施例中，替代決定第三複電壓與電流或除了決定第三複電壓與電流之外，主機系統130的處理器，基於阻抗匹配模型104的輸出處的複電壓與電流，以及RF傳輸模型161的輸入與RF傳輸模型部分197之內的一點(例如一節點等等)之間構件的特性，計算RF傳輸模型部分197之內該點處的複電壓與電流，例如一中間複電壓與電流V、I、和Φ。
應注意的是，在若干實施例中，在阻抗匹配模型104的輸出處的複電壓與電流，係基於x MHz RF產生器的輸出處的複電壓與電流、電纜模型163的構件的特性、及阻抗匹配模型104的特性而加以計算。
更應注意的是，雖然顯示二個產生器連接至阻抗匹配電路114，在一個實施例中，任何數量的RF產生器(例如單一產生器、三個產生器等等)係經由一阻抗匹配電路連接至電漿腔室175。舉例來說，2MHz產生器、27MHz產生器、及60MHz產生器可經由一阻抗匹配電路連接至電漿腔室175。舉例來說，雖然上述實施例係就使用在節點N3處所測得的複電壓與電流而加以描述，在各種實施例中，上述實施例亦可使用在節點N5處所測得的複電壓與電流。
圖2係方法102實施例的流程圖，方法102用於決定在RF 傳輸模型部分173(圖1)的輸出處的複電壓與電流。方法102係藉由主機系統130(圖1)的處理器加以執行。在操作106中，由儲存HU 162(圖1)之內確定在節點N3處所測得的複電壓與電流，例如第一複電壓與電流。舉例來說，決定第一複電壓與電流係接收自電壓與電流探測器110(圖1)。作為另一範例，基於儲存於儲存HU 162(圖1)的電壓與電流探測器110的標識，決定第一複電壓與電流係與該標識相關聯。
再者，在操作107中，阻抗匹配模型104(圖1)係基於阻抗匹配電路114(圖1)的電元件加以產生。舉例來說，阻抗匹配電路114的多個電元件之間的連接、以及該等電元件的特性，係由使用者經由與主機系統130連接的一輸入硬體單元，提供至主機系統130的處理器。在接收該等連接與該等特性時，處理器產生具有與阻抗匹配電路114的電元件相同特性的構件，且產生具有相同於該等電元件之間連接的該等構件之間的連接。
阻抗匹配模型104的輸入(例如節點N3m)接收第一複電壓與電流。舉例來說，主機系統130的處理器自儲存HU 162存取(例如讀取等等)第一複電壓與電流，且提供第一複電壓與電流至阻抗匹配模型104的輸入以處理該第一複電壓與電流。
在操作116中，將第一複電壓與電流，由阻抗匹配模型104(圖1)的輸入(例如節點N3m(圖1))，經由阻抗匹配模型104的一個以上構件，傳導至阻抗匹配模型104的輸出(例如節點N4m(圖1))，以決定第二複電壓與電流，其係在阻抗匹配模型104的輸出處。舉例來說，參照圖3B，當2MHz RF產生器係開啟(例如運轉的、通電、連接至如電漿系統126的阻抗匹配電路104之元件等等)之時，基於電容器253的電容，基於電容器C5的電容，且基於在輸入255處所接收的第一複電壓與電流，決定在節點251(例如一中間節點)處的複電壓與電流Vx1、Ix1、及Φx1，例如一中間複電壓與電流，其包含電壓大小Vx1、電流大小Ix1、及複電壓與電流之間的相位Φx1。此外，基於複電壓與電流Vx1、Ix1、及Φx1，且基於電感器L3的電感，決定在節點257的複電壓與電流Vx2、Ix2、及Φx2。複電壓與電流Vx2、Ix2、及Φx2包含電壓大小Vx2、電流大小Ix2、及電 壓和電流之間的相位Φx2。當27MHz RF產生器和60MHz RF產生器係關閉(例如非運轉的、斷電、分離於阻抗匹配電路104等等)之時，將複電壓與電流V2、I2、及Φ2決定為在輸出259處的第二複電壓與電流，輸出259係阻抗匹配模型104(圖1)的輸出(例如模型節點N4m(圖1))的一個例子。複電壓與電流V2、I2、及Φ2，係基於複電壓與電流Vx2、Ix2、及Φx2以及電感器L2的電感而加以決定。複電壓與電流V2、I2、及Φ2包含電壓大小V2、電流大小I2、及電壓和電流之間的相位Φ2。
類似地，當27MHz RF產生器係開啟且2MHz和60MHz RF產生器係關閉之時，基於在節點261處所接收的複電壓與電流以及電感器LPF2、電容器C3、電容器C4、及電感器L2的特性，決定在輸出259處的複電壓與電流V27、I27、及Φ27。複電壓與電流V27、I27、及Φ27包含電壓大小V27、電流大小I27、及電壓和電流之間的相位Φ27。在節點261處所接收的複電壓與電流，係相同於在節點N5(圖1)處所測得的複電壓與電流。當2MHz和27MHz RF產生器二者係開啟且60MHz RF產生器係關閉之時，複電壓與電流V2、I2、Φ2、V27、I27、及Φ27係第二複電壓與電流的例子。此外，類似地，當60MHz RF產生器係開啟且2MHz和27MHz RF產生器係關閉時，在輸出259處的複電壓與電流V60、I60、及Φ60係基於在節點265處所接收的複電壓與電流以及電感器LPF1、電容器C1、電容器C2、電感器L4、電容器269、及電感器L1的特性而加以決定。複電壓與電流V60、I60、及Φ60包含電壓大小V60、電流大小I60、及電壓和電流之間的相位Φ60。當2MHz、27MHz、及60MHz RF產生器係開啟時，複電壓與電流V2、I2、Φ2、V27、I27、Φ27、V60、I60、及Φ60係第二複電壓與電流的例子。
在操作117中，RF傳輸模型161(圖1)係基於RF傳輸線113(圖1)的電元件加以產生。舉例來說，RF傳輸線113的電元件之間的連接、以及該等電元件的特性，係由使用者經由與主機系統130連接的一輸入裝置提供至主機系統130的處理器。在接收到該等連接和該等特性時，該處理器產生具有與RF傳輸線113的電元件相同特性的構件，且產生與該等電元件之間連接相同的該等構件之間連接。
在操作119中，第二複電壓與電流係由RF傳輸模型161的輸入經由RF傳輸模型部分173的一個以上構件傳導至RF傳輸模型部分173的輸出(例如模型節點N1m(圖1))，以決定RF傳輸模型部分173的輸出處的第三複電壓與電流。舉例來說，參照圖5B，當2MHz RF產生器係開啟且27MHz和60MHz RF產生器係關閉之時，基於電感器Ltunnel的電感，基於電容器Ctunnel的電容，且基於複電壓與電流V2、I2、及Φ2(圖3B)(其為第二複電壓與電流的一個例子)，決定在節點293處(例如一中間節點)的複電壓與電流Vx4、Ix4、及Φx4，例如一中間複電壓與電流。應注意的是，Ltunnel係一RF隧道(RF tunnel)的電腦生成模型的電感，且Ctunnel係該RF隧道模型的電容。此外，基於複電壓與電流Vx4、Ix4、及Φx4以及基於電感器Lstrap的電感，決定一隧道與帶模型210的輸出297處的複電壓與電流V21、I21、及Φ21。輸出297係RF傳輸模型部分173(圖1)的輸出(例如模型節點N1m(圖1))的例子。應注意的是，Lstrap係RF帶的電腦生成模型的電感。當2MHz RF產生器係開啟且27MHz和60MHz RF產生器係關閉時，將複電壓與電流V21、I21、及Φ21決定為在輸出297處的第三複電壓與電流。
類似地，當27MHz RF產生器係開啟且2MHz和60MHz RF產生器係關閉時，基於在輸出259處的複電壓與電流V27、I27、及Φ27(圖3B)以及電感器Ltunnel、電容器Ctunnel、及電感器Lstrap的特性，決定在輸出297處的複電壓與電流V271、I271、及Φ271。當2MHz和27MHz RF產生器皆開啟且60MHz RF產生器係關閉時，複電壓與電流V21、I21、Φ21、V271、I271、Φ271係第三複電壓與電流的一個例子。
此外，類似地，當60MHz RF產生器係通電且2MHz和27MHz RF產生器係斷電時，基於在節點259處所接收的複電壓與電流V60、I60、及Φ60(圖3B)以及電感器Ltunnel、電容器Ctunnel、及電感器Lstrap的特性，決定在輸出297處的複電壓與電流V601、I601、及Φ601。當2MHz、27MHz、及60MHz RF產生器係開啟時，複電壓與電流V21、I21、Φ21、V271、I271、Φ271、V601、I601、及Φ601係第三複電壓與電流的一個例子。方法102在操作119之後結束。
圖3A係系統123的實施例的方塊圖，系統123係用以說明阻抗匹配電路122。阻抗匹配電路122係阻抗匹配電路114(圖1)的一個例子。阻抗匹配電路122包含多個電元件的串聯連接及/或多個電元件的並聯連接。
圖3B係阻抗匹配模型172的實施例的電路圖。阻抗匹配模型172係阻抗匹配模型104(圖1)的一個例子。如所顯示，阻抗匹配模型172包含具有電容C1到C9的電容器以及具有電感LPF1、LPF2、及L1到L4的電感器。應注意的是，在圖3B中該等電感器及/或電容器彼此連接的方式係一範例。舉例來說，在圖3B中所顯示的電感器及/或電容器可以串聯及/或並聯方式彼此連接。並且，在若干實施例中，阻抗匹配模型172包含與圖3B中所顯示不同數量的電容器及/或不同數量的電感器。
圖4係系統178的實施例的圖示，用以說明RF傳輸線181，其係RF傳輸線113(圖1)的一個例子。RF傳輸線181包含圓筒148，例如一隧道。絕緣體190及RF桿142位在圓筒148的空心部之內。圓筒148和RF桿142的組合，係RF傳輸線113(圖1)的RF傳輸線部分169(圖1)的一個例子。RF傳輸線181係藉由螺栓B1、B2、B3、及B4而與阻抗匹配電路114加以螺栓連接。在一個實施例中，RF傳輸線181係經由任何數量的螺栓而與阻抗匹配電路114加以螺栓連接。在若干實施例中，替代螺栓或在螺栓以外，使用任何其他形式的接合，例如黏著劑、螺絲等等，以將RF傳輸線181接合至阻抗匹配電路114。
RF傳輸桿142係與阻抗匹配電路114的輸出連接。並且，一RF帶144，又稱為RF匙，係連接至RF桿142和RF桿199，RF桿199的一部分係位於支持部146(例如一圓筒)之內。包含RF桿199的支持部146，係RF傳輸線部分195(圖1)的一個例子。在一個實施例中，圓筒148、RF桿142、RF帶144、支持部146、及RF桿199的組合形成RF傳輸線181，其係RF傳輸線113(圖1)的一個例子。支持部146對電漿腔室提供支持。支持部146係附接至電漿腔室的ESC 177。RF訊號係由x MHz產生器經由電纜150、阻抗匹配電路114、RF桿142、RF帶144、及RF桿199供應至ESC 177。
在一個實施例中，ESC 177包含一加熱構件及在該加熱構件頂部的電極。在一個實施例中，ESC 177包含加熱構件及下電極。在一個實施例中，ESC 177包含下電極及在該下電極內所形成的開口內所嵌入的加熱構件，例如線圈線等等。在若干實施例中，電極係由金屬所構成，例如鋁、銅等等。應注意的是，RF傳輸線181將RF訊號供應至ESC 177的下電極。
圖5A係系統171的實施例的方塊圖，用以說明RF傳輸線113(圖1)的電路模型176。舉例來說，電路模型176包含電感器和/或電容器、該等電感器之間的連接、該等電容器之間的連接、及/或該等電感器和電容器之間的連接。連接的例子包含串聯及/或並聯連接。電路模型176係RF傳輸模型161(圖1)的一個例子。
圖5B係電路180的實施例的圖示，用以說明隧道與帶模型210，其係RF傳輸模型161(圖1)的RF傳輸模型部分173(圖1)的一個例子。電路180包含阻抗匹配模型172以及隧道與帶模型210。隧道與帶模型210包含電感器Ltunnel和Lstrap以及電容器Ctunnel。應注意到的是，電感器Ltunnel代表圓筒148(圖4)及RF桿142的電感，且電容器Ctunnel代表圓筒148及RF桿142的電容。此外，電感器Lstrap代表RF帶144(圖4)的電感。
在一個實施例中，隧道與帶模型210包含任何數量的電感器及/或任何數量的電容器。在這個實施例中，隧道與帶模型210包含連接一電容器至另一電容器、連接一電容器至一電感器、及/或連接一電感器至另一電感器的任何方式，例如串聯、並聯等等。
圖5C係電路300的實施例的圖示，用以說明隧道與帶模型302，其係RF傳輸模型161(圖1)的RF傳輸模型部分173(圖1)的一個例子。隧道與帶模型302係經由輸出259而與阻抗匹配模型172連接。隧道與帶模型302包含具有電感20奈亨利(nH)的電感器以及具有15微微法拉(pF)、31pF、15.5pF、及18.5pF的電容器。隧道與帶模型302係經由節點304連接至RF筒，該RF筒係連接至ESC 177(圖1)。該RF筒係RF傳輸線部分195(圖1)的一個例子。
應注意的是，在若干實施例中，隧道與帶模型302的電感器 與電容器具有其他數值。舉例來說，該20nH電感器具有介於15和20nH之間或介於20和25nH之間的電感。作為另一範例，隧道與帶模型302的二個以上電感器具有不同的電感。作為又另一範例，該15pF電容器具有介於8pF和25pF之間的電容，該31pF電容器具有介於15pF和45pF之間的電容，該15.5pF電容器具有介於9pF和20pF之間的電容，且該18.5pF電容器具有介於10pF和27pF之間的電容。
在各種實施例中，將任何數量的電感器包含於隧道與帶模型302之中，且將任何數量的電容器包含於隧道與帶模型302之中。
圖6係電路310的實施例的圖示，用以描述一圓筒與ESC模型312，其為電感器314和電容器316的組合。圓筒與ESC模型312包含一圓筒模型及一ESC模型，該ESC模型係ESC模型125(圖1)的一個例子。該圓筒模型係RF傳輸模型161(圖1)的RF傳輸模型部分197(圖1)的一個例子。該圓筒與ESC模型312具有與RF傳輸線部分195和ESC 177(圖1)之組合類似的特性。舉例來說，圓筒與ESC模型312具有與RF傳輸線部分195和ESC 177的組合相同的電阻。作為另一範例，圓筒與ESC模型312具有與RF傳輸線部分195和ESC 177的組合相同的電感。作為又另一範例，圓筒與ESC模型312具有與RF傳輸線部分195和ESC 177的組合相同的電容。作為又另一範例，圓筒與ESC模型312具有與RF傳輸線部分195和ESC 177的組合相同的電感、電阻、電容、或其組合。
圓筒與ESC模型312係經由節點318連接至隧道與帶模型302。節點318係模型節點N1m(圖1)的一個例子。
應注意的是，在若干實施例中，在圓筒與ESC模型312之中使用具有不同於44毫亨利(mH)之電感的電感器。舉例來說，使用具有由35mH至43.9mH或由45.1mH至55mH之電感的電感器。在各種實施例中，使用具有不同於550pF之電容的電容器。舉例來說，替代550pF的電容器，使用具有介於250和550pF之間或介於550和600pF之間的電容的電容器。
主機系統130(圖1)的處理器計算阻抗匹配模型172、隧道與帶模型302、及圓筒與ESC模型312的組合的合成阻抗，例如總阻抗 等等。主機系統130的處理器，使用在模型節點318處所決定的複電壓與電流及合成阻抗作為輸入，以計算在節點N6m處的複電壓和阻抗。應注意的是，圓筒與ESC模型312的輸出係模型節點N6m。
圖7係用於決定一變數的系統200的實施例的方塊圖。系統200包含一電漿腔室135，其更包含ESC 201且具有一輸入285。電漿腔室135係電漿腔室175(圖1)的一個例子，且ESC 201係ESC 177(圖1)的一個例子。ESC 201包含加熱構件198。並且，ESC 201係以邊緣環(ER)194加以圍繞。ER 194包含加熱構件196。在一個實施例中，ER 194促成均勻的蝕刻率、以及在由ESC 201所支持的工件131的邊緣附近之降低的蝕刻率漂移。
電源供應器206經由濾波器208提供功率至加熱構件196以加熱該加熱構件196，且電源供應器204經由濾波器202提供功率至加熱構件198以加熱該加熱構件198。在一個實施例中，單一電源供應器提供功率至加熱構件196和198二者。濾波器208過濾從電源供應器206所接收的一功率訊號的預定頻率，且濾波器202過濾從電源供應器204所接收的一功率訊號的預定頻率。
加熱構件198係藉由接收自電源供應器204的功率訊號加熱，以將ESC 201的電極維持於所期望的溫度，俾以進一步將電漿腔室135之內的環境維持於所期望的溫度。此外，加熱構件196係藉由接收自電源供應器206的功率訊號加熱，以將ER 194維持於所期望的溫度，俾以進一步將電漿腔室135內的環境維持於所期望的溫度。
應注意的是，在一個實施例中，在ER 194和ESC 201包含任意數量的加熱構件及任何類型的加熱構件。舉例來說，ESC 201包含電感加熱構件或金屬板。在一個實施例中，ESC 201和ER 194的每一者包含一個以上冷卻構件(例如容許冷水通過的一條以上的管等等)，以將電漿腔室135維持於所期望的溫度。
更應注意的是，在一個實施例中，系統200包含任何數量的濾波器。舉例來說，電源供應器204和206係經由單一濾波器連接至ESC 201和ER 194。
圖8A係系統217的實施例的圖示，用以說明濾波器202和208(圖7)的模型，其用以改善變數的準確性。系統217包含經由圓筒模型211連接至模型216的隧道與帶模型210，模型216包含濾波器202和208的電容器和/或電感器、以及其間的連接。模型216係儲存於儲存HU 162(圖1)及/或其他儲存HU之內。模型216的電容器及/或電感器，係以一方式(例如並聯方式、串聯方式、其組合等等)彼此連接。模型216代表濾波器202和208的電容及/或電感。
此外，系統217包含圓筒模型211，其係RF桿199(圖4)及支持部146(圖4)的電腦生成模型。圓筒模型211具有與RF桿199和支持部146的電元件類似的特性。圓筒模型211包含一個以上電容器、一個以上電感器、該等電感器之間的連接、該等電容器之間的連接、及/或該等電容器和電感器之組合之間的連接。
主機系統130(圖1)的處理器計算模型216、隧道與帶模型210、及圓筒模型211的合成阻抗，例如總阻抗等等。該合成阻抗提供在節點N2m處的複電壓和阻抗。在決定節點N2m處的變數之操作包含模型216和隧道與帶模型210的情況下，變數的準確性受到改善。應注意的是，模型216的輸出係模型節點N2m。
圖8B係系統219之實施例的圖示，用以說明用於改善變數準確性的濾波器202和208(圖7)的模型。系統219包含隧道與帶模型210及模型218，模型218係與隧道與帶模型210並聯連接。模型218係模型216(圖8A)的一個例子。模型218包含一電感器Lfilter，其表示濾波器202和208的合成電感。模型218更包含電容器Cfilter，其表示濾波器202和208的目標(directed)合成電容。
圖9係系統236的實施例的方塊圖，系統236用於使用電壓與電流探測器238量測RF產生器220的輸出231處的變數。輸出231係節點N3(圖1)或節點N5(圖1)的一個例子。RF產生器220係x MHz產生器或y MHz產生器(圖1)的一個例子。主機系統130產生具有二個以上狀態的數位脈衝訊號213，且提供該數位脈衝訊號213至數位訊號處理器(DSP)226。在一個實施例中，該數位脈衝訊號213係電晶體電晶體邏輯 (TTL)訊號。該等狀態的範例包含開狀態和關狀態、具有數位值1的狀態和具有數位值0的狀態、高狀態和低狀態等等。
在另一實施例中，替代主機系統130，使用時脈振盪器(例如晶體振盪器)產生類比時脈訊號，其藉由一類比至數位轉換器轉換成與數位脈衝訊號213類似的數位訊號。
數位脈衝訊號213係傳送至DSP 226。DSP 226接收數位脈衝訊號213且辨識該數位脈衝訊號213的狀態。舉例來說，DSP 226判定數位脈衝訊號213在第一組時間段期間具有一第一量值，例如數值1、高狀態量值等等，且在第二組時間段期間具有一第二量值，例如數值0、低狀態量值等等。DSP 226判定，數位脈衝訊號213在第一組時間段期間具有狀態S1且在第二組時間段期間具有狀態S0。狀態S0的例子包含低狀態、具有數值0的狀態、及關狀態。狀態S1的例子包含高狀態、具有數值1的狀態、及開狀態。作為又另一範例，DSP 226將數位脈衝訊號213的量值與一預儲存數值比較，以判別數位脈衝訊號213的量值在第一組時間段期間大於該預儲存數值，以及在第二組時間段期間該數位脈衝訊號213的狀態S0時的量值不大於該預儲存數值。在使用時脈振盪器的實施例中，DSP 226自時脈振盪器接收一類比時脈訊號，轉換該類比訊號為數位形式，且接著辨識二個狀態S0和S1。
當將一狀態辨識成S1，DSP 226將功率值P1及/或頻率值F1提供至參數控制部222。此外，當將該狀態辨識成S0，DSP 226將功率值P0及/或頻率值F0提供至參數控制部224。用以調整頻率的參數控制部的一個例子，包含自動頻率調諧器(AFT)。
應注意的是，參數控制部222、參數控制部224、及DSP 226係控制系統187的部分。舉例來說，參數控制部222及參數控制部224係邏輯塊，例如調整迴圈，其係由DSP 226所執行的電腦程式的部分。在若干實施例中，電腦程式係包含在非暫時性電腦可讀媒體之內，例如一儲存HU。
在一個實施例中，替代參數控制部，使用一控制器，例如硬體控制器、ASIC、PLD等等。舉例來說，使用硬體控制器取代參數控制部 222，且使用另一硬體控制器取代參數控制部224。
當接收到功率值P1及/或頻率值F1之時，參數控制部222將該功率值P1及/或該頻率值F1提供至驅動放大系統(DAS)232的驅動器228。驅動器的例子包含功率驅動器、電流驅動器、電壓驅動器、電晶體等等。驅動器228產生具有該功率值P1及/或頻率值F1的RF訊號，且提供該RF訊號至DAS 232的放大器230。
在一個實施例中，驅動器228產生一RF訊號，其具有隨功率值P1變化的一驅動功率值，且/或具有隨頻率值F1變化的一驅動頻率值。舉例來說，該驅動功率值係在該功率值P1的幾瓦(例如1到5瓦等等)之內，且該驅動頻率值係在該頻率值F1的幾赫茲(例如1到5Hz等等)之內。
放大器230將具有該功率值P1及/或該頻率值F1的RF訊號放大，且產生對應接收自驅動器228的RF訊號的一RF訊號215。舉例來說，RF訊號215具有與該功率值P1相比較高的功率量。作為另一範例，RF訊號215具有與功率值P1相同的功率量。RF訊號215經由電纜223及阻抗匹配電路114傳送至ESC 177(圖1)。
電纜223係電纜150或電纜152(圖1)的例子。舉例來說，當RF產生器220係x MHz RF產生器(圖1)的一個例子時，電纜223係電纜150的一個例子，且當RF產生器220係y MHz RF產生器(圖1)的一個例子時，電纜223係電纜152的一個例子。
當將功率值P1及/或頻率值F1藉由參數控制部222提供至DAS 232且產生RF訊號215之時，電壓與電流探測器238測量於連接至電纜223的輸出231處之變數數值。電壓與電流探測器238係電壓與電流探測器110或電壓與電流探測器111(圖1)的例子。電壓與電流探測器238將變數數值經由通訊裝置233傳送至主機系統130，以供主機系統130執行此處所述的方法102(圖2)及方法340、351、及363(圖13、15、及17)。通訊裝置233係通訊裝置185或189(圖1)的一個例子。通訊裝置233應用一協定(例如乙太網路、EtherCAT、USB、串列、平行、封包、拆包等等)，以將資料由電壓與電流探測器238傳送至主機系統130。在各種實施 例中，主機系統130包含一通訊裝置，其應用通訊裝置233所應用的該協定。舉例來說，當通訊裝置233應用封包協定，主機系統130的通訊裝置應用拆包協定。作為另一範例，當通訊裝置233應用一串列傳輸協定時，主機系統130的通訊裝置應用一串列傳輸協定。
類似地，當接收到功率值P0及/或頻率值F0之時，參數控制部224將該功率值P0及/或該頻率值F0提供至驅動器228。驅動器228產生具有該功率值P0及/或頻率值F0的RF訊號，且提供該RF訊號至放大器230。
在一個實施例中，驅動器228產生一RF訊號，其具有隨功率值P0變化的一驅動功率值，且/或具有隨頻率值F0變化的一驅動頻率值。舉例來說，該驅動功率值係在該功率值P0的幾瓦(例如1到5瓦)之內，且該驅動頻率值係在該頻率值F0的幾赫茲(例如1到5Hz)之內。
放大器230將具有該功率值P0及/或該頻率值F0的RF訊號放大，且產生對應接收自驅動器228的RF訊號的一RF訊號221。舉例來說，RF訊號221具有與該功率值P0相比較高的功率量。作為另一範例，RF訊號221具有與功率值P0相同的功率量。RF訊號221經由電纜223及阻抗匹配電路114傳送至ESC 177(圖1)。
當將功率值P0及/或頻率值F0藉由參數控制部224提供至DAS232且產生RF訊號221之時，電壓與電流探測器238測量於輸出231處之變數值。電壓與電流探測器238將變數值傳送至主機系統130，以供主機系統130執行方法102(圖2)、方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)。
應注意的是，在一個實施例中，電壓與電流探測器238係與DSP 226分離。在若干實施例中，電壓與電流探測器238係與DSP 226相連。更應注意的是，在狀態S1期間所產生的RF訊號215及在狀態S0期間所產生的RF訊號221係一合成RF訊號的部分。舉例來說，RF訊號215係具有與RF訊號221相比較高功率量的合成RF訊號的一部分，RF訊號221係該合成RF訊號的另一部分。
圖10係系統250的實施例的方塊圖，在系統250中電壓與 電流探測器238和通訊裝置233係位於RF產生器220之外。在圖1中，電壓與電流探測器110係位於x MHz RF產生器之內以測量在x MHz RF產生器的輸出處的變數。電壓與電流探測器238係位於RF產生器220之外以測量在RF產生器220的輸出231處的變數。電壓與電流探測器238係關聯於(例如連接至)RF產生器220的輸出231。
圖11係系統128的實施例的方塊圖，在系統128中使用藉由圖1的系統126所決定的變數值。系統128包含m MHz RF產生器、n MHz RF產生器、阻抗匹配電路115、RF傳輸線287、及電漿腔室134。電漿腔室134可類似於電漿腔室175。
應注意的是，在一個實施例中，圖1的x MHz RF產生器係類似m MHz RF產生器，且圖1的y MHz RF產生器係類似n MHz RF產生器。舉例來說，x MHz係等於m MHz且y MHz係等於n MHz。作為另一範例，x MHz產生器和m MHz產生器具有類似的頻率，且y MHz產生器和n MHz產生器具有類似的頻率。類似頻率的例子係當x MHz係在m MHz頻率的一窗口之內(例如kHz或Hz之內)。在若干實施例中，圖1的x MHz RF產生器係不類似於m MHz RF產生器，且圖1的y MHz RF產生器係不類似於n MHz RF產生器。
更要注意的是，在各種實施例中，在m MHz及n MHz RF產生器每一者中，使用與在x MHz及y MHz RF產生器每一者中所使用不同類型的感測器。舉例來說，在m MHz RF產生器中使用不遵循NIST標準的感測器。作為另一範例，在m MHz RF產生器中使用僅量測電壓的電壓感測器。
更應注意的是，在一個實施例中，阻抗匹配電路115係類似於阻抗匹配電路114(圖1)。舉例來說，阻抗匹配電路114的阻抗係與阻抗匹配電路115的阻抗相同。作為另一範例，阻抗匹配電路115的阻抗係在阻抗匹配電路114的一阻抗窗口之內(例如10-20%之內)。在若干實施例中，阻抗匹配電路115係不類似於阻抗匹配電路114。
阻抗匹配電路115包含電元件，例如電感器、電容器等等，以將連接至阻抗匹配電路115的功率源的阻抗與連接至阻抗匹配電路115 之負載的阻抗加以匹配。舉例來說，阻抗匹配電路115將連接至阻抗匹配電路115的來源阻抗(例如m MHz RF產生器、n MHz RF產生器、及連接該m MHz和n MHz RF產生器至阻抗匹配電路115的電纜等等之組合)，與負載的阻抗(例如電漿腔室134及RF傳輸線287等等之組合)匹配。
應注意的是，在一個實施例中，RF傳輸線287係類似於RF傳輸線113(圖1)。舉例來說，RF傳輸線287的阻抗係與RF傳輸線113的阻抗相同。作為另一範例，RF傳輸線287的阻抗係在RF傳輸線113的一阻抗窗口之內(例如10-20%之內)。在各種實施例中，RF傳輸線287係不類似於RF傳輸線113。
電漿腔室134包含ESC 192、上電極264、及其他部件(未顯示)，例如圍繞上電極264的上介電環、圍繞該上介電環的上電極延伸部、圍繞ESC 192的下電極的下介電環、圍繞下介電環的下電極延伸部、上電漿排除區(PEZ)環、下PEZ環等等。上電極264係位於ESC 192的對面且面向ESC 192。一工件262(例如半導體晶圓等等)係被支承於ESC 192的上表面263。上電極264與ESC 192的下電極每一者係由金屬製成，例如鋁、鋁合金、銅等等。
在一個實施例中，上電極264包含一開口，連接至一中央氣體饋入部(未顯示)。該中央氣體饋入部從一氣體供應部(未顯示)接收一種以上製程氣體。上電極264係接地。ESC 192係經由阻抗匹配電路115連接至m MHz RF產生器及n MHz RF產生器。
當將製程氣體供應於上電極264及ESC 192之間，且當m MHz RF產生器及/或n MHz RF產生器經由阻抗匹配電路115供應功率至ESC 192之時，製程氣體被點燃而在電漿腔室134之內產生電漿。
應注意的是，系統128不具有探測器(例如計量工具、電壓與電流探測器、電壓探測器等等)量測於阻抗匹配電路115的輸出283處、在RF傳輸線287上的一點、或在ESC 192處的變數。在模型節點N1m、N2m、N4m、及N6m處的變數值係用以決定系統128是否如所期望的運作。
在各種實施例中，系統128不具有晶圓偏壓感測器(例如原位直流(DC)探測器讀取銷)以及用以量測於ESC 192處的晶圓偏壓的相 關硬體。不使用晶圓偏壓感測器及相關硬體節省成本。
亦應注意的是，在一個實施例中，系統128包含連接至阻抗匹配電路的任何數量的RF產生器。
圖12A、12B、及12C係實施例圖形268、272、及275的圖示，該等圖形描述藉由電壓探測器於系統126(圖1)之內阻抗匹配電路114(圖1)的輸出(例如節點N4)處所測得的電壓(例如均方根(RMS)電壓、峰值電壓等等)、與利用方法102(圖2)所決定的對應模型節點輸出處(例如節點N4m)的電壓(例如峰值電壓等等)之間的相關性。此外，圖12A、12B、及12C係實施例圖形270、274、及277的圖示，該等圖形描述藉由電流探測器在系統126(圖1)的輸出處(例如節點N4)所測得的電流(例如均方根(RMS)電流等等)、與利用方法102(圖2)所決定的在對應輸出處(例如節點N4m)的電流(例如RMS電流等等)之間的相關性。
利用方法102所決定的電壓係標繪於各圖形268、272、及275之中的x軸之上，且利用電壓探測器所量測的電壓係標繪於各圖形268、272、及275之中的y軸之上。類似地，利用方法102所決定的電流係標繪於各圖形270、274、及277之中的x軸之上，且利用電流探測器所決定的電流係標繪於各圖形270、274、及277之中的y軸之上。
在x MHz RF產生器係開啟且y MHz RF產生器及z MHz RF產生器(例如60MHz RF產生器)係關閉的情況下，將電壓標繪在圖形268之中。此外，在y MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器及z MHz RF產生器係關閉的情況下，將電壓標繪在圖形272之中。並且，在z MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器及y MHz RF產生器係關閉的情況下，將電壓標繪在圖形275之中。
類似地，在x MHz RF產生器係開啟且y MHz RF產生器及z MHz RF產生器係關閉的情況下，將電流標繪在圖形270之中。此外，在y MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器及z MHz RF產生器係關閉的情況下，將電流標繪在圖形274之中。並且，在z MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器及y MHz RF產生器係關閉的情況下，將電流標繪在圖形 277之中。
在圖形268、272、及275每一者之中可觀察到，在該圖形的y軸所標繪的電壓與該圖形的x軸上所標繪的電壓之間存在一近似線性相關性。類似地，在圖形270、274、及277每一者之中可觀察到，在y軸所標繪的電流與在x軸上所標繪的電流之間存在一近似線性相關性。
圖13係方法340實施例的流程圖，方法340用於決定在電漿系統126(圖1)的一模型節點(例如模型節點N4m、模型節點N1m、模型節點N2m、模型節點N6m等等)處的晶圓偏壓。應注意的是，在若干實施例中，晶圓偏壓係由在電漿腔室175(圖1)之內所產生的電漿所產生的直流(DC)電壓。在這些實施例中，晶圓偏壓係存在於ESC 177(圖1)的一表面(例如上表面183)及/或工件131(圖1)的一表面(例如上表面)。
更應注意的是，模型節點N1m及N2m係在RF傳輸模型161(圖1)之上，且模型節點N6m係在ESC模型125(圖1)之上。方法340係由主機系統130(圖1)的處理器所執行。在方法340之中，執行操作106。
此外，在操作341之中，產生對應的一個以上裝置(例如阻抗匹配電路114、RF傳輸線113、ESC 177、其組合等等)的一個以上模型，例如阻抗匹配模型104、RF傳輸模型161、ESC模型125(圖1)、其組合等等。舉例來說，產生ESC模型125，其具有與ESC 177(圖1)類似的特性。
在操作343中，在操作106中所確定的複電壓與電流，係經由一個以上模型的一個以上構件加以傳導，以決定在該一個以上模型的輸出處的複電壓與電流。舉例來說，第二複電壓與電流係由第一複電壓與電流決定。作為另一範例，第二複電壓與電流係由第一複電壓與電流決定，且第三複電壓與電流係由第二複電壓與電流決定。作為又另一範例，第二複電壓與電流係由第一複電壓與電流決定，第三複電壓與電流係由第二複電壓與電流決定，且第三複電壓與電流係經由RF傳輸模型161(圖1)的RF傳輸模型部分197加以傳導，以決定在模型節點N2m處的第四複電壓與電流。在此範例中，第四複電壓與電流係藉由將第三複電壓與電流傳導通過RF傳輸模型部分197的構件的阻抗而加以決定。作為又另一範例，RF 傳輸模型161提供由主機系統130的處理器所執行的一代數轉移函數，以將在一個以上RF產生器的一個以上輸出處所測得的複電壓與電流轉移至沿著RF傳輸模型161的一電節點，例如模型節點N1m、模型節點N2m等等。
作為操作343的另一範例，第二複電壓與電流係由第一複電壓與電流加以決定，第三複電壓與電流係由第二複電壓與電流加以決定，第四複電壓與電流係由第三複電壓與電流加以決定，且第四複電壓與電流係經由ESC模型125加以傳導，以決定在模型節點N6m處的第五複電壓與電流。在此範例中，藉由將第四複電壓與電流傳導通過ESC模型125的構件(例如電容器、電感器等等)的阻抗，決定第五複電壓與電流。
在操作342中，基於在一個以上模型的輸出處的複電壓與電流的電壓大小、在該輸出處的複電壓與電流的電流大小、及在該輸出處的複電壓與電流的功率大小，決定在該輸出處的晶圓偏壓。舉例來說，基於第二複電壓與電流的電壓大小、第二複電壓與電流的電流大小、及第二複電壓與電流的功率大小，決定晶圓偏壓。為進一步說明，當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉時，主機系統130(圖1)的處理器將模型節點N4m(圖1)處的晶圓偏壓決定為第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和。在這個例子中，第一乘積係第一係數和第二複電壓與電流的電壓大小的乘積，第二乘積係第二係數和第二複電壓與電流的電流大小的乘積，且第三乘積係第三係數的平方根、和第二複電壓與電流的功率大小的平方根之乘積。
舉例來說，功率大小係所輸送功率的功率大小，所輸送功率係由主機系統130的處理器決定為前向功率和反射功率的差。前向功率係由系統126(圖1)的一個以上RF產生器供應至電漿腔室175(圖1)的功率。反射功率係由電漿腔室175朝向系統126(圖1)的一個以上RF產生器反射回來的功率。舉例來說，複電壓與電流的功率大小係由主機系統130的處理器決定為複電壓與電流的電流大小和複電壓與電流的電壓大小的乘積。此外，用以決定晶圓偏壓的係數和常數每一者係一正數或一負數。作為決定晶圓偏壓的另一範例，當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉之時，在一模型節點的晶圓偏壓係表示為ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx，其中「ax」係第一係數，「bx」係第二係數，「dx」係常數，「Vx」係在模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「Ix」係在模型節點處的複電壓與電流的電流大小，且「Px」係在模型節點處的複電壓與電流的功率大小。應注意的是，「sqrt」係平方根運算，其由主機系統130的處理器所執行。在若干實施例中，功率大小Px係電流大小Ix和電壓大小Vx的乘積。
在各種實施例中，用以決定晶圓偏壓的係數，係由主機系統130(圖1)的處理器基於一預測(projection)方法加以決定。在該預測方法中，一晶圓偏壓感測器(例如晶圓偏壓銷等等)量測第一時間的ESC 177的表面(例如上表面183(圖1))上的晶圓偏壓。此外，在該預測方法中，基於在一RF產生器的輸出處所測得的複電壓與電流，決定電漿系統126之內的一模型節點處的電壓大小、電流大小、及功率大小。舉例來說，第一時間之節點N3(圖1)處所測得的複電壓與電流，由主機系統130的處理器傳送至一模型節點(例如模型節點N4m、模型節點N1m、模型節點N2m、或模型節點N6m(圖1)等等)，以決定第一時間之該模型節點處的複電壓與電流。電壓大小與電流大小係由主機系統130的處理器自第一時間的該模型節點處的複電壓與電流加以抽取。此外，功率大小係由主機系統130的處理器計算為第一時間之電流大小和電壓大小的乘積。
類似地，在此範例中，在節點N3處測得一個以上額外時間的複電壓與電流，且傳送所測得的複電壓與電流，以決定該一個以上額外時間於模型節點(例如模型節點N4m、模型節點N1m、模型節點N2m、模型節點N6m等等)的複電壓與電流。並且，對於該一個以上額外時間，將電壓大小、電流大小、及功率大小由所決定的該一個以上額外時間的複電壓與電流加以抽取。一數學函數(例如部分最小平方、線性回歸等等)係由主機系統130的處理器應用於對於第一時間和該一個以上額外時間所取得的電壓大小、電流大小、功率大小、及所測得的晶圓偏壓，以決定係數ax、bx、cx、及常數dx。
作為操作342的另一範例，在y MHz RF產生器係開啟且x MHz和z MHz RF產生器係關閉之時，將晶圓偏壓決定為ay*Vy+by*Iy+cy*sqrt(Py)+dy，其中「ay」係一係數，「by」係一係數，「dy」係常數，「Vy」係第二複電壓與電流的電壓大小，「Iy」係第二複電壓與電流的電流大小，且「Py」係第二複電壓與電流的功率大小。功率大小Py係電流大小Iy和電壓大小Vy的乘積。作為操作342的又另一範例，在z MHz RF產生器係開啟且x MHz和y MHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓係決定為az*Vz+bz*Iz+cz*sqrt(Pz)+dz，其中「az」係一係數，「bz」係一係數，「dz」係常數，「Vz」係第二複電壓與電流的電壓大小，「Iz」係第二複電壓與電流的電流大小，且「Pz」係第二複電壓與電流的功率大小。功率大小Pz係電流大小Iz和電壓大小Vz的乘積。
作為操作342的另一範例，在x MHz及y MHz RF產生器係開啟且z MHz RF產生器係關閉之時，將晶圓偏壓決定為第一乘積、第二乘積、第三乘積、第四乘積、第五乘積、第六乘積、及一常數的和。第一乘積係第一係數和電壓大小Vx的乘積，第二乘積係第二係數和電流大小Ix的乘積，第三乘積係第三係數和功率大小Px的平方根的乘積，第四乘積係第四係數和電壓大小Vy的乘積，第五乘積係第五係數和電流大小Iy的乘積，且第六乘積係第六係數和功率大小Py的平方根的乘積。在x MHz及y MHz RF產生器係開啟且z MHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓係表示為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」、及「fxy」為係數，且「gxy」為常數。
作為操作342的另一範例，在y MHz及z MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓係決定為ayz*Vy+byz*Iy+cyz*sqrt(Py)+dyz*Vz+eyz*Iz+fyz*sqrt(Pz)+gyz，其中「ayz」、「byz」、「cyz」、「dyz」、「eyz」、及「fyz」為係數，且「gyz」為常數。作為操作342的又另一範例，在x MHz及z MHz RF產生器係開啟且y MHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓係決定axz*Vx+bxz*Ix+cxz*sqrt(Px)+dxz*Vz+exz*Iz+fxz*sqrt(Pz)+gxz，其中「axz」、「bxz」、「cxz」、「dxz」、「exz」、及「fxz」為係數，且「gxz」為常數。
作為操作342的另一範例，在x MHz、y MHz及z MHz RF產生器係開啟之時，晶圓偏壓係決定為第一乘積、第二乘積、第三乘積、第四乘積、第五乘積、第六乘積、第七乘積、第八乘積、第九乘積、及一常數的和。第一乘積係第一係數和電壓大小Vx的乘積，第二乘積係第二係數和電流大小Ix的乘積，第三乘積係第三係數和功率大小Px的平方根的乘積，第四乘積係第四係數和電壓大小Vy的乘積，第五乘積係第五係數和電流大小Iy的乘積，第六乘積係第六係數和功率大小Py的平方根的乘積，第七乘積係第七係數和電壓大小Vz的乘積，第八乘積係第八係數和電流大小Iz的乘積，且第九乘積係第九係數和功率大小Pz的平方根的乘積。在x MHz、y MHz及z MHz RF產生器係開啟之時，晶圓偏壓係表示為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」、及「ixyz」為係數，且「jxyz」為常數。
作為決定一個以上模型的輸出處的晶圓偏壓的另一範例，在模型節點N1m處的晶圓偏壓係藉由主機系統130的處理器基於在模型節點N1m處所決定的電壓與電流大小而加以決定。為進一步說明，第二複電壓與電流係沿著RF傳輸模型部分173(圖1)加以傳導，以決定在模型節點N1m處的複電壓與電流。以類似於自第一複電壓與電流決定第二複電壓與電流的方式，自第二複電壓與電流決定模型節點N1m處的複電壓與電流。舉例來說，第二複電壓與電流係基於RF傳輸模型部分173的構件的特性沿著RF傳輸模型部分173加以傳導，以決定在模型節點N1m處的複電壓與電流。
基於在模型節點N1m處所決定的複電壓與電流，藉由主機系統130的處理器決定模型節點N1m處的晶圓偏壓。舉例來說，以類似於自第二複電壓與電流決定在模型節點N4m處的晶圓偏壓的方式，自模型節電N1m處的複電壓與電流決定模型節點N1m處的晶圓偏壓。為了說明，當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉時，主機系統130(圖1)的處理器將模型節點N1m處的晶圓偏壓決定為第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和。在此範例中，第一乘積係第一係數 和模型節點N1m處的複電壓與電流的電壓大小的乘積，第二乘積係第二係數和模型節點N1m處的複電壓與電流的電流大小的乘積，且第三乘積係第三係數的平方根和模型節點N1m處的複電壓與電流的功率大小的平方根的乘積。當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉時，模型節點N1m處的晶圓偏壓係表示為ax*Vx+bx*Ix+cx*sqrt(Px)+dx，其中ax係第一係數，bx係第二係數，cx係第三係數，dx係常數，Vx係在模型節點N1m處的電壓大小，Ix係在模型節點N1m處的電流大小，且Px係在模型節點N1m處的功率大小。
類似地，基於模型節點N1m處的複電壓與電流且基於x、y、z MHz RF產生器何者為開啟，決定晶圓偏壓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、及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
作為決定一個以上模型的輸出處的晶圓偏壓的又另一範例，在模型節點N2m處的晶圓偏壓係藉由主機系統130的處理器，以與基於模型節點N1m處所決定的電壓和電流大小決定模型節點N1m處的晶圓偏壓類似的方式，基於在模型節點N2m處所決定的電壓和電流大小加以決定。為了進一步說明，決定模型節點N2m處的晶圓偏壓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、及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
作為決定一個以上模型的輸出處的晶圓偏壓的另一範例，在模型節點N6m處的晶圓偏壓係藉由主機系統130的處理器，以與基於模型 節點N2m處所決定的電壓和電流大小決定模型節點N2m處的晶圓偏壓類似的方式，基於在模型節點N6m處所決定的電壓和電流大小加以決定。為了進一步說明，決定模型節點N6m處的晶圓偏壓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、及axyz*Vx+bxyz*Ix+cxyz*sqrt(Px)+dxyz*Vy+exyz*Iy+fxyz*sqrt(Py)+gxyz*Vz+hxyz*Iz+ixyz*sqrt(Pz)+jxyz。
應注意的是，在若干實施例中，將晶圓偏壓儲存於儲存HU162(圖1)之內。
圖14係狀態圖，描述晶圓偏壓產生器345的實施例，晶圓偏壓產生器345係實現於主機系統130(圖1)之內。當所有的x、y、及zMHz RF產生器係關閉，在一模型節點(例如模型節點N4m、N1m、N2m、N6m(圖1)等等)處的晶圓偏壓係零或極微小。當x、y、或zMHz RF產生器係開啟且其餘的x、y、及zMHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓產生器345將一模型節點(例如模型節點N4m、N1m、N2m、N6m等等)處的晶圓偏壓決定為第一乘積a*V、第二乘積b*I、第三乘積c*sqrt(P)、及常數d的和，其中V係該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，I係複電壓與電流的電流大小，P係複電壓與電流的功率大小，a為一係數，b為一係數，c為一係數，且d為常數。在各種實施例中，一模型節點處的功率大小係該模型節點處的電流大小和該模型節點處的電壓大小的乘積。在若干實施例中，功率大小係所輸送功率的大小。
當x、y、及z MHz RF產生器其中二者係開啟且其餘的x、y、及zMHz RF產生器係關閉之時，晶圓偏壓產生器345將於一模型節點(例如模型節點N4m、N1m、N2m、N6m等等)處的晶圓偏壓決定成第一乘積a12*V1、第二乘積b12*I1、第三乘積c12*sqrt(P1)、第四乘積d12*V2、第五乘積e12*I2、第六乘積f12*sqrt(P2)、及常數g12的和，其中「V1」係藉由傳導在開啟之該等RF產生器的其中第一者的一輸出處所測得的電壓 而決定的該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「I1」係藉由傳導在開啟之該第一RF產生器的該輸出處所測得的電流而決定的複電壓與電流的電流大小，「P1」係決定為V1和I1的乘積的複電壓與電流的功率大小，「V2」係藉由傳導在開啟之該等RF產生器的其中第二者的一輸出處所測得的電壓而決定的該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「I2」係藉由傳導在開啟之該第主RF產生器的該輸出處所測得的電流而決定的複電壓與電流的電流大小，「P2」係決定為V2和I2的乘積的功率大小，「a12」、「b12」、「c12」、「d12」、「e12」、及「f12」每一者為一係數，且「g12」為常數。
當x、y、及z MHz RF產生器全部開啟時，晶圓偏壓產生器345將於一模型節點(例如模型節點N4m、N1m、N2m、N6m等等)處的晶圓偏壓決定成第一乘積a123*V1、第二乘積b123*I1、第三乘積c123*sqrt(P1)、第四乘積d123*V2、第五乘積e123*I2、第六乘積f123*sqrt(P2)、第七乘積g123*V3、第八乘積h123*I3、第九乘積i123*sqrt(P3)、及常數j123的和，其中「V1」係藉由傳導在該等RF產生器其中第一者的輸出處所測得的電壓而決定的該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「I1」係藉由傳導該第一RF產生器的該輸出處所測得的電流而決定的複電壓與電流的電流大小，「P1」係決定為V1和I1的乘積的複電壓與電流的功率大小，「V2」係藉由傳導在該等RF產生器的其中第二者的輸出處所測得的電壓而決定的該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「I2」係藉由傳導在該第二RF產生器的該輸出處所測得的電流而決定的複電壓與電流的電流大小，「P2」係決定為V2和I2的乘積的複電壓與電流的功率大小，「V3」係藉由傳導在該等RF產生器的其中第三者的輸出處所測得的電壓而決定的該模型節點處的複電壓與電流的電壓大小，「I3」係藉由傳導在該第三RF產生器的該輸出處的電流而決定的複電壓與電流的電流大小，「P3」係決定為V3和I3的乘積的複電壓與電流的功率大小，「a123」、「b123」、「c123」、「d123」、「e123」、「f123」、「g123」、「h123」、及「i123」每一者為一係數，且「j123」為常數。
圖15係方法351實施例的流程圖，方法351用於決定在沿著介於模型節點N4m(圖16)和ESC模型125(圖16)之間的路徑353(圖 16)的一點處的晶圓偏壓。圖15係參照圖16加以描述，圖16係系統355的實施例的方塊圖，系統355係用於決定在一模型的一輸出處的晶圓偏壓。
在操作357中，偵測x、y、或z MHz RF產生器的輸出，以確定一產生器輸出的複電壓與電流。舉例來說，電壓與電流探測器110(圖1)量測在節點N3(圖1)處的複電壓與電流。在此範例中，複電壓與電流係自電壓與電流探測器110經由通訊裝置185(圖1)而由主機系統130(圖1)加以接收，以儲存於儲存HU 162(圖1)之內。並且，在此範例中，主機系統130的處理器從儲存HU 162確定該複電壓與電流。
在操作359中，主機系統130的處理器使用該產生器輸出的複電壓與電流，決定在沿著介於模型節點N4m和模型節點N6m之間的路徑353的一點處的一預測複電壓與電流。路徑353從模型節點N4m延伸至模型節點N6m。舉例來說，由在x MHz RF產生器、y MHzR F產生器、或z MHz RF產生器的輸出處所測得的複電壓與電流，決定第五複電壓與電流。作為另一範例，在節點N3或節點N5處所測得的複電壓與電流，係經由阻抗匹配模型104加以傳導，以決定在模型節點N4m(圖1)處的複電壓與電流。在此範例中，在模型節點N4m處的複電壓與電流，係經由RF傳輸模型161(圖16)的一個以上構件及/或經由ESC模型125(圖16)的一個以上構件加以傳導，以決定在路徑353上的一點處的複電壓與電流。
在操作361中，主機系統130的處理器將在路徑353上的該點處所決定的預測複電壓與電流使用作為一函數的輸入，以將該預測複電壓與電流映射至ESC模型125(圖15)的節點N6m處的晶圓偏壓。舉例來說，當x、y、或z MHz RF產生器係開啟時，將模型節點N6m處的晶圓偏壓決定成第一乘積a*V、第二乘積b*I、第三乘積c*sqrt(P)、及一常數d的和，其中V為模型節點N6m處的預測複電壓與電流的電壓大小，I為模型節點N6m處的預測複電壓與電流的電流大小，P為模型節點N6m處的複電壓與電流的功率大小，a、b、及c為係數，且d為常數。
作為另一範例，當x、y、及z MHz RF產生器其中二者係開啟且其餘的x、y、及z MHz RF產生器係關閉之時，於模型節點N6m處的晶圓偏壓係決定為第一乘積a12*V1、第二乘積b12*I1、第三乘積 c12*sqrt(P1)、第四乘積d12*V2、第五乘積e12*I2、第六乘積f12*sqrt(P2)、及常數g12的和，其中V1係該二個RF產生器的其中第一者開啟所造成的模型節點N6m處的電壓大小，I1係該第一RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的電流大小，P1係該第一RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的功率大小，V2係該二個RF產生器的其中第二者開啟所造成的模型節點N6m處的電壓大小，I2係該第二RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的電流大小，及P2係該第二RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的功率大小，a12、b12、c12、d12、e12、及f12為係數，且g12為常數。
作為又另一範例，當x、y、及z MHz RF產生器全部開啟時，於模型節點N6m處的晶圓偏壓係決定成第一乘積a123*V1、第二乘積b123*I1、第三乘積c123*sqrt(P1)、第四乘積d123*V2、第五乘積e123*I2、第六乘積f123*sqrt(P2)、第七乘積g123*V3、第八乘積h123*I3、第九乘積i123*sqrt(P3)、及常數j123的和，其中V1、I1、P1、V2、I2、及P2係如前面的範例所描述，V3係該等RF產生器的其中第三者開啟所造成的模型節點N6m處的電壓大小，I3係該第三RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的電流大小，且P3係該第三RF產生器開啟所造成的模型節點N6m處的功率大小，a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123、及i123為係數，且j123為常數。
作為另一範例，用以決定晶圓偏壓的函數，係多個特徵數值和一常數的和。該等特徵數值包含大小值，例如大小值V、I、P、V1、I1、P1、V2、I2、P2、V3、I3、P3等等。該等特徵數值亦包含係數，例如係數a、b、c、a12、b12、c12、d12、e12、f12、a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123、i123等等。常數的例子包含常數d、常數g12、常數j123等等。
應注意的是，該等特徵數值的係數以及該等特徵數值的常數包含經驗模型資料。舉例來說，使用一晶圓偏壓感測器在ESC 177(圖1)處量測晶圓偏壓多次。此外，在此範例中，進行以下步驟量測該晶圓偏壓之次數：藉由將複電壓與電流自一個以上RF產生器(例如x MHz RF產生器、y MHz RF產生器、z MHz RF產生器等等)的一個以上節點(例如節 點N3、N5等等)經由一個以上的模型(例如阻抗匹配模型104、RF傳輸模型部分173、RF傳輸模型161、ESC模型125(圖1))傳導至路徑353(圖16)上的該點，決定路徑353(圖16)上的該點處的複電壓與電流。此外，在此範例中，一統計方法(例如部分最小平方、回歸等等)係由主機系統130的處理器加以使用於測得的晶圓偏壓，以及使用於抽取自在該點處的複電壓與電流的電壓大小、電流大小、及功率大小，以決定該等特徵數值的係數及該等特徵數值的常數。
在各種實施例中，用以決定晶圓偏壓的函數的特徵在於代表路徑353的物理特性之多個數值的總和。路徑353的物理特性係由測試資料(例如經驗模型資料等等)所導出數值。路徑353的物理特性的例子包含在路徑353上的構件的電容、電感、其組合等等。如上所述，沿著路徑353的構件的電感及/或電容，影響利用預測方法根據經驗決定的路徑353上的該點處的電壓與電流，且因而影響該等特徵數值的係數以及該等特徵數值的常數。
在若干實施例中，用以決定晶圓偏壓的函數係一多項式。
圖17係方法363的實施例的流程圖，方法363用於決定系統126(圖1)的一模型節點處的晶圓偏壓。圖17係參照圖1和16加以描述。方法363係由主機系統130(圖1)的處理器加以執行。在操作365中，一個以上複電壓與電流係由主機系統130從一產生器系統的一個以上通訊裝置接收，該產生器系統包含x MHz RF產生器、y MHz RF產生器、及z MHz RF產生器其中一者以上。舉例來說，在節點N3處所測得的複電壓與電流係接收自通訊裝置185(圖1)。作為另一範例，在節點N5處所測得的複電壓與電流係接收自通訊裝置189(圖1)。作為又另一範例，接收在節點N3處所測得的複電壓與電流、及在節點N5處所測得的複電壓與電流。應注意的是，該產生器系統的輸出包含節點N3、N5、及z MHz RF產生器的一輸出節點其中一者以上。
在操作367中，基於該產生器系統的輸出處的一個以上複電壓與電流，決定在沿著(例如在其上等等)介於阻抗匹配模型104和ESC模型125(圖16)之間的路徑353(圖16)的一點處的預測複電壓與電流。 舉例來說，預測該產生器系統的輸出處的複電壓與電流通過阻抗匹配模型104(圖16)，以決定在模型節點N4m處的複電壓與電流。作為另一範例，預測產生器系統的輸出處的複電壓與電流通過阻抗匹配模型104和RF傳輸模型161的RF傳輸模型部分173(圖1)，以決定模型節點N1m(圖1)處的複電壓與電流。作為又另一範例，預測該產生器系統的輸出處的複電壓與電流通過阻抗匹配模型104和RF傳輸模型161，以決定模型節點N2m(圖1)處的複電壓與電流。作為另一範例，預測產生器系統輸出處的複電壓與電流通過阻抗匹配模型104、RF傳輸模型161、及ESC模型125，以決定模型節點N6m(圖1)處的複電壓與電流。
在操作369中，藉由使用預測的複V&I作為一函數的輸入，計算沿著路徑353的該點處的晶圓偏壓。舉例來說，當x、y、或z MHz RF產生器係開啟且其餘的x、y、和z MHz RF產生器係關閉時，該點處的晶圓偏壓係由一函數加以決定，其係決定為第一乘積a*V、第二乘積b*I、第三乘積c*sqrt(P)、及一常數d的和，其中V為該點處的預測複電壓與電流的電壓大小，I為該點處的預測複電壓與電流的電流大小，P為該點處的複電壓與電流的功率大小，a、b、及c為係數，且d為常數。
作為另一範例，當x、y、及z MHz RF產生器其中二者係開啟且其餘的x、y、及z MHz RF產生器係關閉之時，於該點處的晶圓偏壓係決定為第一乘積a12*V1、第二乘積b12*I1、第三乘積c12*sqrt(P1)、第四乘積d12*V2、第五乘積e12*I2、第六乘積f12*sqrt(P2)、及常數g12的和，其中V1係該二個RF產生器的其中第一者開啟所造成的該點處的電壓大小，I1係該第一RF產生器開啟所造成的該點處的電流大小，P1係該第一RF產生器開啟所造成的該點處的功率大小，V2係該二個RF產生器的其中第二者開啟所造成的該點處的電壓大小，I2係該第二RF產生器開啟所造成的該點處的電流大小，及P2係該第二RF產生器開啟所造成的該點處的功率大小，a12、b12、c12、d12、e12、及f12為係數，且g12為常數。
作為又另一範例，當x、y、及z MHz RF產生器全部開啟時，於該點處的晶圓偏壓係決定成第一乘積a123*V1、第二乘積b123*I1、第三乘積c123*sqrt(P1)、第四乘積d123*V2、第五乘積e123*I2、第六乘積 f123*sqrt(P2)、第七乘積g123*V3、第八乘積h123*I3、第九乘積i123*sqrt(P3)、及常數j123的和，其中V1、I1、P1、V2、I2、及P2係如前面的範例所描述，V3係該等RF產生器的其中第三者開啟所造成的該點處的電壓大小，I3係該第三RF產生器開啟所造成的該點處的電流大小，且P3係該第三RF產生器開啟所造成的該點處的功率大小，a123、b123、c123、d123、e123、f123、g123、h123、及i123為係數，且j123為常數。
圖18係系統330的實施例的方塊圖，用以說明藉由使用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)而非使用電壓探測器332(例如電壓感測器等等)決定晶圓偏壓的優點。
電壓探測器332係連接至節點N1以決定節點N1處的電壓。在若干實施例中，電壓探測器332係連接至另一節點(例如節點N2、N4等等)，以決定在其他節點處的電壓。電壓探測器332包含多個電路，例如一RF分路器電路、一濾波器電路1、一濾波器電路2、一濾波器電路3等等。
此外，x和y MHz RF產生器係連接至主機系統334，主機系統334包含一干擾或訊號判定模組336。應注意的是，一模組可為一處理器、一ASIC、一PLD、由一處理器所執行的一軟體、或其組合。
電壓探測器332量測電壓大小，該電壓大小由主機系統334加以使用以決定晶圓偏壓。模組336判定由電壓探測器332所測得的電壓大小係訊號或干擾。在判定由電壓探測器332所測得的電壓大小係一訊號時，主機系統334決定晶圓偏壓。
與系統330相比，系統126(圖1)係符合成本效益且節省時間和精力。系統330包含電壓探測器332，該電壓探測器332不需要包含在系統126之中。不需要在系統126的節點N4、N1、或N2處連接一電壓探測器以決定晶圓偏壓。在系統126中，晶圓偏壓係基於阻抗匹配模型104、RF傳輸模型161、及/或ESC模型125(圖1)而加以決定。此外，系統330包含模組336，模組336亦不需要包含在系統126之中。不需要花費時間和精力以決定一複電壓與電流係訊號或干擾。沒有此種決定需要由主機系統130(圖1)加以進行。
圖19A、19B、及19C顯示實施例的圖形328、333、及337，以說明藉由使用電壓探測器在RF傳輸線部分195(圖1)的輸出(例如節點N1)處所測得的電壓(例如峰值電壓等等)與利用方法102(圖2)所決定的一對應模型節點輸出(例如節點N1m)處的電壓(例如峰值電壓等等)之間的相關性(例如線性相關性等等)。在圖形328、333、及337每一者中，所測得的電壓係標繪在y軸上，而利用方法102所決定的電壓係標繪在x軸上。
此外，圖19A、19B、及19C顯示實施例的圖形331、335、及338，以說明藉由使用晶圓偏壓探測器在輸出N6(圖1)處所測得的晶圓偏壓與利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一對應模型節點輸出(例如節點N6m)處的晶圓偏壓之間的相關性(例如線性相關性等等)。在圖形331、335、及338每一者中，利用晶圓偏壓探測器所測得的晶圓偏壓係標繪在y軸上，而利用方法340、方法351、或方法363所決定的晶圓偏壓係標繪在x軸上。
當y MHz及z MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器係關閉時，將電壓和晶圓偏壓標繪在圖形328和331之中。此外，當x MHz及z MHz RF產生器係開啟且y MHz RF產生器係關閉時，將電壓和晶圓偏壓標繪在圖形333和335之中。並且，當x MHz及y MHz RF產生器係開啟且z MHz RF產生器係關閉時，將電壓標繪在圖形337和338之中。
圖20A係實施例圖形276和278的圖示，該等圖形說明使用一感測器工具(例如計量工具、探測器、感測器、晶圓偏壓探測器等等)所測得的接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的模型晶圓偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。在圖形276中所標繪的接線晶圓偏壓係在一點(例如RF傳輸線133上的一節點、ESC 177的上表面183(圖1)上的一節點等等)處加以量測，且在圖形276所標繪的該模型偏壓係在路徑353(圖16)上的對應模型點處(例如模型節點N4m、模型節點N1m、模型節點N2m、模型節點N6m等等(圖1))加以決定。接線晶圓偏壓係沿著圖形276中的y軸加以標繪，且模型偏壓係沿著圖形276中的x軸加以標繪。
當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉之時，將接線晶圓偏壓及模型偏壓標繪於圖形276之中。此外，利用等式a2*V2+b2*I2+c2*sqrt(P2)+d2決定圖形276的模型偏壓，其中「*」表示乘，「sqrt」表示平方根，「V2」表示沿著路徑353(圖16)的該點處的電壓，I2表示在該點處的電流，P2表示在該點處的功率，「a2」係一係數，「b2」係一係數，「c2」係一係數，且「d2」係一常數。
圖形278將一誤差標繪於y軸上，且將在該點處的模型偏壓標繪在x軸上，該誤差為在該點處的模型偏壓的誤差。該模型誤差係在模型偏壓中的一誤差，例如變異數、標準差等等。當x MHz RF產生器係開啟且y MHz和z MHz RF產生器係關閉之時，將模型誤差和模型偏壓標繪於圖形278之中。
圖20B係實施例的圖形280及282的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形280及282係以類似於圖形276及278(圖20A)的方式加以標繪，除了圖形280及282係在y MHz RF產生器係開啟且x MHz和z MHz RF產生器係關閉之時加以標繪。此外，利用等式a27*V27+b27*I27+c27*sqrt(P27)+d27決定圖形280及282的模型偏壓，其中「V27」表示沿著路徑353(圖16)的該點處的電壓大小，「I27」表示在該點處的電流大小，「P27」表示在該點處的功率大小，「a27」為一係數，「b27」為一係數，「c27」為一係數，且「d27」為一常數。
圖20C係實施例的圖形284及286的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形284及286係以類似於圖形276及278(圖20A)的方式加以標繪，除了圖形284及286係在z MHz RF產生器係開啟且x MHz和y MHz RF產生器係關閉之時加以標繪。此外，利用等式a60*V60+b60*I60+c60*sqrt(P60)+d60決定圖形284及286的模型偏壓，其中「V60」表示沿著路徑353(圖16)的該點處的電壓大小，「I60」表示在該點處的電流大小，「P60」表示在 該點處的功率大小，「a60」為一係數，「b60」為一係數，「c60」為一係數，且「d60」為一常數。
圖20D係實施例的圖形288及290的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形288及290係以類似於圖形276及278(圖20A)的方式加以標繪，除了圖形288及290係在x MHz及y MHz RF產生器係開啟且z MHz RF產生器係關閉之時加以標繪。此外，利用等式a227*V2+b227*I2+c227*sqrt(P2)+d227*V27+e227*I27+f227*sqrt(P27)+g227決定圖形288及290的模型偏壓，其中「a227」、「b227」、「c227」、「d227」、「e227」、及「f227」為係數，且「g227」為一常數。
圖20E係實施例的圖形292及294的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形292及294係以類似於圖形276及278(圖20A)的方式加以標繪，除了圖形292及294係在x MHz及z MHz RF產生器係開啟且y MHz RF產生器係關閉之時加以標繪。此外，利用等式a260*V2+b260*I2+c260*sqrt(P2)+d260*V60+e260*I60+f260*sqrt(P60)+g260決定圖形292及294的模型偏壓，其中「a260」、「b260」、「c260」、「d260」、「e260」、及「f260」為係數，且「g260」為一常數。
圖20F係實施例的圖形296及298的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形296及298係以類似於圖形276及278(圖20A)的方式加以標繪，除了圖形296及298係在y MHz及z MHz RF產生器係開啟且x MHz RF產生器係關閉之時加以標繪。此外，利用等式a2760*V27+b2760*I27+c2760*sqrt(P27)+d2760*V60+e2760*I60+f2760*sqrt(P60)+g2760決定圖形296及298的模型偏壓，其中「a2760」、「b2760」、「c2760」、「d2760」、「e2760」、及「f2760」為係數，且「g2760」為一常數。
圖20G係實施例的圖形303及305的圖示，用以說明一接線晶圓偏壓、利用方法340(圖13)、方法351(圖15)、或方法363(圖17)所決定的一模型偏壓、及在該模型偏壓中的誤差之間存在相關性。圖形303及305係以類似於圖形276及278(圖12A)的方式加以標繪，除了圖形303及305係在x MHz、y MHz及z MHz RF產生器係開啟之時加以標繪。此外，利用等式a22760*V2+b22760*I2+c22760*sqrt(P2)+d22760*V60+e22760*I60+f22760*sqrt(P60)+g22760*V27+h22760*I27+i22760*sqrt(P27)+j22760決定圖形303及305的模型偏壓，其中「a22760」、「b22760」、「c22760」、「d22760」、「e22760」、「f22760」、「g22760」、「h22760」、及「i22760」為係數，且「j22760」為一常數。
圖21係主機系統130的實施例的方塊圖。主機系統130包含處理器168、儲存HU 162、輸入HU 380、輸出HU 382、輸入/輸出(I/O)介面384、I/O介面386、網路介面控制器(NIC)388、及匯流排392。處理器168、儲存HU 162、輸入HU 380、輸出HU 382、I/O介面384、I/O介面386、及NIC 388係透過匯流排392彼此連接。輸入HU 380的例子包含滑鼠、鍵盤、觸控筆(stylus)等等。輸出HU 382的例子包含顯示器、揚聲器、或其組合。顯示器可為液晶顯示器、發光二極體顯示器、陰極射線管、電漿顯示器等等。NIC 388的例子包含網路介面卡、網路配接器等等。
I/O介面的例子包含一介面，其提供連接至該介面的數個硬體件之間的相容性。舉例來說，I/O介面384將接收自輸入HU 380的訊號轉換成與匯流排392相容的形式、振幅、及/或速度。作為另一範例，I/O介面386將接收自匯流排392的訊號轉換成與輸出HU 382相容的形式、振幅、及/或速度。
應注意到，在若干實施例中，使用晶圓偏壓以決定用以將工件131(圖1)夾持於ESC 177(圖1)的夾持電壓。舉例來說，當電漿腔室175(圖1)不存在晶圓偏壓時，在ESC 177之內的二個電極具有具相反極性的匹配電壓，以將工件131夾持於ESC 177。在此範例中，當在電漿腔室175之內存在晶圓偏壓時，供應至該二個電極的電壓係大小不同，以抵銷晶圓偏壓的存在。在各種實施例中，使用晶圓偏壓以抵銷在ESC 177(圖 1)處的偏壓。
吾人亦注意到，與使用電壓相比，使用三個參數(例如電流大小、電壓大小、及電流與電壓之間的相位等等)決定晶圓偏壓以抵銷在ESC 177處的偏壓，能夠較佳地決定晶圓偏壓。舉例來說，使用該三個參數計算的晶圓偏壓，與RF電壓和非線性電漿狀態之間的關係相比，具有相對於非線性電漿狀態較強的相關性。作為另一範例，使用三個參數所計算的晶圓偏壓，與使用電壓探測器所決定者相比係較為準確。
更注意到的是，雖然上述操作係就平行板電漿腔室(例如電容耦合電漿腔室等等)加以描述，在若干實施例中，上述實施例適用於其他類型的電漿腔室，例如包含電感式耦合電漿(ICP)反應器、變壓耦合電漿(TCP)反應器、導體工具、介電工具的電漿腔室、包含電子迴旋共振(ECR)反應器的電漿腔室等等。舉例來說，x MHz RF產生器及y MHz RF產生器係連接至ICP電漿腔室之內的一電感器。
亦注意到的是，雖然上述操作係描述成藉由主機系統130(圖1)的處理器加以執行，在若干實施例中，該等操作可藉由主機系統130的一個以上處理器或藉由多個主機系統的多個處理器加以執行。
應注意到，雖然上述實施例係關於將RF訊號提供至ESC 177(圖1和18)的下電極以及提供至ESC 192(圖11)的下電極且將上電極179和264(圖1和11)接地，在若干實施例中，將RF訊號提供至上電極179和264而將ESC 177和163的下電極接地。
此處所述實施例可以各種電腦系統構造加以實施，上述電腦系統包含手持式硬體單元、微處理器系統、基於微處理器或可程式消費性電子裝置、迷你電腦、大型電腦等等。該等實施例亦可在分散式計算環境中實施，其中多個工作係藉由透過網路鏈結的遠端處理硬體單元加以執行。
考慮到上述實施例，應理解的是該等實施例可使用各種電腦實現操作，該等電腦實現操作涉及在電腦系統中所儲存資料。這些操作係需要物理量的物理性操作者。形成部分之實施例的此處所述的任何操作係有用的機械操作。該等實施例亦關於執行這些操作的硬體單元或設備。該設備可特別建構用於特殊用途電腦。當定義為特殊用途電腦，該電腦亦可 執行非該特殊用途一部分的其他處理、程式執行或常式，而仍能夠操作用於該特殊用途。在若干實施例中，可藉由利用儲存於電腦記憶體、快取記憶體、或由網路取得的一個以上電腦程式選擇性啟動或設定的通用電腦，處理該等操作。當資料係通過網路取得，該資料可藉由網路上的其他電腦(例如雲端計算資源)加以處理。
一個以上實施例亦可製作為非暫時性電腦可讀媒體上的電腦可讀碼。該非暫時性電腦可讀媒體係可儲存資料的任何資料儲存硬體單元，該資料之後可由電腦系統讀出。非暫時性電腦可讀媒體的範例包含硬碟、網路附接儲存器(NAS)、ROM、RAM、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、可錄CD(CD-R)、可重寫CD(CD-RW)、磁帶、及其他光學和非光學資料儲存硬體單元。非暫時性電腦可讀媒體可包含分布於網路連接電腦系統上的電腦可讀有形媒體，使得電腦可讀碼被分散式地儲存和執行。
雖然上述圖2、圖13、圖15、及圖17的流程圖中的方法操作係以特定的順序描述，應理解的是其他內務處理操作可在該等操作之間加以執行，或者可調整操作，使得該等操作在些許不同的時間發生，或者可分布於一系統之中，該系統允許在各種與處理相關聯的時間間隔處理操作的發生，只要重疊操作的處理係以所欲的方式執行。
來自任何實施例的一個以上特徵，可與任何其他實施例的一個以上特徵結合，而不偏離本揭露內容之各種實施例所述之範疇。
雖然前述實施例以清楚理解為目的而相當程度詳細地加以描述，顯而易見的是，在隨附申請專利範圍的範疇之內可實施某些變化和修改。因此，本實施例係視為例示性而非限制性，且該等實施例係不限定於此處所提供的細節，而是可在隨附申請專利範圍的範疇和均等者之內加以修改。
351‧‧‧方法
357、359、361‧‧‧操作

Claims (36)

  1. 一種方法，用於決定晶圓偏壓，該方法包含：偵測一產生器的輸出，以確定一產生器輸出的複電壓與電流，該產生器係連接至一阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路係經由一射頻(RF)傳輸線連接至一電漿腔室的一靜電夾頭(ESC)；由該產生器輸出的複電壓與電流，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型的輸出與該ESC的模型之間的一路徑的一點處的一預測複電壓與電流，該決定該預測複電壓與電流的操作係使用至少部份該路徑的模型而加以執行，至少部分該路徑的該模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵；及使用該預測複電壓與電流作為一函數的輸入，以將該預測複電壓與電流映射成在該ESC的模型處的晶圓偏壓。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該函數的特徵在於表現該路徑的多個物理特性的多個數值的總和，其中該預測複電壓與電流係用於該等數值的該總和。
  3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中該路徑的該等物理特性係自測試資料所導出數值。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該函數係多個特徵數值和一常數的和，該等特徵數值包含大小值和係數，該等大小值係由該預測複電壓與電流導出，該等係數和該常數包含經驗模型資料。
  5. 如申請專利範圍第4項的方法，其中該等係數為該等大小值的係數。
  6. 如申請專利範圍第4項的方法，其中該經驗模型資料包含基於量測在該ESC處的晶圓偏壓、基於決定複電壓與電流的大小值、及基於將估算統計方法應用於在該ESC處的晶圓偏壓的量測和複電壓與電流的大小值所取得的資料，該決定複電壓與電流的大小值的操作係基於該阻抗匹配電路的模型及至少部分該路徑的該模型而加以執行。
  7. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該函數包含第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和，其中該第一乘積係一係數和一電壓大小值的乘積，該第二乘積係一係數和一電流大小值的乘積，該第三乘積係一係數和一功率大小值的平方根的乘積，該電壓大小值係抽取自該預測複電壓與電流， 該電流大小值係抽取自該預測複電壓與電流，該功率大小值係由該電流大小值和該電壓大小值加以計算。
  8. 一種方法，用於決定晶圓偏壓，該方法包含：接收在一個以上產生器的一個以上輸出處所測得的一個以上產生器輸出的複電壓與電流，該一個以上產生器係連接至一阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路係經由一射頻(RF)傳輸線連接至一電漿腔室的一靜電夾頭(ESC)；由該一個以上產生器輸出的複電壓與電流，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型與該ESC的模型之間的一路徑的一點處的預測複電壓與電流，該等模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵；及藉由使用該預測複電壓與電流作為一函數的輸入，計算在該點處的晶圓偏壓。
  9. 如申請專利範圍第8項的方法，其中該函數的特徵在於表現該路徑的多個物理特性的多個數值的總和，其中該預測複電壓與電流係用於該等數值的該總和。
  10. 如申請專利範圍第9項的方法，其中該路徑的該等物理特性係自測試資料所導出數值。
  11. 如申請專利範圍第8項的方法，其中該函數係多個特徵數值和一常數的和，該等特徵數值包含大小值和係數，該等大小值係由該預測複電壓與電流導出，該等係數和該常數包含經驗模型資料。
  12. 如申請專利範圍第11項的方法，其中該等係數為該等大小值的係數。
  13. 如申請專利範圍第11項的方法，其中該經驗模型資料包含基於量測在該ESC處的晶圓偏壓、基於決定複電壓與電流的大小值、及基於將估算統計方法應用於在該ESC處的晶圓偏壓的量測和複電壓與電流的大小值所取得的資料，該決定複電壓與電流的大小值的操作係基於該阻抗匹配電路的模型及至少部分該路徑的模型而加以執行。
  14. 如申請專利範圍第8項的方法，其中該函數包含第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和，其中該第一乘積係一係數和一電壓大小值的乘積，該第二乘積係一係數和一電流大小值的乘積，該第三乘積係一係數和一功率大小值的平方根的乘積，該電壓大小值係自該預測複電壓與電流加以確 定，該電流大小值係自該預測複電壓與電流加以確定，該功率大小值係由該電流大小值和該電壓大小持加以決定。
  15. 一種方法，用於決定晶圓偏壓，該方法包含：在一射頻(RF)產生器係經由一阻抗匹配電路連接至一電漿腔室時，確定在該RF產生器的一輸出處所測得的一第一複電壓與電流，該阻抗匹配電路具有連接至該RF產生器的該輸出的一輸入、及連接至一RF傳輸線的一輸出；基於在該阻抗匹配電路中所定義的電元件，產生一阻抗匹配模型，該阻抗匹配模型具有一輸入及一輸出，該阻抗匹配模型的輸入接收該第一複電壓與電流，該阻抗匹配模型具有一個以上構件；將該第一複電壓與電流，自該阻抗匹配模型的輸入，經由該一個以上構件傳導至該阻抗匹配模型的輸出，以決定一第二複電壓與電流，其中該第二複電壓與電流係在該阻抗匹配模型的輸出處；及基於該第二複電壓與電流的電壓大小值、該第二複電壓與電流的電流大小值、及該第二複電壓與電流的功率大小值，決定一晶圓偏壓。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中決定該晶圓偏壓的步驟包含：基於該電壓大小值及該電流大小值，計算該功率大小值；及計算第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和，其中該第一乘積係該電壓大小值和一第一係數的乘積，該第二乘積係該電流大小值和一第二係數的乘積，且該第三乘積係該功率大小值的平方根和一第三係數的乘積。
  17. 如申請專利範圍第15項的方法，其中決定該晶圓偏壓的步驟係基於該RF產生器是否開啟而加以執行。
  18. 如申請專利範圍第15項的方法，更包含：基於在該RF傳輸線之中所定義的電元件，產生一RF傳輸模型，該RF傳輸模型具有一輸入及一輸出，該RF傳輸模型的輸入係連接至該阻抗匹配模型的輸出，該RF傳輸模型具有一RF傳輸模型部分，其中該晶圓偏壓係決定於該RF傳輸模型部分的輸出處。
  19. 如申請專利範圍第15項的方法，更包含： 基於在該RF傳輸線中所定義的電元件，產生一RF傳輸模型，該RF傳輸模型具有一輸入及一輸出，該RF傳輸模型的輸入係連接至該阻抗匹配模型的輸出，其中該晶圓偏壓係決定於該RF傳輸模型的輸出處。
  20. 如申請專利範圍第19項的方法，其中RF傳輸線的該等電元件包含電容器、電感器、或其組合，該RF傳輸模型包含一個以上構件，其中該RF傳輸模型的該等構件具有與該RF傳輸線的該等電元件類似的特性。
  21. 如申請專利範圍第15項的方法，其中所接收的該第一複電壓與電流係使用一電壓與電流探測器於該RF產生器的輸出處測得，該電壓與電流探測器係根據一預設準則加以校準。
  22. 如申請專利範圍第21項的方法，其中該預設準則係一標準。
  23. 如申請專利範圍第22項的方法，其中該標準係國家標準技術研究所(NIST)標準，其中該電壓與電流探測器係與一開路、一短路、或一負載連接，以校準該電壓與電流探測器符合該NIST標準。
  24. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該第二複電壓與電流包含一電壓值、一電流值、及該電壓值和該電流值之間的一相位。
  25. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該阻抗匹配模型的該等構件包含電容器、電感器、或其組合，其中該阻抗匹配電路的該等電元件包含電容器、電感器、或其組合，其中該阻抗匹配模型的該等構件具有與該阻抗匹配電路的該等電元件類似的特性。
  26. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該晶圓偏壓係用於一系統，其中該系統包含一RF傳輸線且不包含在該RF傳輸線上的電壓探測器。
  27. 如申請專利範圍第15項的方法，更包含：基於在該RF傳輸線中所定義的電元件，產生一RF傳輸模型，該RF傳輸模型具有一輸入及一輸出，該RF傳輸模型的輸入係連接至該阻抗匹配模型的輸出；及基於該電漿腔室的一靜電夾頭(ESC)的特性，產生一ESC模型，該ESC模型具有一輸入，該ESC模型的輸入係連接至該RF傳輸模型的輸出，其中該晶圓偏壓係決定於該ESC模型的輸出處。
  28. 如申請專利範圍第15項的方法，其中將該第一複電壓與電流自該阻抗匹配模型的輸入經由該一個以上構件傳導至該阻抗匹配模型的輸出以決定該第二複電壓與電流的步驟，包含：基於該第一複電壓與電流、以及連接在該阻抗匹配模型的輸入和該阻抗匹配模型內的一中間節點之間的該阻抗匹配模型的一個以上構件的特性，決定該中間節點處的一中間複電壓與電流；及基於該中間複電壓與電流、以及連接在該中間節點和該阻抗匹配模型的輸出之間的該阻抗匹配模型的一個以上構件的特性，決定該第二複電壓與電流。
  29. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該RF傳輸模型包含一RF隧道模型及一RF帶模型，該RF隧道模型係與該RF帶模型連接。
  30. 一種電漿系統，用於決定晶圓偏壓，該電漿系統包含：一個以上射頻(RF)產生器，用於產生一個以上RF訊號，該一個以上RF產生器係與一個以上電壓與電流探測器連結，其中該一個以上電壓與電流探測器係用以量測在該一個以上RF產生器的對應的一個以上輸出處的一個以上複電壓與電流；一阻抗匹配電路，連接至該一個以上RF產生器；一電漿腔室，經由一RF傳輸線連接至該阻抗匹配電路，該電漿腔室包含一靜電夾頭(ESC)，該ESC係連接至該RF傳輸線；及一處理器，連接至該一個以上RF產生器，該處理器係用以：接收該一個以上複電壓與電流；由該一個以上複電壓與電流，決定在沿著介於該阻抗匹配電路的模型和該ESC的模型之間的路徑的一點處的預測複電壓與電流，該等模型表現沿著該路徑的物理元件的特徵；及藉由使用該預測複電壓與電流作為一函數的輸入，計算在該點處的晶圓偏壓。
  31. 如申請專利範圍第30項的電漿系統，其中該函數的特徵在於表現該路徑的多個物理特性的多個數值的總和，其中該預測複電壓與電流係用於該等數值的該總和。
  32. 如申請專利範圍第31項的電漿系統，其中該路徑的該等物理特性係自測試資料導出的數值。
  33. 如申請專利範圍第30項的電漿系統，其中該函數係多個特徵數值和一常數的和，該等特徵數值包含大小值和係數，該等大小值係由該預測複電壓與電流導出，該等係數和該常數包含經驗模型資料。
  34. 如申請專利範圍第33項的電漿系統，其中該等係數為該等大小值的係數。
  35. 如申請專利範圍第33項的電漿系統，其中該經驗模型資料包含基於量測在該ESC處的晶圓偏壓、基於決定複電壓與電流的大小值、及基於將估算統計方法應用於在該ESC處的晶圓偏壓的量測和複電壓與電流的大小值所取得的資料，該決定該等複電壓與電流的大小值的操作係基於該阻抗匹配電路的模型及至少部分該路徑的模型而加以執行。
  36. 如申請專利範圍第30項的電漿系統，其中該函數包含第一乘積、第二乘積、第三乘積、及一常數的和，其中該第一乘積係一係數和一電壓大小值的乘積，該第二乘積係一係數和一電流大小值的乘積，該第三乘積係一係數和一功率大小值的平方根的乘積，該電壓大小值係抽取自該預測複電壓與電流，該電流大小值係抽取自該預測複電壓與電流，該功率大小值係由該電流大小值和該電壓大小值加以計算。
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