專利名稱：自動表征等離子體的方法
自動表征等離子體的方法
背景技術(shù)：
等離子體處理的進步促進了半導(dǎo)體工業(yè)的增長。為了為典型的電子產(chǎn)品供應(yīng)芯 片，可處理數(shù)百或數(shù)千個襯底(比如半導(dǎo)體晶圓)。為了使制造公司具有競爭力，該制造公 司必須能夠在最小的處理時間內(nèi)將該襯底處理為合格的半導(dǎo)體器件。通常，在等離子體處理過程中，可能出現(xiàn)會對該襯底造成負面影響的問題。可能改 變被處理的襯底的品質(zhì)的一個重要的因素是等離子體本身。為了有足夠的數(shù)據(jù)來分析該等 離子體，可以使用傳感器收集有關(guān)每個襯底的處理數(shù)據(jù)。可以分析收集的數(shù)據(jù)以確定問題 的原因。為了便于討論，圖1顯示了在等離子體系統(tǒng)100的一部分中的數(shù)據(jù)收集探頭的簡 單示意圖。等離子體系統(tǒng)100可包括射頻(RF)源102(比如脈沖式射頻頻率發(fā)生器)，其電 容耦合于反應(yīng)器室104以產(chǎn)生等離子體106。當射頻源102開啟時，在外部電容器108兩側(cè) 產(chǎn)生偏壓，該外部電容器108可以約為沈.2納法(nF)。在一個實施例中，射頻源102可以 每幾個毫秒(例如，約五毫秒)提供一個小的電力爆發(fā)(burst)(例如，11.5兆赫)，導(dǎo)致外 部電容器108被充電。當射頻源102被關(guān)閉時，具有極性的偏壓保留在外部電容器108上， 從而探頭110被偏置以收集離子。隨著該偏壓的衰退，可以追蹤到如圖2A、2B和3所示的 曲線。本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到，探頭110通常是具有傳導(dǎo)平面的電探頭，該傳導(dǎo)平面 可以靠著反應(yīng)器室104的室壁放置。從而探頭110直接暴露于反應(yīng)器室104的環(huán)境。可以 分析由探頭110收集的電流和電壓數(shù)據(jù)。因為某種配方可能使得非傳導(dǎo)性沉積層116沉積 在探頭110上，所以不是所有的探頭都能夠收集可靠的測量值。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員意 識到，即使有非傳導(dǎo)性沉積層，PIF(平坦離子流)探頭也能夠收集數(shù)據(jù)，因為該PIF探頭方 案不需要吸收直流(DC)以實現(xiàn)測量。通過其它傳感器測量等離子體系統(tǒng)100中的電流和電壓信號。在示例100中，當 射頻源102被關(guān)掉時，分別使用電流傳感器112和高阻抗電壓傳感器114測量電流和電壓。 然后繪制從電流傳感器112和電壓傳感器114收集的測量數(shù)據(jù)以創(chuàng)建電流圖和電壓圖。數(shù) 據(jù)可以手動繪制或者可以將數(shù)據(jù)輸入到軟件程序以創(chuàng)建這些圖。圖2A顯示了在射頻充電周期后的電壓/時間圖。在數(shù)據(jù)點202，在提供射頻充電 (即，射頻爆發(fā))之后射頻源102已被關(guān)掉。在此示例中，在數(shù)據(jù)點202，探頭110兩端的電 壓約為負57伏。當?shù)入x子體系統(tǒng)100返回到安靜狀態(tài)(數(shù)據(jù)點204和206之間的間隔) 時，該電壓通常達到空載電壓電勢。在此示例中，該空載電壓電勢從約負57伏升高到約零 伏。然而，該空載電壓電勢無需非得為零，而可以是負的或正的偏壓電勢。類似地，圖2B顯示了在射頻充電之后收集的電流數(shù)據(jù)的圖表。在數(shù)據(jù)點252，在已 經(jīng)提供射頻充電之后射頻源102已被關(guān)掉。在衰退期2M期間，外部電容器108的返回電 流會被放電。在一示例中，在完全充電(數(shù)據(jù)點252)時，電流約為0.86mA/cm2。然而，當該 電流被徹底放電后(數(shù)據(jù)點256)，電流回到零。根據(jù)該圖表，該放電花費約75毫秒。從數(shù) 據(jù)點256到數(shù)據(jù)點258，該電容器保持放電。
因為該電流數(shù)據(jù)和該電壓數(shù)據(jù)兩者都是在一個時間段內(nèi)被收集的，所以通過協(xié)調(diào) 該時間以消除時間變量可以生成電流/電壓圖。換句話說，可以將收集的電流數(shù)據(jù)針對收 集的電壓數(shù)據(jù)匹配起來。圖3顯示了對于射頻爆發(fā)之間的單一的時間間隔的簡單的電流/ 電壓圖。在數(shù)據(jù)點302，在提供射頻充電之后射頻源102已被關(guān)掉。通過對每個射頻爆發(fā)過程中收集的數(shù)據(jù)施加非線性擬合，可以表征等離子體106。 換句話說，可以確定表征等離子體106的參數(shù)(例如，離子飽和度、離子飽和度斜率、電子溫 度、空載電壓電勢等)。盡管等離子體106可以用收集的數(shù)據(jù)表征，然而計算該參數(shù)的過程 是需要人為干預(yù)的沉悶的手動過程。在一示例中，當每個射頻爆發(fā)后(即，當已經(jīng)提供了射 頻充電然后將其關(guān)閉后)已經(jīng)收集了數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)可以被饋送到軟件分析程序。該軟件 分析程序可執(zhí)行非線性擬合以確定可以表征該等離子體的參數(shù)。通過表征該等離子體，工 程師能夠確定可以如何調(diào)整配方以最小化該襯底的標準處理。不幸的是，分析每個射頻爆發(fā)的數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)方法會需要若干秒或長達數(shù)分鐘 的時間來完成。因為通常有數(shù)千個(如果不是數(shù)百萬個的話)射頻爆發(fā)要分析，所以表征 配方的等離子體的總時間可能要花幾小時來計算。結(jié)果，該現(xiàn)有技術(shù)方法無法有效地為工 藝控制目的而提供及時的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種在襯底處理過程中自動表征等離子體的方 法。該方法包括收集一組工藝數(shù)據(jù)，其至少包括有關(guān)電流和電壓的數(shù)據(jù)。該方法還包括為 該組工藝數(shù)據(jù)鑒別關(guān)聯(lián)范圍，其中該關(guān)聯(lián)范圍包括該組工藝數(shù)據(jù)的子集。該方法進一步包 括確定一組種子值。該方法又包括使用該關(guān)聯(lián)范圍和該組種子值執(zhí)行曲線擬合，其中該曲 線擬合使得該等離子體能被自動表征。上述發(fā)明內(nèi)容只涉及本文披露的本發(fā)明的許多實施方式之一，而不是為了限制本 發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍如權(quán)利要求所述。在下面本發(fā)明的具體實施方式
部分，結(jié)合附 圖，對本發(fā)明的這些及其他特征進行更加詳細的描述。


本發(fā)明是以附圖中各圖中的實施例的方式進行描繪的，而不是通過限制的方式， 其中類似的參考標號指示類似的元件，其中圖1顯示了等離子體系統(tǒng)的一部分的簡單示意圖，其中射頻(RF)源電容耦合于反 應(yīng)器室以產(chǎn)生等離子體。圖2A顯示了射頻充電之后的電壓/時間圖。圖2B顯示了在射頻充電之后收集的電流數(shù)據(jù)的圖表。圖3顯示了射頻爆發(fā)之間的單一時間間隔的簡單的電流/電壓圖。圖4顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，描繪在襯底處理過程中自動表征等離 子體的全部步驟的簡單流程圖。圖5顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，一種用于確定關(guān)聯(lián)范圍和種子值的簡
單算法。圖6A顯示了在射頻爆發(fā)之后的電流/時間的示例。
圖6B顯示了射頻爆發(fā)之后的電壓/時間的示例。圖6C顯示了轉(zhuǎn)折點的示例。圖6D顯示了施加到電流/電壓圖的曲線擬合的示例。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖中描繪的一些實施方式，對本發(fā)明進行詳細描述。在下面的描述中， 闡明了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，本發(fā)明沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部仍然可以實施。在其它情況下，沒有對已知的 工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)進行詳細描述，以免不必要地模糊本發(fā)明。下面描述了包括方法和技術(shù)在內(nèi)的各種實施方式。應(yīng)當記住，本發(fā)明也涵蓋包括 計算機可讀介質(zhì)的制造品，在該計算機可讀介質(zhì)上存儲有用于執(zhí)行本發(fā)明的技術(shù)的各實施 方式的計算機可讀指令。計算機可讀介質(zhì)可包括，例如，半導(dǎo)體、磁的、光磁的、光學(xué)的或者 其它形式的用于存儲計算機可讀代碼的計算機可讀介質(zhì)。進一步，本發(fā)明還可涵蓋用于實 現(xiàn)本發(fā)明的各實施方式的裝置。這樣的裝置可包括用以執(zhí)行與本發(fā)明的實施方式有關(guān)的任 務(wù)的專用的和/或可編程的電路。這樣的裝置的例子包括恰當編程過的通用計算機和/或 專用計算裝置，也可包括適于執(zhí)行與本發(fā)明的實施方式有關(guān)的各種任務(wù)的計算機/計算裝 置和專用的/可編程的電路的結(jié)合。如上所述，該PIF探頭法可用于收集關(guān)于該等離子體的數(shù)據(jù)，其可位于該反應(yīng)器 室環(huán)境內(nèi)。從傳感器(例如，PIF探頭)收集的數(shù)據(jù)可用于表征該反應(yīng)器室中的等離子體。 而且，因為該傳感器使用如圖1中所示的收集表面，所以也可以確定有關(guān)該室表面的數(shù)據(jù)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，由該PSD探頭收集的數(shù)據(jù)提供了可用于分析的現(xiàn)成的數(shù)據(jù)源。不幸的是，可 被收集的巨大的數(shù)據(jù)量使得及時地分析該數(shù)據(jù)成為挑戰(zhàn)。因為可能收集數(shù)千甚或數(shù)百萬的 數(shù)據(jù)點，鑒別關(guān)聯(lián)間隔以準確地表征等離子體成為一個艱巨的任務(wù)，特別是因為數(shù)據(jù)通常 是手動分析的。結(jié)果，收集的數(shù)據(jù)對提供能夠及時對等離子體表征的等離子體處理系統(tǒng)是 沒有用的。然而，如果從數(shù)千/數(shù)百萬個收集的數(shù)據(jù)點中鑒別出表征等離子體所必需的關(guān)聯(lián) 數(shù)據(jù)點，那么表征等離子體所需的時間可以明顯減少。依照本發(fā)明的實施方式，提供一種在 相對短的時間段內(nèi)自動表征等離子體的方法。此處描述的本發(fā)明的實施方式提供了一種用 于鑒別該關(guān)聯(lián)范圍以減少表征等離子體所需要分析的數(shù)據(jù)點的算法。此處所述的“關(guān)聯(lián)范 圍”指的是從在每個射頻爆發(fā)之間采集的數(shù)千或數(shù)萬個數(shù)據(jù)點中的更小的一組數(shù)據(jù)點。本 發(fā)明的實施方式進一步提供了估算可用于計算表征等離子體的值的數(shù)學(xué)模型的種子值。通 過對該關(guān)聯(lián)范圍執(zhí)行曲線擬合，可以計算出可用來表征等離子體的參數(shù)。參考下面的附圖和討論，可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。圖4顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，描繪用于在襯底處理過程中自動表征 等離子體的步驟的簡單流程圖?？紤]以下情況，其中在襯底處理中已經(jīng)提供了射頻充電。在第一個步驟402中，收集電流和電壓數(shù)據(jù)。在一個示例中，在該射頻源被開啟 后，提供射頻充電(脈沖)。在該射頻充電被關(guān)閉后，可以使用電流傳感器和電壓傳感器在 探頭(比如平坦離子流探頭，其可被安裝到該反應(yīng)器室的室壁)收集數(shù)據(jù)。如上所述，可以 由該傳感器收集的數(shù)據(jù)點的數(shù)量可以在數(shù)千到數(shù)百萬范圍內(nèi)。在一些情況下，在每個射頻
6爆發(fā)之間可以收集數(shù)千到數(shù)萬個數(shù)據(jù)點，使得現(xiàn)有技術(shù)中接近實時的分析幾乎不可能。在現(xiàn)有技術(shù)中，可以分配若干小時來分析在半導(dǎo)體襯底處理過程中收集的測量數(shù) 據(jù)。在本發(fā)明的一個方面中，本發(fā)明的發(fā)明人意識到，不需要分析每個射頻爆發(fā)之間的測量 數(shù)據(jù)以表征等離子體。相反，如果將曲線擬合應(yīng)用于數(shù)據(jù)組的關(guān)聯(lián)范圍，可以確定用于表征 該等離子體的參數(shù)。在下一個步驟404中，確定關(guān)聯(lián)范圍。如上所述，該關(guān)聯(lián)范圍指的是在每個射頻爆 發(fā)之間收集的數(shù)據(jù)組的子集。在現(xiàn)有技術(shù)中，因為數(shù)據(jù)是手動分析的，所以收集的數(shù)據(jù)的巨 大的量使得計算該關(guān)聯(lián)范圍成為艱巨的任務(wù)。在許多情況下，可以目視估算該關(guān)聯(lián)范圍。 在鑒別該關(guān)聯(lián)范圍時，可以從數(shù)據(jù)組的子集中基本上消除可能存在的噪聲。在一個示例中， 在復(fù)雜的襯底處理過程中，在該探頭上可能發(fā)生聚合物累積，導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)的一部分是 有偏差的。例如，被影響的這部分數(shù)據(jù)通常是一旦該電容器已經(jīng)完全被放電后收集的數(shù)據(jù)。 在鑒別該關(guān)聯(lián)范圍時，可以從分析中除去與該聚合物累積有關(guān)的數(shù)據(jù)。換句話說，該關(guān)聯(lián)范 圍的確定使得能夠進行等離子體表征而不受隨機噪聲的影響。例如，在后面對圖5的討論 中，提供了有關(guān)如何確定關(guān)聯(lián)范圍的討論。除了鑒別該關(guān)聯(lián)范圍以外，在下一個步驟406中，還可以確定該種子值。此處討論 的“種子值”指的是該斜率、該電子溫度、該離子飽和度值、該空載電壓電勢等的估算值。例 如，在對圖5的討論中，提供了有關(guān)如何估算該種子值的討論。利用該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值執(zhí)行曲線擬合。因為曲線擬合必須在下一個射頻爆發(fā) 之前執(zhí)行，所以用于確定該關(guān)聯(lián)范圍和/或種子值的方法必須利用最小的總開銷并產(chǎn)生接 近最終擬合值的值，從而減少實現(xiàn)快速收斂所需的曲線擬合迭代的次數(shù)。使用該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值，在下一個步驟408中，可以執(zhí)行非線性擬合(例如， 曲線擬合)，從而使得該等離子體能夠在更短的時間段內(nèi)被表征而無需昂貴的高端計算機。 與現(xiàn)有技術(shù)不同，該方法允許來自單一射頻爆發(fā)導(dǎo)致的衰退間隔的結(jié)果在大約20毫秒內(nèi) 被表征，而不是需要幾分鐘乃至幾小時來處理。具備了這種近似實時分析的能力，該方法可 以被用作自動控制系統(tǒng)的一部分以在等離子體處理過程中向工程師提供關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。圖5顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，用于確定該關(guān)聯(lián)范圍和種子值的簡單 算法。將聯(lián)系圖6A、6B、6C和6D對圖5進行討論。在第一個步驟502中，自動繪制在每個射頻爆發(fā)過程中收集的數(shù)據(jù)。在一個示例 中，由該電流傳感器收集的電流數(shù)據(jù)被繪制到電流/時間圖600中，比如在圖6A中所示的 那個。在另一個示例中，收集的電壓數(shù)據(jù)可被繪制到電壓/時間圖650中，如圖6B中所示。 盡管該數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生與現(xiàn)有技術(shù)類似的圖表，然而與現(xiàn)有技術(shù)不同，該收集的數(shù)據(jù)被自動 饋送到分析程序中而無需人為干預(yù)。替代地，無需繪制收集的測量數(shù)據(jù)。相反，可以直接將 數(shù)據(jù)饋送到該分析程序中。相反，該圖被用作可視的示例來解釋該算法。與現(xiàn)有技術(shù)不同，不分析整個數(shù)據(jù)組來表征等離子體。相反，確定關(guān)聯(lián)范圍。為了 確定關(guān)聯(lián)范圍，在下一個步驟504中，可以首先確定百分比衰退點。此處所述的“百分比衰 退點”指的是原始值衰退到該原始值的某個百分比的那個數(shù)據(jù)點。在一個實施方式中，該 百分比衰退點可代表被分析的數(shù)據(jù)間隔的末尾。在一個示例中，當該射頻源被關(guān)掉時，該電 流值約為0. 86mA/cm2。圖6A的圖表600上的數(shù)據(jù)點602代表了該值。如果百分比衰退點 被設(shè)定為該原始值的百分之十，該百分比衰退點在數(shù)據(jù)點604，約為0. 086mA/cm2。換句話說，通過對該原始值應(yīng)用預(yù)定義的百分比，可以確定該百分比衰退點，其中該原始值是當該 射頻源被關(guān)掉而該系統(tǒng)正返回平衡狀態(tài)時的電荷的值。在一個實施方式中，百分比是根據(jù) 經(jīng)驗確定的。在一個實施方式中，不是使用百分比衰退點來確定該數(shù)據(jù)間隔的末尾，而是計 算在每個射頻爆發(fā)時收集的數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)的峰值。在下一個步驟506中，該算法可確定該離子飽和區(qū)間，其是該原始值和第二衰退 點之間的數(shù)據(jù)子集。此處所述的“離子飽和區(qū)間”指的是該電流-電壓(IV)曲線的區(qū)域，在 該區(qū)域中該探頭的電勢相對于該空載電勢足夠負從而到該探頭的電子通量是微不足道的。 在此區(qū)域中，到該探頭的電流隨著負電勢的增加而緩慢且線性地增加。另外，該離子飽和區(qū) 間是一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下該偏壓相對于該空載電勢足夠負從而該探頭會收集該系統(tǒng)中所 有的現(xiàn)有離子。換句話說，當該偏壓被升到足夠高時，收集的電流“飽和”。而且，此處所述 的“現(xiàn)有離子”指的是碰撞在該包層邊界(當偏壓進一步增加時其會擴大)上的離子的通 量。換句話說，該離子飽和區(qū)間是與圖6A的數(shù)據(jù)點602和606的間隔。在一個實施方 式中，通過取該原始值的一個百分比(即，數(shù)據(jù)點60 可以確定該第二衰退點。在一個示 例中，如果該第二衰退點是該原始值的約百分之95，該第二衰退點約為0. 81mA/cm2(即，數(shù) 據(jù)點606)。因此，該離子飽和區(qū)間是從該原始值(數(shù)據(jù)點60 到該第二衰退點(數(shù)據(jù)點 606)。注意，該第二衰退點(比如數(shù)據(jù)點608)在該原始值(數(shù)據(jù)點60 和該百分比衰退 點(數(shù)據(jù)點604)之間。與該百分比衰退點類似，在一個實施方式中，該第二衰退點也可以 是基于該預(yù)定義閾值的。在一個實施方式中，該百分比是根據(jù)經(jīng)驗確定的。一旦確定了該離子飽和區(qū)間，在下一個步驟508中，可以估算該斜率(s)和該離子 飽和度(io)。如上所述，該斜率(S)和該離子飽和度Gci)是可用于數(shù)學(xué)模型(下面的方程 2)以確定表征等離子體的參數(shù)的四個種子值中的兩個。在一個示例中，可以通過執(zhí)行線性 回歸確定該斜率(S)。在另一個實施方式中，該算法還可以通過取數(shù)據(jù)點602和606之間的 數(shù)據(jù)值的平均值而確定該離子飽和度(、)。在下一個步驟510中，該算法可確定該轉(zhuǎn)折點，其是該一階導(dǎo)數(shù)改變正負號的點。 在一個實施方式中，該轉(zhuǎn)折點可以通過鑒別該百分比衰退點和該第二衰退點之間的電流值 的一階導(dǎo)數(shù)的最小值來計算。為了描繪，圖6C顯示了電信號660的百分比衰退點(664) 和原始點(66 之間的值的一階導(dǎo)數(shù)。轉(zhuǎn)折點是該一階導(dǎo)數(shù)(670)的最小數(shù)據(jù)點，其具 有-0.012mA/cm2的值和226的索引值(如數(shù)據(jù)點666所示)。為了確定該轉(zhuǎn)折值，該索引 值被映射到電信號繪圖660。在此示例中，當該一階導(dǎo)數(shù)的索引值被映射到電信號660時， 該轉(zhuǎn)折值是0. 4714mA/cm2,如數(shù)據(jù)點668所示。在一個實施方式中，該關(guān)聯(lián)范圍被定義為該原始值和該轉(zhuǎn)折點之間的范圍。附加 地或替代地，百分比衰退閾值可以被設(shè)定(例如，在百分之3 而不是計算該轉(zhuǎn)折點。在一 個示例中，使用百分之35的百分比衰退點(其可以根據(jù)經(jīng)驗確定)，該關(guān)聯(lián)范圍可降到圖
6A的點602和604之間。
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y表格1 參數(shù)定義
鑒別該轉(zhuǎn)折點后，在下一個步驟512中，可以估算該電子溫度?？梢允褂蒙厦娴姆?程1估算該電子溫度。用于計算該電子溫度的電流和電壓數(shù)據(jù)在該轉(zhuǎn)變間隔范圍內(nèi)，該轉(zhuǎn) 變間隔通常是當探頭吸收比該離子飽和電流更小的電流時。在一個實施方式中，該電流和 電壓數(shù)據(jù)被測量的時間可以對應(yīng)于該轉(zhuǎn)折點。替代地，也可以使用該電流-電壓(i-v)曲 線的轉(zhuǎn)折點。因為該電子溫度是在對應(yīng)于該電流-電壓曲線上的轉(zhuǎn)折點的時間對射頻爆發(fā) 收集的數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)(是在計算百分比衰退點中確定的)的比，產(chǎn)生該數(shù)值所需的計算 總開銷最小。在下一個步驟514中，該算法可確定該空載電壓電勢。因為該空載電壓電勢是根 據(jù)收集的電壓數(shù)據(jù)確定的，可以確定該空載電壓電勢而不必首先確定在步驟504-512中計 算的值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到，空載電壓電勢是在該外部電容器被完全放電之后該探 頭空載的電勢。通常，該空載電壓電勢可以通過看恰好在下一個射頻爆發(fā)之前的信號而確 定。然而，由于聚合物累積導(dǎo)致變形的可能性，可能會收集到錯誤的數(shù)據(jù)(即，噪聲)；因此， 可以通過對在接近該收集時間段的末端收集的電壓值求平均值而計算該空載電壓電勢。在 一個實施方式中，該空載電壓電勢可以從數(shù)據(jù)點652(該電壓首次達到其空載電勢的數(shù)據(jù) 點)到數(shù)據(jù)點654(恰好在下一個射頻爆發(fā)之前的數(shù)據(jù)點)計算，如圖6B中所示。在另一個 實施方式中，該空載電壓電勢可以基于窗656內(nèi)的電壓值，該窗656位于數(shù)據(jù)點652和6M 之間，如圖6B中所示。在一個實施方式中，窗656可以是任何尺寸的，只要該窗開始于先前 脈沖衰退超過百分比99之前并在下一個脈沖開始時結(jié)束。在一個實施方式中，該空載電壓 電勢可以從提供具有低標準偏差(誤差)的平均值的窗中確定。從上文可以看出，用于確定該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值的方法考慮了在電流、電壓和/ 或電流-電壓(i-v)曲線中可能出現(xiàn)的異常。在一個示例中，聚合物累積可能在射頻爆發(fā) 的末尾發(fā)生。然而，通過應(yīng)用上述算法，該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值不受處理過程中可能出現(xiàn)的 意外的假象的影響。一旦確定了該關(guān)聯(lián)范圍并計算出該種子值，在下一個步驟516中，可以對比該電 壓值繪制該電流值，并可以應(yīng)用曲線擬合以生成圖6D的圖表680。在一個示例中，可以應(yīng)用 非線性曲線擬合(比如Levenberg-Marquardt算法)來執(zhí)行該曲線擬合。通過生成曲線擬 合圖表并將該種子值應(yīng)用于該數(shù)學(xué)模型(比如下面的方程2)，可以確定用于表征該等離子
體的四個參數(shù)。/ =I [方程2]表格2 參數(shù)定義
權(quán)利要求
1.一種在襯底處理過程中自動表征等離子體的方法，包含收集一組工藝數(shù)據(jù)，所述組工藝數(shù)據(jù)至少包括有關(guān)電流和電壓的數(shù)據(jù)；為所述組工藝數(shù)據(jù)鑒別關(guān)聯(lián)范圍，其中所述關(guān)聯(lián)范圍包括所述組工藝數(shù)據(jù)的子集；確定一組種子值；以及使用所述關(guān)聯(lián)范圍和所述組種子值執(zhí)行曲線擬合，其中所述曲線擬合使得所述等離子 體能被自動表征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中針對在每個射頻(RF)充電后收集的所述組工藝數(shù) 據(jù)鑒別所述組工藝數(shù)據(jù)的所述關(guān)聯(lián)范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述鑒別所述關(guān)聯(lián)范圍包括以下至少一項計算所述組工藝數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)的峰值，以及確定百分比衰退點，所述百分比衰退點代表低于原始數(shù)據(jù)值的水平，其中所述關(guān)聯(lián)范 圍在所述原始數(shù)據(jù)值和所述百分比衰退點之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述鑒別所述關(guān)聯(lián)范圍進一步包括鑒別轉(zhuǎn)折點， 其中所述關(guān)聯(lián)范圍由所述原始數(shù)據(jù)值和所述轉(zhuǎn)折點之間的范圍表示，所述轉(zhuǎn)折點是所述百 分比衰退點和第二衰退點之間的所述電流值的一階導(dǎo)數(shù)，所述第二衰退點在所述原始數(shù)據(jù) 值和所述百分比衰退點之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述組種子值包括斜率、電子溫度、離子飽和度值 和空載電壓電勢中的至少一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述確定所述組種子值包括確定離子飽和區(qū)間， 其中所述離子飽和區(qū)間涉及從所述原始數(shù)據(jù)值到所述第二衰退點的間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述斜率是通過執(zhí)行所述離子飽和區(qū)間的線性回 歸而確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述離子飽和度值是通過對所述離子飽和區(qū)間內(nèi) 的數(shù)據(jù)值求平均值而確定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電子溫度是通過取在所述轉(zhuǎn)折點收集的數(shù)據(jù) 的一階導(dǎo)數(shù)而確定的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述空載電壓電勢是通過對從初始空載電壓電 勢點到第二射頻充電之前的數(shù)據(jù)點收集的電壓數(shù)據(jù)求平均值而確定的。
11.一種包含嵌入了計算機可讀代碼的程序存儲介質(zhì)的制品，所述計算機可讀代碼被 配置為用于在襯底處理過程中自動表征等離子體，包含用于收集一組工藝數(shù)據(jù)的代碼，所述組工藝數(shù)據(jù)至少包括有關(guān)電流和電壓的數(shù)據(jù)；用于為所述組工藝數(shù)據(jù)鑒別關(guān)聯(lián)范圍的代碼，其中所述關(guān)聯(lián)范圍包括所述組工藝數(shù)據(jù) 的子集；用于確定一組種子值的代碼；以及用于使用所述關(guān)聯(lián)范圍和所述組種子值執(zhí)行曲線擬合的代碼，其中所述曲線擬合使得 所述等離子體能被自動表征。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制品，其中針對在每個射頻(RF)充電后收集的所述組工藝 數(shù)據(jù)鑒別所述組工藝數(shù)據(jù)的所述關(guān)聯(lián)范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制品，其中所述用于鑒別所述關(guān)聯(lián)范圍的代碼包括以下至少一項用于計算所述組工藝數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)的峰值的代碼，以及用于確定百分比衰退點的代碼，所述百分比衰退點代表低于原始數(shù)據(jù)值的水平，其中 所述關(guān)聯(lián)范圍在所述原始數(shù)據(jù)值和所述百分比衰退點之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制品，其中所述用于鑒別所述關(guān)聯(lián)范圍的代碼進一步包括 用于鑒別轉(zhuǎn)折點的代碼，其中所述關(guān)聯(lián)范圍由所述原始數(shù)據(jù)值和所述轉(zhuǎn)折點之間的范圍表 示，所述轉(zhuǎn)折點是所述百分比衰退點和第二衰退點之間的所述電流值的一階導(dǎo)數(shù)，所述第 二衰退點在所述原始數(shù)據(jù)值和所述百分比衰退點之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制品，其中所述組種子值包括斜率、電子溫度、離子飽和度 值和空載電壓電勢中的至少一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制品，其中所述用于確定所述組種子值的代碼包括用于確 定離子飽和區(qū)間的代碼，其中所述離子飽和區(qū)間指的是從所述原始數(shù)據(jù)值到所述第二衰退 點的間隔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制品，其中用于確定所述斜率的代碼包括用于執(zhí)行所述離 子飽和區(qū)間的線性回歸的代碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制品，其中用于確定所述離子飽和度值的代碼包括用于對 所述離子飽和區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)值求平均值的代碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制品，其中用于確定所述電子溫度的代碼包括用于取在所 述轉(zhuǎn)折點收集的數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)的代碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制品，其中用于確定所述空載電壓電勢的代碼包括用于對 從初始空載電壓電勢點到第二射頻充電之前的數(shù)據(jù)點收集的電壓數(shù)據(jù)求平均值的代碼。
全文摘要
提供一種在襯底處理過程中自動表征等離子體的方法。該方法包括收集一組工藝數(shù)據(jù)，其至少包括有關(guān)電流和電壓的數(shù)據(jù)。該方法還包括為該組工藝數(shù)據(jù)鑒別關(guān)聯(lián)范圍，其中該關(guān)聯(lián)范圍包括該組工藝數(shù)據(jù)的子集。該方法進一步包括確定一組種子值。該方法又包括使用該關(guān)聯(lián)范圍和該組種子值執(zhí)行曲線擬合，其中該曲線擬合使得該等離子體能被自動表征。
文檔編號H05H1/24GK102067739SQ200980124648
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者克里斯托弗·索格林森, 杰-保羅·布斯, 道格拉斯·凱爾 申請人:朗姆研究公司