本公開涉及用于控制等離子體特性的設備和方法以及用于處理襯底的系統。
背景技術：
1、當在襯底上形成預定圖案時，可以在半導體制造工藝中所使用的裝置內連續執行諸如沉積工藝、光刻工藝和蝕刻工藝之類的各種單元工藝。
2、在這些工藝之中，蝕刻工藝是用于移除形成在襯底上的膜的工藝，并且根據工藝的進行方式，蝕刻工藝可以被分類為濕法蝕刻工藝或干法蝕刻工藝。其中，在干法蝕刻工藝中，在處理室中生成等離子體以蝕刻形成在襯底上的膜，并且為了獲得均勻的蝕刻，需要精確計算等離子體的特性。
技術實現思路
1、本公開的一個方面提供了用于控制等離子體特性的設備和方法、以及用于處理襯底的系統，其中可以均勻地蝕刻形成在襯底上的膜。
2、根據本公開的一個方面，一種用于控制等離子體特性的設備包括一個或多個處理器、以及存儲計算機可讀指令的存儲介質。當由一個或多個處理器執行時，該計算機可讀指令被配置為使一個或多個處理器獲得從非正弦發生器看到的等效電路，該非正弦發生器用于向設置在處理室的處理空間中的靜電卡盤施加等離子體控制電壓；并基于所獲得的等效電路來控制在該處理空間中生成的等離子體的特性。該等離子體的特性包括以下至少一個：從襯底到等離子體的第一鞘層厚度、以及從將工藝氣體噴射到該處理空間中的噴頭到等離子體的第二鞘層厚度。
3、一個或多個處理器可以從向靜電卡盤施加電壓的電源單元輸出的電壓和電流中移除由rf電源單元產生的分量，電源單元包括：施加用于生成等離子體的等離子體生成電壓的rf電源單元、以及施加用于控制所生成的等離子體的特性的等離子體控制電壓的非正弦發生器。一個或多個處理器可以基于已經從其中移除了由rf電源單元產生的分量的電壓和電流來獲得從非正弦發生器看到的等效電路。
4、等效電路可以是由等效電阻和等效電容組成的r-c等效電路。
5、一個或多個處理器可以在所測量的電流值與通過基于電壓-電流關系分別改變等效電阻和等效電容而獲得的電流值之間的誤差小于預設值時，將電阻和電容估計為等效電阻和等效電容。
6、電壓-電流關系可以通過以下數學表達式來確定：
7、，其中，i(t)為從中移除了由rf電源單元產生的分量的電流，v(t)為從中移除了由rf電源單元產生的分量的電壓，ω為頻率，rl為等效電阻，cl為等效電容，v'(t)為v(t)的微分值。
8、可以針對等離子體控制電壓的（+）極性和（-）極性中的每一個來估計等效電容和等效電阻。
9、一個或多個處理器可以對所測量的電壓和所測量的電流中的每一個執行低通濾波或移動平均。
10、從電源單元施加的電壓可以是通過對等離子體生成電壓進行阻抗匹配、然后將阻抗匹配后的等離子體生成電壓與等離子體控制電壓相加而獲得的電壓。
11、等效電容可以具有根據等離子體控制電壓的極性和幅度而變化的值。
12、第一鞘層厚度可以具有在隨具有（-）極性的等離子體控制電壓的幅度的增大而增加的值，并且第二鞘層厚度可以具有隨具有（+）極性的等離子體控制電壓的幅度的增大而增加的值。
13、一個或多個處理器可以通過增大（-）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第一鞘層厚度，或者一個或多個處理器可以通過增大（+）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第二鞘層厚度。
14、第一鞘層厚度（tsp）可以根據以下數學表達式來確定：，其中，tsp為第一鞘層厚度，ε0為介電常數，a為靜電卡盤的截面面積，cl為當等離子體控制電壓具有（-）極性時的等效電容，cst為傳輸管線和處理室的等效電容，并且cch為設置在靜電卡盤的上表面上的電介質的電容。
15、第二鞘層厚度可以根據以下數學表達式來確定：?，其中，tsg為第二鞘層厚度，ε0為介電常數，a為靜電卡盤的截面面積，cl為當等離子體控制電壓具有（+）極性時的等效電容，cst為處理室的等效電容，并且cch為設置在靜電卡盤的上表面上的電介質的電容。
16、等效電容可以根據以下數學表達式來確定：cl=cst+cch?||?(cp,sh+?cg,sh)，其中，cl為等效電容，cst為傳輸管線和處理室的等效電容，cch為設置在靜電卡盤的上表面上的電介質的電容，cp,sh為等離子體與襯底之間的電容，并且cg,sh為噴頭中的等離子體之間的電容。
17、當等離子體控制電壓的極性為（+）時，cp,sh可以為0，并且當等離子體控制電壓的極性為（-）時，cg,sh可以為0。
18、等效電阻可以根據以下數學表達式來確定：rl?≒?rp，其中，rl為等效電阻，并且rp為體等離子體的電阻。
19、等離子體控制電壓可以是脈沖電壓。
20、根據本公開的一個方面，一種控制等離子體特性的方法包括：第一操作，用于獲得從非正弦發生器看到的等效電路，非正弦發生器用于向設置在處理室的處理空間中的靜電卡盤施加等離子體控制電壓；以及第二操作，用于基于獲得的等效電路來控制處理空間中生成的等離子體的特性。等離子體的特性包括以下至少一個：從襯底到等離子體的第一鞘層厚度、以及從將工藝氣體噴射到處理空間中的噴頭到等離子體的第二鞘層厚度。
21、第二操作可以通過增大（-）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第一鞘層厚度（tsp），或者可以通過增大（+）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第二鞘層厚度（tsg）。
22、根據本公開的一個方面，一種用于處理襯底的系統包括：處理室，具有能夠在其中對襯底進行處理的處理空間；噴頭，在處理室中安裝在處理空間的上部中，并將用于處理襯底的工藝氣體噴射到處理空間中；靜電卡盤，在處理室中安裝在處理空間的下側以豎直地面對噴頭，并且設置有安裝在其上的襯底；以及等離子體特性控制設備，用于基于等效電路控制等離子體的特性。等離子體特性控制設備包括：電源單元，向靜電卡盤施加電壓，電源單元包括施加用于生成等離子體的等離子體生成電壓的rf電源單元、以及施加用于控制所生成的等離子體的特性的等離子體控制電壓的非正弦發生器；測量單元，測量從電源單元輸出的電壓和電流；以及控制單元，從由測量單元測量的電壓和電流中移除由rf電源單元產生的分量，基于已經從其中移除了由rf電源單元產生的分量的電壓和電流來獲得從非正弦發生器看到的等效電路，然后基于所獲得的等效電路來控制等離子體的特性。等離子體的特性包括以下至少一個：從襯底到等離子體的第一鞘層厚度、以及從將工藝氣體注入到處理空間中的噴頭到等離子體的第二鞘層厚度。控制單元通過增大（-）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第一鞘層厚度，或者通過增大（+）極性的等離子體控制電壓的幅度來增加第二鞘層厚度。
1.一種用于控制等離子體特性的設備，包括：
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述一個或多個處理器從向所述靜電卡盤施加電壓的電源單元輸出的電壓和電流中移除由rf電源單元產生的分量，所述電源單元包括：施加用于生成所述等離子體的等離子體生成電壓的所述rf電源單元、以及施加用于控制所生成的等離子體的特性的等離子體控制電壓的非正弦發生器，以及
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述等效電路是由等效電阻和等效電容組成的r-c等效電路。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述一個或多個處理器在所測量的電流值與通過基于電壓-電流關系分別改變所述等效電阻和所述等效電容而獲得的電流值之間的誤差小于預設值時，將電阻和電容估計為所述等效電阻和所述等效電容。
5.根據權利要求4所述的設備，其中，所述電壓-電流關系通過以下數學表達式來確定：
6.根據權利要求4所述的設備，其中，所述等效電容和所述等效電阻是針對所述等離子體控制電壓的（+）極性和（-）極性中的每一個來估計的。
7.根據權利要求2所述的設備，其中，所述一個或多個處理器對所測量的電壓和所測量的電流中的每一個執行低通濾波或移動平均。
8.根據權利要求2所述的設備，其中，從所述電源單元施加的電壓是通過對所述等離子體生成電壓進行阻抗匹配、然后將阻抗匹配后的等離子體生成電壓與所述等離子體控制電壓相加而獲得的電壓。
9.根據權利要求3所述的設備，其中，所述等效電容具有根據所述等離子體控制電壓的極性和幅度而變化的值。
10.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一鞘層厚度具有隨具有（-）極性的所述等離子體控制電壓的幅度的增大而增加的值，以及
11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述一個或多個處理器通過增大（-）極性的所述等離子體控制電壓的幅度來增加所述第一鞘層厚度，或者
12.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一鞘層厚度tsp根據以下數學表達式來確定：
13.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第二鞘層厚度根據以下數學表達式來確定：
14.根據權利要求3所述的設備，其中，所述等效電容根據以下數學表達式來確定：
15.根據權利要求14所述的設備，其中，當所述等離子體控制電壓的極性為（+）時，所述cp,sh為0，并且
16.根據權利要求3所述的設備，其中，所述等效電阻根據以下數學表達式來確定：rl?≒rp，
17.根據權利要求1所述的設備，其中，所述等離子體控制電壓是脈沖電壓。
18.一種控制等離子體特性的方法，包括：
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述第二操作通過增大（-）極性的所述等離子體控制電壓的幅度來增加所述第一鞘層厚度tsp、或者通過增大（+）極性的所述等離子體控制電壓的幅度來增加所述第二鞘層厚度tsg。
20.一種用于處理襯底的系統，包括：