本發(fā)明的實施方式涉及用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

等離子體系統(tǒng)用于控制等離子體工藝。等離子體系統(tǒng)包括多個射頻(rf)源、阻抗匹配電路和等離子體反應器。將工件放置在等離子體室內(nèi)部并且在等離子體室內(nèi)產(chǎn)生等離子體以處理工件。重要的是，以相似或均勻的方式處理工件。為了以類似或均勻的方式處理工件，調(diào)諧rf源和阻抗匹配電路是重要的。

就是在這種背景下，出現(xiàn)了本公開中描述的實施方式。

技術實現(xiàn)要素：

本公開的實施方式提供用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的裝置、方法和計算機程序。應當理解，本發(fā)明的實施方式可以以多種方式(例如，工藝、裝置、系統(tǒng)、硬件的部件或計算機可讀介質(zhì)上的方法)來實現(xiàn)。下面描述若干實施方式。

等離子體工具具有射頻(rf)匹配網(wǎng)絡調(diào)諧算法。等離子體工具具有一個或兩個rf發(fā)生器，并且每個rf發(fā)生器連接到50歐姆同軸rf電纜。rf電纜連接到阻抗匹配網(wǎng)絡，該阻抗匹配網(wǎng)絡經(jīng)由rf傳輸線連接到等離子體室。rf發(fā)生器被設計成以50+0j歐姆或接近50+0j歐姆的負載阻抗工作。阻抗匹配網(wǎng)絡的一個目的是將等離子體室和rf傳輸線的負載阻抗(通常不接近50+0j歐姆)變換成50+0j歐姆或接近50+0j歐姆。處于或接近50+0j歐姆的目標阻抗具有兩個部分，實部，其應為50歐姆或接近50歐姆，以及虛部，其應為0歐姆或接近0歐姆。因此，連接到兩個rf發(fā)生器之一的阻抗匹配網(wǎng)絡的分支電路具有兩個可變元件。兩個可變元件包括一個電動機驅(qū)動可變電容和從一個rf發(fā)生器輸出的可變rf頻率。

可變電容預先在配方中設置，并且在配方步驟內(nèi)不變化。通過編輯配方改變可變電容?？勺價f頻率由在rf發(fā)生器內(nèi)部運行的過程控制。該過程根據(jù)電壓反射系數(shù)操作。如果反射系數(shù)相對于閾值高，則該過程增大或減小rf頻率，并且以這種方式，基于反射系數(shù)在一個方向或另一個方向上改變rf頻率。rf發(fā)生器中的傳感器使用窄帶濾波器檢測反射電壓，并且檢測基頻處的反射電壓的一部分，同時能存在未被檢測到的互調(diào)頻率處的大的反射波振幅。當以下輸入：例如rf功率、可變電容和可變rf頻率的值、和rf發(fā)生器的輸出處的rf負載阻抗的測量值等，作為輸入被提供給匹配網(wǎng)絡模型時，用于阻抗匹配網(wǎng)絡的匹配網(wǎng)絡模型用于預測rf電壓、電流以及rf電壓和電流之間的相位或者阻抗匹配網(wǎng)絡的輸出處的負載阻抗。匹配網(wǎng)絡模型被擴展以預測阻抗匹配網(wǎng)絡的輸出與卡盤之間的rf電壓和電流。在多種實施方式中，匹配網(wǎng)絡模型包括一系列模塊，一系列模塊全部具有相同形式，如在申請?zhí)枮?4/245,803的專利申請中所描述的。

在一些實施方式中，rf發(fā)生器的輸出處的負載阻抗經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型正向傳播，以根據(jù)可變電容和可變rf頻率計算匹配網(wǎng)絡模型的輸出處的負載阻抗，并且在輸出處的負載阻抗然后被反向傳播以確定可變電容和可變rf頻率的最佳值。在確定最佳值時，rf發(fā)生器和阻抗匹配網(wǎng)絡被調(diào)諧以實現(xiàn)可變電容和rf可變頻率的最佳值。與可變電容可以變化以實現(xiàn)可變電容的最佳值相比，可變rf頻率可以變化得更快以實現(xiàn)可變rf頻率的最佳值。例如，與用于改變可變電容的秒的數(shù)量級相比，可變rf頻率在微秒量級上變化。因此，難以將rf發(fā)生器直接設置為在可變rf頻率的最佳值下操作，并且難以將阻抗匹配網(wǎng)絡設置為在可變電容的最佳值下操作。為了調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡，代替調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡以實現(xiàn)可變電容的最佳值并調(diào)諧rf發(fā)生器以實現(xiàn)可變rf頻率的最佳值，阻抗匹配網(wǎng)絡以逐步方式被調(diào)諧以產(chǎn)生步進可變電容值而不是可變電容的最佳值，并且針對步進可變電容計算可變rf頻率的局部最佳值。例如，阻抗匹配網(wǎng)絡被調(diào)諧為具有在可變電容的最佳值和針對可變電容的值確定的可變rf頻率的局部最佳值的方向上的可變電容的值。以這種方式，實現(xiàn)可變電容的最佳值和可變rf頻率的最佳值，而不是直接實現(xiàn)可變電容的最佳值和可變rf頻率的最佳值。

本文所述的系統(tǒng)和方法的一些優(yōu)點包括應用逐步方式，其中調(diào)諧所述阻抗匹配網(wǎng)絡的可變電容。以逐步的方式，針對可變電容的步進值計算使得匹配網(wǎng)絡模型的輸入處的反射系數(shù)為最小的可變rf頻率的局部最佳值。然后遞增步進值，并且對于可變電容的遞增步進值，計算使得匹配網(wǎng)絡模型的輸入處的反射系數(shù)為最小的可變rf頻率的另一值。遞增步進值直到達到可變電容的最佳值。在實現(xiàn)可變rf頻率的最佳值的同時從阻抗匹配電路操作所用的值難以直接獲得可變電容的最佳值。這是因為難以以與控制rf發(fā)生器的速度相同的速度來控制阻抗匹配網(wǎng)絡的一個或多個可變電容器。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的方法，包括：

當射頻(rf)發(fā)生器在第一參數(shù)值操作并且阻抗匹配網(wǎng)絡具有第一可變可測量因子時，接收在所述rf發(fā)生器的輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入之間感測的第一測量輸入?yún)?shù)值；

初始化一個或多個模型以具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值，其中所述一個或多個模型包括所述阻抗匹配網(wǎng)絡的匹配網(wǎng)絡模型；

當所述一個或多個模型具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值時，根據(jù)所述第一測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第一輸出參數(shù)值；

使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的反射系數(shù)為零的最佳參數(shù)值和最佳可變可測量因子；

使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的反射系數(shù)是最小的第一有利參數(shù)值；

在所述第一有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器；以及

將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第一步進可變可測量因子，其中所述第一步進可變可測量因子與所述第一可變可測量因子相比更接近所述最佳可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡以逐步方式被調(diào)諧。

2.根據(jù)條款1所述的方法，其進一步包括：

當所述rf發(fā)生器在所述第一有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf發(fā)生器的輸出與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入之間感測的第二測量輸入?yún)?shù)值；

將所述一個或多個模型設置為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值；

當所述一個或多個模型具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第二輸出參數(shù)值；

使用所述第二輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第二有利參數(shù)值；

在所述第二有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器；以及

將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第二步進可變可測量因子。

3.根據(jù)條款2所述的方法，其中所述第二有利參數(shù)值是所述最佳參數(shù)值。

4.根據(jù)條款2所述的方法，其進一步包括：

當所述rf發(fā)生器在所述第二有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第二步進可變可測量因子時，接收在所述rf發(fā)生器的輸出與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入之間感測的第三測量輸入?yún)?shù)值；

將所述一個或多個模型設置為具有所述第二步進可變可測量因子和所述第二有利參數(shù)值；

根據(jù)所述第三測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第三輸出參數(shù)值；

使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第三有利參數(shù)值；以及

在所述第三有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器。

5.根據(jù)條款4所述的方法，其中所述第三有利參數(shù)值是所述最佳參數(shù)值。

6.根據(jù)條款4所述的方法，其中所述第三有利參數(shù)值不同于所述最佳參數(shù)值。

7.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述第一測量參數(shù)值由耦合到所述rf發(fā)生器的所述輸出的傳感器感測，其中所述第一測量參數(shù)值是阻抗或反射系數(shù)。

8.根據(jù)條款1所述的方法，其中通過經(jīng)由所述一個或多個模型的電路元件正向傳播所述第一測量輸入?yún)?shù)值來計算所述第一輸出參數(shù)值。

9.根據(jù)條款1所述的方法，其中通過經(jīng)由所述一個或多個模型的電路元件反向傳播所述第一輸出參數(shù)值來計算所述最佳參數(shù)值和所述最佳可變可測量因子，以實現(xiàn)所述零反射系數(shù)。

10.一種用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的系統(tǒng)，其包括：

處理器，其被配置為當射頻(rf)發(fā)生器在第一參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有第一可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入之間感測的第一測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為初始化一個或多個模型以具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值，其中所述一個或多個模型包括所述阻抗匹配網(wǎng)絡的模型；以及

連接到所述處理器的存儲器設備，其中所述存儲器設備被配置為存儲所述一個或多個模型，

其中所述處理器被配置為當所述一個或多個模型具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值時，根據(jù)所述第一測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第一輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的反射系數(shù)為零的最佳參數(shù)值和最佳可變可測因子；

其中所述處理器被配置為使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的反射系數(shù)是最小的第一有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為在所述第一有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器，

其中所述處理器被配置為將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第一步進可變可測量因子，其中所述第一步進可變可測量因子與所述第一可變可測量因子相比更接近所述最佳可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡以逐步的方式被調(diào)諧。

11.根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置為當所述rf發(fā)生器在所述第一有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第一步進可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的所述輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入之間感測的第二測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為將所述一個或多個模型設置為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為當所述一個或多個模型具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第二輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第二輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第二有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為在所述第二有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器，以及

其中所述處理器被配置為將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第二步進可變可測量因子。

12.根據(jù)條款11所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置為當所述rf發(fā)生器在所述第二有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第二步進可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的所述輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入之間感測的第三測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為將所述一個或多個模型設置為具有所述第二步進可變可測量因子和所述第二有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為根據(jù)所述第三測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第三輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第三有利參數(shù)值，以及

其中所述處理器被配置為在所述第三有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器。

13.根據(jù)條款12所述的系統(tǒng)，其中所述第三有利參數(shù)值是所述最佳參數(shù)值。

14.根據(jù)條款12所述的系統(tǒng)，其中所述第三有利參數(shù)值不同于所述最佳參數(shù)值。

15.根據(jù)條款10所述的系統(tǒng)，其中所述第一測量參數(shù)值由耦合到所述rf發(fā)生器的所述輸出處的傳感器感測，其中所述第一測量參數(shù)值是阻抗或反射系數(shù)。

16.一種用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的系統(tǒng)，其包括：

具有輸出的射頻(rf)發(fā)生器；

阻抗匹配網(wǎng)絡，其連接到所述rf發(fā)生器的所述輸出；

等離子體室，其經(jīng)由rf傳輸線連接到所述阻抗匹配網(wǎng)絡；以及

耦合到所述rf發(fā)生器的處理器，

其中所述處理器被配置成當所述rf發(fā)生器在第一參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有第一可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的所述輸出與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入之間感測的第一測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為初始化一個或多個模型以具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值，其中所述一個或多個模型包括所述阻抗匹配網(wǎng)絡的匹配網(wǎng)絡模型，

其中所述處理器被配置為當所述一個或多個模型具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值時，根據(jù)所述第一測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第一輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的輸入處的反射系數(shù)為零的最佳參數(shù)值和最佳可變可測量因子；

其中所述處理器被配置為使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的所述反射系數(shù)最小的第一有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為在所述第一有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器，

其中所述處理器被配置為將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第一步進可變可測量因子，其中所述第一步進可變可測量因子與所述第一可變可測量因子相比更接近所述最佳可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡以逐步的方式被調(diào)諧。

17.根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置為當所述rf發(fā)生器在所述第一有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第一步進可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的所述輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入之間感測的第二測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為將所述一個或多個模型設置為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為當所述一個或多個模型具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第二輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第二輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第二有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為在所述第二有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器，以及

其中所述處理器被配置為將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置為具有第二步進可變可測量因子。

18.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置為當所述rf發(fā)生器在所述第二有利參數(shù)值操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡被設置為具有所述第二步進可變可測量因子時接收在所述rf發(fā)生器的所述輸出和所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入之間感測的第三測量輸入?yún)?shù)值，

其中所述處理器被配置為將所述一個或多個模型設置為具有所述第二步進可變可測量因子和所述第二有利參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為根據(jù)所述第三測量輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型來計算第三輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置為使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算使得所述一個或多個模型的所述輸入處的所述反射系數(shù)是最小的第三有利參數(shù)值，以及

其中所述處理器被配置為在所述第三有利參數(shù)值操作所述rf發(fā)生器。

19.根據(jù)條款18所述的系統(tǒng)，其中所述第三有利參數(shù)值是所述最佳參數(shù)值。

20.根據(jù)條款18所述的系統(tǒng)，其中所述第三有利參數(shù)值不同于所述最佳參數(shù)值。

21.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，其中所述第一測量參數(shù)值由耦合到所述rf發(fā)生器的所述輸出的傳感器感測，其中所述第一測量參數(shù)值是阻抗或反射系數(shù)。

結(jié)合附圖根據(jù)下面的詳細描述，其它方面將變得顯而易見。

附圖說明

結(jié)合附圖通過參考以下描述來理解實施方式。

圖1是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，以說明使用匹配網(wǎng)絡模型產(chǎn)生負載阻抗zl1。

圖2是匹配網(wǎng)絡模型的實施方式的示意圖，所述匹配網(wǎng)絡模型被初始化為射頻rf1和可變電容c1以在匹配網(wǎng)絡模型的輸入處產(chǎn)生反射系數(shù)γi。

圖3是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，以說明使用電容coptimum1來產(chǎn)生步進組合可變電容值cstep1以及使用值rfoptimum1@c1來產(chǎn)生負載阻抗zl2。

圖4是匹配網(wǎng)絡模型的實施方式的示意圖，其被設置為射頻rfoptimum1@c1和組合可變電容cstep1，以在匹配網(wǎng)絡模型的輸入處產(chǎn)生反射系數(shù)γi的最小值。

圖5是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，以說明使用電容值coptimum2來產(chǎn)生另一步進組合可變電容值cstep2以及使用值rfoptimum1@cstep1來產(chǎn)生負載阻抗zl3。

圖6是匹配網(wǎng)絡模型的實施方式的示意圖，其被設置為射頻rfoptimum1@cstep1和組合可變電容cstep2，以在匹配網(wǎng)絡模型的輸入處產(chǎn)生反射系數(shù)γi的最小值。

圖7是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，以示出使用電容值coptimum3，以及使用值rfoptimum1@cstep2來產(chǎn)生負載阻抗zl4。

圖8是匹配網(wǎng)絡模型的實施方式的示意圖，其被設置為射頻rfoptimum1@cstep2和組合可變電容coptimum3，以在匹配網(wǎng)絡模型的輸入處產(chǎn)生反射系數(shù)γi的最小值。

圖9是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，以示出使用電容值coptimum3，以及使用值rfoptimum1@coptimum來處理晶片w。

圖10是用于說明阻抗匹配網(wǎng)絡和等離子體系統(tǒng)的rf發(fā)生器的逐步調(diào)諧的曲線圖的實施方式。

具體實施方式

以下實施方式描述用于以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的系統(tǒng)和方法。顯而易見，可以在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實踐本實施方式。在其他情況下，沒有詳細描述公知的處理操作，以便不會不必要地使本實施方式不清楚。

圖1是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，以說明使用匹配網(wǎng)絡模型102產(chǎn)生負載阻抗zl1。等離子體系統(tǒng)100包括射頻(rf)發(fā)生器104、阻抗匹配網(wǎng)絡106和等離子體室108。等離子體系統(tǒng)100包括主計算機系統(tǒng)110、驅(qū)動組件112和一個或多個連接機構(gòu)114。

等離子體室108包括上電極116、卡盤118和晶片w。上電極116面向卡盤118并且接地(例如耦接到參考電壓，耦接到零電壓，耦接到負電壓，等)。卡盤118的示例包括靜電卡盤(esc)和磁性卡盤?？ūP118的下電極由金屬(例如陽極氧化鋁、鋁合金，等)制成。在多種實施方式中，卡盤118的下電極是由陶瓷層覆蓋的薄金屬層。此外，上電極116由金屬(例如鋁、鋁合金等)制成。在一些實施方式中，上電極116由硅制成。上電極116被定位成與卡盤118的下電極相對并面對卡盤118的下電極。將晶片w放置在卡盤118的頂表面120上以處理，所述處理例如，在晶片w上沉積材料，或清潔晶片w，或者蝕刻在晶片w上沉積的層，或?qū)瑆進行摻雜，或在晶片w上注入離子，或在晶片w上形成光刻圖案，或蝕刻晶片w，或濺射晶片w，或其組合。

在一些實施方式中，等離子體室108使用額外部分形成，額外部分例如，圍繞上電極116的上電極延伸部，圍繞卡盤118的下電極的下電極延伸部，在上電極116與上電極延伸部之間的電介質(zhì)環(huán)，下電極與下電極延伸部之間的電介質(zhì)環(huán)，位于上電極116和卡盤118的邊緣處以圍繞等離子體室108內(nèi)的其中形成等離子體的區(qū)域的約束環(huán)，等。

阻抗匹配網(wǎng)絡106包括彼此耦合的一個或多個電路組件，例如一個或多個電感器，或一個或多個電容器，或一個或多個電阻器，或其組合或其兩個或多個等。例如，阻抗匹配網(wǎng)絡106包括串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路包括與電容器串聯(lián)耦合的電感器。阻抗匹配網(wǎng)絡106進一步包括連接到串聯(lián)電路的分流電路。分流電路包括與電感器串聯(lián)連接的電容器。阻抗匹配網(wǎng)絡106包括一個或多個電容器，并且一個或多個電容器(例如，所有可變電容器等)的對應電容是可變的(例如使用驅(qū)動組件等來改變)。阻抗匹配網(wǎng)絡106包括一個或多個具有固定電容的電容器，例如其不能使用驅(qū)動組件112改變等。阻抗匹配網(wǎng)絡106的一個或多個可變電容器的組合可變電容是值c1。例如，將一個或多個可變電容器的相應相對定位的板調(diào)節(jié)到固定位置以設置可變電容c1。為了說明，彼此并聯(lián)連接的兩個或更多個電容器的組合電容是電容器的電容的和。作為另一示例，彼此串聯(lián)連接的兩個或更多個電容器的組合電容是電容器的電容的倒數(shù)之和的倒數(shù)。在具有申請?zhí)?4/245,803的專利申請中提供了阻抗匹配網(wǎng)絡106的示例。

匹配網(wǎng)絡模型102例如從阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支推導出，例如，表示阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支等。例如，當xmhzrf發(fā)生器連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路時，匹配網(wǎng)絡模型102表示阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的電路的計算機生成模型，例如是該計算機生成模型等。作為另一示例，匹配網(wǎng)絡模型102與阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件不具有相同數(shù)目的電路部件。在一些實施方式中，匹配網(wǎng)絡模型102具有比阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件的數(shù)量更少數(shù)量的電路元件。為了說明，匹配網(wǎng)絡模型102是阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的簡化形式。為了進一步說明，阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的多個可變電容器的可變電容被組合成由匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個可變電容元件表示的組合可變電容，阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的多個固定電容器的固定電容被組合成由匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個固定電容元件表示的組合固定電容，和/或阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的多個固定電感器的電感被組合成由匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個電感元件表示的組合電感，和/或阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的多個電阻器的電阻被組合成由匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個電阻元件表示的固定電阻。為了進一步說明，串聯(lián)的電容器的電容通過以下方式組合：求每個電容的倒數(shù)以產(chǎn)生多個電容的倒數(shù)，對這些電容的倒數(shù)求和以產(chǎn)生組合電容的倒數(shù)，以及通過求組合電容的倒數(shù)的倒數(shù)以產(chǎn)生組合電容。作為另一示例，將串聯(lián)連接的電感器的多個電感求和以產(chǎn)生組合電感，并且串聯(lián)的電阻器的多個電阻被組合以產(chǎn)生組合電阻。阻抗匹配網(wǎng)絡106的該部分的所有固定電容器的所有固定電容被組合成匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個固定電容元件的組合固定電容。匹配網(wǎng)絡模型102的其他示例在申請?zhí)枮?4/245,803的專利申請中提供。此外，在申請?zhí)枮?4/245,803的專利申請中描述了從阻抗匹配網(wǎng)絡產(chǎn)生匹配網(wǎng)絡模型的方式。

在一些實施方式中，從阻抗匹配網(wǎng)絡106的示意圖產(chǎn)生匹配網(wǎng)絡模型102，阻抗匹配網(wǎng)絡106具有三個分支，針對xmhz、ymhz和zmhzrf發(fā)生器各一個分支。三個分支在阻抗匹配網(wǎng)絡106的輸出140處彼此連接。該示意圖最初包括多個不同組合的電感器和電容器。對于單獨考慮的三個分支中的一個，匹配網(wǎng)絡模型102表示三個分支中的一個。電路元件經(jīng)由輸入裝置添加到匹配網(wǎng)絡模型102，下面提供電路元件的示例。添加的電路元件的示例包括先前未包括在示意圖中的電阻器以解決阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支中的功率損耗，包括先前未包括在示意圖中的電感器以表示各種連接rf帶的電感，包括先前未包括在示意圖中的電容器以表示寄生電容。此外，由于阻抗匹配網(wǎng)絡106的物理尺寸，因此一些電路元件經(jīng)由輸入裝置被進一步添加到示意圖，以表示阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支的傳輸線性質(zhì)。例如，阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支中的一個或多個電感器的展開長度與經(jīng)由一個或多個電感器的rf信號的波長相比不可忽略。為了解決這個效應，示意圖中的電感器被分成2個或更多個電感器。此后，經(jīng)由輸入裝置從示意圖去除一些電路元件以產(chǎn)生匹配網(wǎng)絡模型102。

在多種實施方式中，匹配網(wǎng)絡模型102與阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路具有相同的拓撲，例如電路元件之間的連接、電路元件數(shù)量等。例如，如果阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路包括與電感器串聯(lián)耦合的電容器，則匹配網(wǎng)絡模型102包括與電感器串聯(lián)耦合的電容器。在該示例中，阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的電感器和匹配網(wǎng)絡模型102的電感器具有相同的值，并且阻抗匹配網(wǎng)絡106和匹配網(wǎng)絡模型102的電容器具有相同的值。作為另一示例，如果阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路包括與電感器并聯(lián)耦合的電容器，則匹配網(wǎng)絡模型102包括與電感器并聯(lián)耦合的電容器。在該示例中，阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的電感器和匹配網(wǎng)絡模型102的電感器具有相同的值，并且阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的電容器和匹配網(wǎng)絡模型102的電容器具有相同的值。作為另一示例，匹配網(wǎng)絡102與阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件具有相同數(shù)量和相同類型的電路元件，并且在電路元件之間具有與電路部件之間的連接相同類型的連接。電路元件的類型的示例包括電阻器、電感器和電容器。連接類型的示例包括串行、并行等。

此外，rf發(fā)生器104包括用于產(chǎn)生rf信號的rf功率源122。rf發(fā)生器104包括連接到rf發(fā)生器104的輸出126的傳感器124，例如復阻抗傳感器、復電流和電壓傳感器、復反射系數(shù)傳感器、復電壓傳感器、復電流傳感器等。輸出126經(jīng)由rf電纜130連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的輸入128。阻抗匹配網(wǎng)絡106經(jīng)由rf傳輸線132連接到等離子體室108，rf傳輸線132包括rf桿和圍繞rf桿的rf外部導體。

驅(qū)動組件112包括驅(qū)動器(例如，一個或多個晶體管等)和電動機，并且電動機經(jīng)由連接機構(gòu)114連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容器。連接機構(gòu)114的示例包括一個或多個桿或通過齒輪彼此連接的桿等。連接機構(gòu)114連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容器。例如，連接機構(gòu)114連接到可變電容器，所述可變電容器是通過輸入128連接到rf發(fā)生器104的分支電路的一部分。

應當注意，在阻抗匹配網(wǎng)絡106包括分支電路中的多于一個的連接到rf發(fā)生器104的可變電容器的情況下，驅(qū)動組件112包括用于控制多于一個的可變電容器的單獨的電動機，并且電動機中的每個通過相應的連接機構(gòu)連接到相應的可變電容器。在這種情況下，多個連接機構(gòu)被稱為連接機構(gòu)114。

rf發(fā)生器106是x兆赫(mhz)rf發(fā)生器或ymhzrf發(fā)生器或zmhzrf發(fā)生器。在一些實施方式中，xmhzrf發(fā)生器的示例包括2mhzrf發(fā)生器，ymhzrf發(fā)生器的示例包括27mhzrf發(fā)生器，并且zmhzrf發(fā)生器的示例包括60mhzrf發(fā)生器。在多種實施方式中，xmhzrf發(fā)生器的示例包括400khzrf發(fā)生器，ymhzrf發(fā)生器的示例包括27mhzrf發(fā)生器，并且zmhzrf發(fā)生器的示例包括60mhzrf發(fā)生器。

應當注意，在等離子體室100中使用兩個rf發(fā)生器(例如x和ymhzrf發(fā)生器等)的情況下，兩個rf發(fā)生器中的一個連接到輸入128，另一個rf發(fā)生器連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的另一個輸入。類似地，在等離子體室100中使用三個rf發(fā)生器(例如x、y和zmhzrf發(fā)生器等)的情況下，兩個rf發(fā)生器中的一個連接到輸入128，rf發(fā)生器中的第二個連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的第二輸入，并且rf發(fā)生器中的第三個連接到阻抗匹配網(wǎng)絡的第三輸入。輸出140經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路連接到輸入128。在其中使用多個rf發(fā)生器的實施方式中，輸出140經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106的第二分支電路連接到第二輸入，并且輸出140經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106的第三分支電路連接到第二輸入。

主機計算機系統(tǒng)110包括處理器134和存儲器設備136。主機計算機110的示例包括膝上型計算機或臺式計算機或平板或智能電話等。如本文所使用的，代替處理器，使用中央處理單元(cpu)、控制器、專用集成電路(asic)或可編程邏輯器件(pld)，并且這些術語在本文中可互換使用。存儲器設備的示例包括只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、硬盤、易失性存儲器、非易失性存儲器、存儲盤冗余陣列、閃存等。傳感器124經(jīng)由網(wǎng)絡電纜136連接到主計算機系統(tǒng)110。本文使用的網(wǎng)絡電纜的示例是用于以串行方式或以并行方式或使用usb協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的電纜，等。

rf發(fā)生器104在射頻rf1下操作。例如，處理器134向rf發(fā)生器104提供包括射頻rf1和功率值的配方。rf發(fā)生器104經(jīng)由網(wǎng)絡電纜138接收配方，網(wǎng)絡電纜138連接到rf發(fā)生器104和主計算機系統(tǒng)110，并且rf發(fā)生器104的數(shù)字信號處理器(dsp)將配方提供給rf功率源122。rf功率源122產(chǎn)生具有配方中規(guī)定的射頻rf1和功率的rf信號。

阻抗匹配網(wǎng)絡106被初始化以具有組合可變電容c1。例如，處理器134向驅(qū)動組件112的驅(qū)動器發(fā)送信號以產(chǎn)生一個或多個電流信號。一個或多個電流信號由驅(qū)動器產(chǎn)生并被發(fā)送到驅(qū)動組件112的相應的一個或多個電動機的相應的一個或多個定子。驅(qū)動組件112的相應的一個或多個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)以移動連接機構(gòu)114以將阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的組合可變電容改變成c1。具有組合可變電容c1的阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路經(jīng)由輸入128和rf電纜130從輸出126接收具有射頻rf1的rf信號，并且將連接到阻抗匹配網(wǎng)絡1006的負載的阻抗與連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的源的阻抗匹配以產(chǎn)生作為rf信號的修改信號。負載的示例包括等離子體室108和rf傳輸線132。源的示例包括rf電纜130和rf發(fā)生器104。修改的信號經(jīng)由rf傳輸線132從阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的輸出140提供至卡盤118。當經(jīng)修改的信號結(jié)合一種或多種處理氣體(例如，含氧氣體、含氟氣體等)被提供給卡盤118時，在卡盤118和上電極116之間的間隙產(chǎn)生或保持等離子體。

當產(chǎn)生具有射頻rf1的rf信號并且阻抗匹配網(wǎng)絡106具有組合的可變電容c1時，傳感器124感測輸出126處的電壓反射系數(shù)γmi1，并且經(jīng)由網(wǎng)絡電纜136提供所述電壓反射系數(shù)到處理器134。電壓反射系數(shù)的示例包括從等離子體室108朝向rf發(fā)生器104反射的功率與在由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號內(nèi)供應的功率的比率。處理器134根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1計算阻抗zmi1。例如，處理器134通過應用式(1)計算阻抗zmi1，式(1)為γmi1＝(zmi1-zo)/(zmi1+zo)，并求解zmi1，其中zo是rf傳輸線132的特性阻抗。阻抗zo經(jīng)由輸入裝置(例如，鼠標、鍵盤、觸筆、小鍵盤、按鈕、觸摸屏等)提供給處理器134，該輸入裝置經(jīng)由輸入/輸出接口(例如串行接口、并行接口、通用串行總線(usb)接口等)連接到處理器134。在一些實施方式中，傳感器124測量阻抗zmi1并經(jīng)由網(wǎng)絡電纜136將所述阻抗zmi1提供給處理器134。

阻抗zmi1由處理器134施加到匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142，并且經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102正向傳播以計算匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處的負載阻抗zl1。例如，阻抗z1由處理器144經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102的一個或多個電路元件正向傳播，以產(chǎn)生負載阻抗zl1。為了說明，匹配網(wǎng)絡模型102被初始化為具有射頻rf1。當匹配網(wǎng)絡模型102包括電阻元件、電感元件、固定電容元件和可變電容元件的串聯(lián)組合時，處理器134計算在匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142處接收的阻抗zmi1，跨越電阻元件的復阻抗，跨越電感元件的復阻抗，以及跨越具有可變電容c1的可變電容元件的復阻抗，以及跨越固定電容元件的復阻抗的方向和，以產(chǎn)生負載阻抗zl1。

在一些實施方式中，rf發(fā)生器104在連續(xù)波模式下操作，連續(xù)波模式不是脈沖波模式。例如，rf發(fā)生器104不具有脈沖狀態(tài)s1和s2，其中處于狀態(tài)s2的rf信號的所有功率值不包括處于狀態(tài)s2的rf信號的功率值。狀態(tài)s2具有比狀態(tài)s1的功率值低的功率值。作為另一示例，在連續(xù)波模式中，處于狀態(tài)s1的至少一個功率值與處于狀態(tài)s2中的至少一個功率值的功率值存在重疊，以消除狀態(tài)s1和s2之間的差，以產(chǎn)生一個狀態(tài)。

在多種實施方式中，代替測量輸出126處的電壓反射系數(shù)，在rf電纜130上的從輸出126到輸入128并包括輸出126和輸入128的任何點處測量電壓反射系數(shù)。例如，傳感器124連接到rf功率源122和阻抗匹配網(wǎng)絡106之間的點，以測量電壓反射系數(shù)。

圖2是初始化為射頻rf1和可變電容c1以在輸入142處產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γi的匹配網(wǎng)絡模型102的實施方式的圖。處理器134根據(jù)負載阻抗zl1和匹配網(wǎng)絡模型102計算使得電壓反射系數(shù)γi為零的射頻值rfoptimum和組合可變電容值coptimum1。例如，處理器134經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播負載阻抗zl1，以產(chǎn)生對應于在輸入142處具有零值的電壓反射系數(shù)γi的輸入阻抗zi。反向傳播與正向傳播相同，不同之處在于反向傳播與正向傳播的方向相反。在一些實施方式中，由處理器134執(zhí)行非線性最小二乘優(yōu)化程序，以根據(jù)負載阻抗zl1和匹配網(wǎng)絡模型102計算使得電壓反射系數(shù)γi為零的射頻值rfoptimum和組合可變電容值coptimum1。在多種實施方式中，預定方程由處理器134應用以根據(jù)負載阻抗zl1和匹配網(wǎng)絡模型102計算使得電壓反射系數(shù)γi為零的射頻值rfoptimum和組合可變電容值coptimum1。

此外，處理器134將應用到匹配網(wǎng)絡模型102的射頻值從rfoptimum1@c1改變成rfoptimumn@c1，并反向傳播負載阻抗zl1以確定使得電壓反射系數(shù)γi是最小值的射頻rfoptimum1@c1，其中n是大于1的整數(shù)。例如，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum1@c1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播負載阻抗zl1，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第一值。此外，在該示例中，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum2@c1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播負載阻抗zl1，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值的最小值，以進一步確定rfoptimum1@c1是使得電壓反射系數(shù)γi為最小值的射頻值。在一些實施方式中，使用非線性平方優(yōu)化程序來找出使得電壓反射系數(shù)γi具有最小值的射頻值rfoptimum1@c1。

在多種實施方式中，使得電壓反射系數(shù)是最小值的射頻的值在本文中被稱為有利的rf值。

在一些實施方式中，rf值在本文中有時被稱為“參數(shù)值”。此外，電容在本文中有時被稱為“可測量因子”。

圖3是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的圖，以說明使用電容值coptimum1來產(chǎn)生步進組合可變電容值cstep1，以及使用值rfoptimum1@c1來產(chǎn)生在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處的負載阻抗zl2。處理器134修改配方以包括射頻值rfoptimum1@c1并將射頻值rfoptimum1@c1提供給rf發(fā)生器104。此外，處理器134確定步進可變電容值cstep1，其是從值c1至值coptimum1的方向上的步長。應當注意，即使阻抗匹配網(wǎng)絡106的對應的一個或多個可變電容器的一個或多個電容從c1變化到coptimum1，一個或多個可變電容器相對于由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號的rf頻率的變化足夠緩慢地移動。

代替將阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容設置為值coptimum1，并且代替將rf發(fā)生器104設置為產(chǎn)生具有射頻rfoptimum的rf信號，處理器134控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容被設置為值cstep1，并且控制rf發(fā)生器104在射頻rfoptimum1@c1下操作。阻抗匹配網(wǎng)絡104實現(xiàn)可變電容coptimum1花費的時間比由rf發(fā)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum的rf信號花費更長的時間，例如量級為秒等。例如，對于rf發(fā)生器104從射頻rf1實現(xiàn)射頻rfoptimum花費微秒量級的時間。結(jié)果，難以從值c1直接獲得值coptimum1，同時從值rf1獲得值rfoptimum，使得rf發(fā)生器104的輸入端126處的電壓反射系數(shù)為零。因此，阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容在朝向可變電容coptimum1的方向上以步長(例如cstep1等)調(diào)節(jié)。

對于射頻rfoptimum1@c1和可變電容cstep1，rf發(fā)生器106產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1@c1的rf信號，所述rf信號經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106傳輸以產(chǎn)生修改的信號，修改的信號被提供給下電極118。當rf發(fā)生器106產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1@c1的rf信號并且組合可變電容為cstep1時，傳感器124測量輸出126處的電壓反射系數(shù)γmi2，并且處理器134以與上述根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1產(chǎn)生阻抗zmi1的的方式相同的方式根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi2產(chǎn)生阻抗zmi2。此外，阻抗zmi1經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102正向傳播，以在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處產(chǎn)生負載阻抗zl2，其方式與根據(jù)在匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142處的阻抗zmi1產(chǎn)生在輸出144處的負載阻抗zl1的方式相同。

圖4是匹配網(wǎng)絡模型102的實施方式的圖，匹配網(wǎng)絡模型102被設置為射頻rfoptimum1@c1和組合可變電容cstep1，以在輸入142處產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γi的最小值。例如，處理器142將射頻rfoptimum1@c1和組合可變電容cstep1施加于匹配網(wǎng)絡模型102。作為另一示例，處理器142將匹配網(wǎng)絡模型102的參數(shù)值設置為具有射頻的值rfoptimum1@c1和組合可變電容的值cstep1。

以上述用于計算組合可變電容coptimum1的相同方式，處理器134根據(jù)負載阻抗zl2和匹配網(wǎng)絡模型102計算使得電壓反射系數(shù)γi為零的組合可變電容值coptimum2。處理器134將施加到匹配網(wǎng)絡模型102的射頻值從rfoptimum1@cstep1改變?yōu)閞foptimumn@cstep1，并反向傳播負載阻抗zl2以確定使得電壓反射系數(shù)γi為最小值的射頻rfoptimum1@cstep1，其中n是大于1的整數(shù)。例如，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum1@cstep1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容cstep1的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播阻抗zl2，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第一值。此外，在該示例中，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum2@cstep1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容cstep1的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播阻抗zl2，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值的最小值，以進一步確定rfoptimum1@cstep1是使得電壓反射系數(shù)γi為最小值的射頻值。

圖5是系統(tǒng)100的實施方式的圖，以示出使用電容值coptimum2來產(chǎn)生另一步進組合可變電容值cstep2以及使用值rfoptimum1@cstep1來產(chǎn)生負載阻抗zl3。處理器134修改配方以包括射頻值rfoptimum1@cstep1，并且將射頻值rfoptimum1@cstep1提供給rf發(fā)生器104。此外，處理器134確定步進可變電容值cstep2，其是從值cptep1在值coptimum2方向上的一個額外步長。例如，在可變電容值cstep1、cstep2和coptimum2中，可變電容值cstep2大于值cstep1并小于值coptimum2，并且值cstep2和cstep1大于值c1。作為另一示例，在可變電容值cstep1、cstep2和coptimum2中，可變電容值cstep2小于值cstep1并且大于值coptimum2，并且值cstep1和cstep2小于值c1。

代替將阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容設置為值coptimum2，并且代替將rf發(fā)生器104設置為產(chǎn)生具有射頻rfoptimum的rf信號，處理器134控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容被設置為值cstep2，并且控制rf發(fā)生器104在射頻rfoptimum1@cstep1下操作。對于射頻rfoptimum1@cstep1和可變電容cstep2，rf發(fā)生器106產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1@cstep1的rf信號，其經(jīng)過阻抗匹配網(wǎng)絡106以產(chǎn)生修改的信號，修改的信號被提供給下電極118。對于射頻rfoptimum1@cstep1和可變電容cstep2，傳感器124測量輸出126處的電壓反射系數(shù)γmi3，并且處理器134以與根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1產(chǎn)生阻抗zmi1的方式相同的方式根據(jù)電壓反射系數(shù)產(chǎn)生阻抗zmi3。此外，阻抗zmi3經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102正向傳播，以與在匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142處根據(jù)阻抗zmi1在輸出144處產(chǎn)生負載阻抗zl1的方式相同的方式在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處產(chǎn)生負載阻抗zl3。

在一些實施方式中，射頻rfoptimum1@cstep1等于最佳射頻值rfoptimum，并且cstep2的組合可變電容等于值coptimum2。在這些實施方式中，不執(zhí)行下面參照圖6至圖9描述的操作。

圖6是匹配網(wǎng)絡模型102的實施方式的圖，匹配網(wǎng)絡模型102被設置為射頻rfoptimum1@cstep1和組合可變電容cstep2以在輸入142處產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γi的最小值。以與上述用于計算組合可變電容coptimum1相同的方式，處理器134根據(jù)負載阻抗zl3和匹配網(wǎng)絡模型102計算使得電壓反射系數(shù)γi為零的組合可變電容值coptimum3。

此外，處理器134將施加到匹配網(wǎng)絡模型102的射頻值從rfoptimum1@cstep2改變?yōu)閞foptimumn@cstep2，并反向傳播負載阻抗zl3以確定使得電壓反射系數(shù)γi為最小值的射頻rfoptimum1@cstep2，其中n是大于1的整數(shù)。例如，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum1@cstep2時，處理器134經(jīng)由具有組合可變電容cstep2的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播阻抗zl3，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第一值。此外，在該示例中，當匹配網(wǎng)絡模型102具有射頻rfoptimum2@cstep2時，處理器134經(jīng)由具有組合可變電容cstep2的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播阻抗zl3，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值的最小值，以進一步確定rfoptimum1@cstep2是使得電壓反射系數(shù)γi為最小值的射頻值。

在一些實施方式中，電容值coptimum2和coptimum3中的任一個等于使得電壓反射系數(shù)γi為零的電容值coptimum1。

圖7是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的圖，以說明使用電容值coptimum3，以及使用值rfoptimum1@cstep2來產(chǎn)生負載阻抗zl4。處理器134修改配方以包括射頻值rfoptimum1@cstep2，并且將射頻值rfoptimum1@cstep2提供給rf發(fā)生器104。此外，處理器134確定步進可變電容值cstep3，其是從值cptep2在值coptimum3方向上的一個額外的步長。例如，值cstep3是值coptimum3。為了進一步說明，在可變電容值cstep1、cstep2和coptimum3中，可變電容值coptimum3大于值cstep2，并且值cstep2大于值cstep1，值cstep1大于電容值c1。作為另一說明，在可變電容值cstep1、cstep2和coptimum3中，可變電容值coptimum3小于值cstep2，值cstep2小于值cstep1，并且值cstep1小于值c1。

處理器134控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容被設置為值coptimum3。此外，代替將rf發(fā)生器104設置為產(chǎn)生具有射頻rfoptimum的rf信號，處理器134控制rf發(fā)生器104以在射頻rfoptimum1@cstep2下操作。

對于射頻rfoptimum1@cstep2和可變電容coptimum3，rf發(fā)生器106產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1@cstep2的rf信號，所述rf信號經(jīng)過阻抗匹配網(wǎng)絡106以產(chǎn)生修改的信號，修改的信號被提供給下電極118。對于射頻rfoptimum1@cstep2和可變電容coptimum3，傳感器124測量輸出126處的電壓反射系數(shù)γmi4，并且處理器134以與根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1產(chǎn)生阻抗zmi1的方式相同的方式根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi4產(chǎn)生阻抗zmi4。此外，阻抗zmi4經(jīng)由匹配網(wǎng)絡模型102正向傳播，以與根據(jù)在匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142處的阻抗zmi1在輸出144處產(chǎn)生負載阻抗zl1的方式相同的方式在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處產(chǎn)生負載阻抗zl4。

在一些實施方式中，值rfoptimum1@cstep2等于射頻值rfoptimum。在這些實施方式中，不執(zhí)行下面參考圖8和9描述的操作。

在多種實施方式中，在處理器134被編程為被約束以計算在預定電容值邊界內(nèi)的最佳電容值之后，獲得最佳值coptimum1、coptimum2和coptimum3中的每一個。例如，處理器134被編程為以上面關于圖2描述的方式確定最佳電容值coptimum1，不同的是，電容值coptimum1在上預定極限和下預定極限之間。預定邊界與阻抗匹配網(wǎng)絡106(圖1)的一個或多個可變電容器的操作邊界相同。例如，一個或多個可變電容器在物理上不能在操作邊界外操作。作為另一示例，處理器134被編程為以上面關于圖4描述的方式確定最佳電容值coptimum2，不同的是，電容值coptimum2在上預定極限和下預定極限之間。作為又一示例，處理器134被編程為以上面關于圖6描述的方式確定最佳電容值coptimum3，不同的是電容值coptimum3在上預定極限和下預定極限之間。

在一些實施方式中，在處理器134被編程為被約束以計算在預定極限內(nèi)的最佳rf值之后，獲得值rfoptimum1@c1、rfoptimum1@cstep1、rfoptimum1@cstep2和rfoptimum1@coptimum中的每一個。例如，處理器134被編程為以上面關于圖2描述的方式確定rf值rfoptimum1@c1，不同的是rf值rfoptimum1@c1在上預定邊界和下預定邊界之間。預定極限與rf發(fā)生器104(圖1)的操作邊界相同。例如，rf發(fā)生器104物理上不能在操作邊界外操作。作為另一示例，處理器134被編程為以上面關于圖4描述的方式確定rf值rfoptimum1@cstep1，不同的是，rf值rfoptimum1@cstep1在上預定邊界和下預定邊界之間。作為又一示例，處理器134被編程為以上面關于圖6描述的方式確定最佳rf值rfoptimum1@cstep2，不同的是，rf值rfoptimum1@cstep2在上預定邊界和下預定邊界之間。作為另一示例，處理器134被編程為以上面關于圖8描述的方式確定最佳rf值rfoptimum1@coptimum，不同的是，rf值rfoptimum1@coptimum在上預定邊界和下預定邊界之間。

圖8是匹配網(wǎng)絡模型102的實施方式的圖，其被設置為射頻rfoptimum1@cstep2和組合可變電容coptimum3，以在輸入端142產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γi的最小值。處理器134將施加到匹配網(wǎng)絡模型102的射頻值從rfoptimum1@coptimum改變成rfoptimumn@coptimum，并反向傳播負載阻抗zl4以確定使得電壓反射系數(shù)γi是最小值的射頻rfoptimum1@coptimum，其中n為大于1的整數(shù)。例如，當匹配網(wǎng)絡模型具有射頻rfoptimum1@cstep2時，處理器134經(jīng)由具有可變電容coptimum3的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播負載阻抗zl4，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第一值。此外，在該示例中，當匹配網(wǎng)絡模型具有射頻rfoptimum2@cstep2時，處理器134經(jīng)由具有可變電容coptimum3的匹配網(wǎng)絡模型102反向傳播負載阻抗zl4，以確定電壓反射系數(shù)γi具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值的最小值，以進一步確定rfoptimum1@coptimum是使得電壓反射系數(shù)γi是最小值的射頻值。

在一些實施方式中，值rfoptimum1@coptimum等于值rfoptimum。

圖9是系統(tǒng)100的實施方式的圖示，以說明使用電容值coptimum3，以及使用值rfoptimum1@coptimum來處理晶片w。處理器134修改配方以包括射頻值rfoptimum1@coptimum，并且向rf發(fā)生器104提供射頻值rfoptimum1@coptimum。此外，處理器134繼續(xù)控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡102的組合可變電容被設置為值coptimum3。此外，代替將rf發(fā)生器104設置為產(chǎn)生具有射頻rfoptimum的rf信號，處理器134控制rf發(fā)生器104以在射頻rfoptimum1@coptimum下操作。

對于射頻rfoptimum1@coptimum和可變電容coptimum3，rf發(fā)生器106產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1@coptimum的rf信號，所述rf信號經(jīng)過阻抗匹配網(wǎng)絡106以產(chǎn)生修改的信號，修改的信號被提供給下電極118以用于處理晶片w。以這種方式，代替直接從射頻rf1施加射頻rfoptimum，并且代替直接從組合可變電容值c1施加組合可變電容值coptimum1，采用步進方法，其中首先施加組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1@c1，然后首先施加組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1@c1，然后第二施加組合可變電容值cstep2和射頻rfoptimum1@cstep1，然后第三施加組合可變電容值coptimum3與射頻rfoptimum1@cstep2，最后，隨后施加組合可變電容值coptimum3與射頻rfoptimum1@coptimum。例如，首先施加組合可變電容值coptimum3和射頻rfoptimum1@cstep2，然后施加組合可變電容值coptimum3和射頻rfoptimum1@coptimum。此外，施加組合可變電容值cstep2和射頻rfoptimum1@cstep1，然后施加組合可變電容值coptimum3和射頻rfoptimum1@cstep2。此外，施加組合可變電容值cstep1和射頻rfoptimum1@c1，然后施加組合可變電容值cstep2和射頻rfoptimum1@cstep1。

在一些實施方式中，代替直接從射頻rf1施加射頻rfoptimum，并且代替直接從組合可變電容值c1施加組合可變電容值coptimum1，采用步進方法，其中首先施加組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1@c1(參見圖3)，然后第二施加組合可變電容值cstep2與射頻rfoptimum1@cstep1(參見圖5)，然后第三施加組合可變電容值coptimum3與射頻rfoptimum1@cstep2(見圖7)，然后最后施加組合可變電容值coptimum3與射頻rfoptimum1@coptimum(見圖9)。

在一些實施方式中，代替根據(jù)從傳感器124接收的電壓反射系數(shù)(例如，γmi1、γmi2，γmi3、γmi4等)產(chǎn)生阻抗(例如，阻抗zmi1等)，處理器134接收電壓反射系數(shù)以在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處產(chǎn)生對應的負載電壓反射系數(shù)阻抗，例如γl1、γl2，γl3、γl4等。不需要從電壓反射系數(shù)到阻抗的轉(zhuǎn)換，反之亦然。

在多種實施方式中，如本文所述，代替匹配網(wǎng)絡模型102，使用匹配網(wǎng)絡模型102和rf傳輸模型的組合以逐步方式改變阻抗匹配網(wǎng)絡106的電容。例如，在rf傳輸模型的輸出處而不是在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處計算負載阻抗zl1、zl2、zl3和zl4。作為另一示例，代替使用在圖2、4、6和8中的匹配網(wǎng)絡模型102，使用匹配網(wǎng)絡模型102和rf傳輸模型兩者。rf傳輸模型串聯(lián)連接到匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144，并且以與從阻抗匹配網(wǎng)絡106導出匹配網(wǎng)絡模型102類似的方式從rf傳輸線132導出。例如，rf傳輸模型具有從rf傳輸線132的電感、電容和/或電阻導出的電感、電容和/或電阻。作為另一示例，rf傳輸模型的電容與rf傳輸線132的電容相匹配，rf傳輸模型的電感與rf傳輸線132的電感匹配，并且rf傳輸模型的電阻與rf傳輸線132的電阻匹配。

在一些實施方式中，代替匹配網(wǎng)絡模型102，使用rf電纜模型、匹配網(wǎng)絡模型102和rf傳輸模型的組合來以逐步的方式改變阻抗匹配網(wǎng)絡106的電容，如本文所述。例如，在rf傳輸模型的輸出處而不是在匹配網(wǎng)絡模型102的輸出144處計算負載阻抗zl1、zl2、zl3和zl4。作為另一示例，代替使用圖2、圖4、圖6和圖8中的匹配網(wǎng)絡模型102，使用rf電纜模型、匹配網(wǎng)絡模型102和rf傳輸模型。rf電纜模型串聯(lián)連接到匹配網(wǎng)絡模型102的輸入142，并且以與匹配網(wǎng)絡模型102從阻抗匹配網(wǎng)絡106導出的方式類似的方式從rf電纜130導出。例如，rf電纜模型具有從rf電纜130的電感、電容和/或電阻導出的電感、電容和/或電阻。作為另一個示例，rf電纜模型的電容與rf電纜130的電容匹配，rf電纜模型的電感與rf電纜130的電感匹配，并且rf電纜模型的電阻與rf電纜130的電阻匹配。

圖10是用于示出阻抗匹配網(wǎng)絡106和rf發(fā)生器104的逐步調(diào)諧的圖1000的實施方式。圖1000繪制由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號的頻率與阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容的關系。圖1000繪制作為阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容和由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號的頻率的函數(shù)的電壓反射系數(shù)γ的代表性輪廓。從點b開始，其中電壓反射系數(shù)的量值近似等于0.5，匹配網(wǎng)絡模型102指示最佳調(diào)諧點為a，其中γ的量值近似等于零，并且輸入126處的電阻值(圖1)為50歐姆。如果阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容和由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號的頻率以最大可實現(xiàn)速率改變，則頻率非?？焖俚叵陆档近cc，其中在阻抗匹配網(wǎng)絡106的較慢可變電容具有移動的機會之前電壓反射系數(shù)γ的量值更糟糕。在逐步調(diào)諧中，阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容從點b經(jīng)由點d、e和f改變到點a，并且rf信號的頻率針對在點d、e和f處的可變電容中的每個進行調(diào)諧。在點d、e和f的每一個處，確定針對電壓反射系數(shù)γ的最小量值的rf信號的局部最佳頻率。

應當注意，在一些上述實施方式中，rf信號被提供給卡盤118的下電極，并且上電極116接地。在多種實施方式中，rf信號被施加到上電極116，并且卡盤118的下電極被接地。

本文描述的實施方式可以用多種計算機系統(tǒng)配置來實施，多種計算機系統(tǒng)配置包括手持硬件單元、微處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程消費電子產(chǎn)品、小型計算機、大型計算機等。這里描述的實施方式還可以在分布式計算環(huán)境中實施，其中任務由通過計算機網(wǎng)絡鏈接的遠程處理硬件單元執(zhí)行。

在一些實現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述實例的一部分。這種系統(tǒng)包括半導體處理設備，其包括一個或多個處理工具、一個或多個室、用于處理的一個或多個平臺和/或具體的處理組件(晶片基座、氣流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于控制它們在處理半導體晶片或襯底之前、期間和之后的操作的電子器件一體化。電子器件稱為“控制器”，該控制器可以控制一個或多個系統(tǒng)的各種元件或子部件。根據(jù)處理要求和/或系統(tǒng)的類型，控制器被編程以控制本文公開的任何工藝，包括控制處理氣體的輸送、溫度設置(例如，加熱和/或冷卻)、壓力設置、真空設置、功率設置、射頻(rf)發(fā)生器設置、rf匹配電路設置、頻率設置、流率設置、流體輸送設置、位置和操作設置、出入工具和其它傳送工具和/或連接到特定系統(tǒng)或與特定系統(tǒng)交互的負載鎖的晶片傳送。

概括地說，在多種實施方式中，控制器被定義為接收指令、發(fā)布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點測量等等的具有各種集成電路、邏輯、存儲器和/或軟件的電子器件。集成電路包括存儲程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號處理器(dsp)、定義為asic的芯片、pld、和/或一個或多個微處理器或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令是以各種單獨設置(或程序文件)的形式傳送到控制器的指令，該設置定義用于在半導體晶片上或針對半導體晶片執(zhí)行特定處理的操作參數(shù)。在一些實施方式中，操作參數(shù)是由工藝工程師定義的用于在制備晶片的一個或多個層、材料、金屬、氧化物、硅、氧化硅、表面、電路和/或裸芯片期間完成一個或多個處理步驟的配方的一部分。

在一些實施方式中，控制器是與系統(tǒng)集成、耦合或者說是通過網(wǎng)絡連接系統(tǒng)或它們的組合的計算機的一部分或者與該計算機耦合。例如，控制器在“云”中或者是fab主機系統(tǒng)的全部或一部分，其可以允許遠程訪問晶片處理?？刂破鲉⒂脤ο到y(tǒng)的遠程訪問以監(jiān)測制造操作的當前進程，檢查過去的制造操作的歷史，檢查多個制造操作的趨勢或性能標準，以改變當前處理的參數(shù)，設置處理步驟以跟隨當前的處理或者開始新的工藝。

在一些實施方式中，遠程計算機(例如，服務器)通過計算機網(wǎng)絡給系統(tǒng)提供工藝配方，網(wǎng)絡可以包括本地網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)。遠程計算機包括能夠輸入或編程參數(shù)和/或設置的用戶界面，該參數(shù)和/或設置然后從遠程計算機傳送到系統(tǒng)。在一些實例中，控制器接收用于處理晶片的設置形式的指令。應當理解，設置針對將要在晶片上執(zhí)行的工藝類型以及工具類型，控制器連接或控制該工具。因此，如上所述，控制器例如通過包括一個或多個分立的控制器而分布，這些分立的控制器通過網(wǎng)絡連接在一起并且朝著共同的目標(例如，本文所述的實現(xiàn)過程)工作。用于這些目的的分布式控制器的實例包括與一個或多個遠程集成電路(例如，在平臺水平或作為遠程計算機的一部分)通信的室上的一個或多個集成電路，它們結(jié)合以控制室上的工藝。

在各種實施方案中，該系統(tǒng)包括但不限于，等離子體蝕刻室，沉積室、旋轉(zhuǎn)清洗室、金屬電鍍室、清潔室、倒角邊緣蝕刻室、物理氣相沉積(pvd)室、化學氣相沉積(cvd)室、原子層沉積(ald)室、原子層蝕刻(ale)室、離子注入室、軌道室以及在半導體晶片的制備和/或制造中關聯(lián)上或使用的任何其它的半導體處理室。

還應注意，盡管在一些實施方式中參考平行板等離子體室(例如電容耦合等離子體室等)描述了上述操作，但是上述操作適用于其它類型的等離子體室，例如包括電感耦合等離子體(icp)反應器、變壓器耦合等離子體(tcp)反應器、導體工具、電介質(zhì)工具的等離子體室，包括電子回旋共振(ecr)反應器的等離子體室等。例如，xmhzrf發(fā)生器、ymhzrf發(fā)生器和zmhzrf發(fā)生器耦合到icp等離子體室內(nèi)的電感器。

如上所述，根據(jù)工具將要執(zhí)行的處理操作，控制器與一個或多個其它的工具電路或模塊、其它工具組件、群集工具、其它工具界面、相鄰的工具、鄰接工具、位于整個工廠中的工具、主機、另一個控制器、或者在將晶片的容器往來于半導體制造工廠中的工具位置和/或裝載口搬運的材料搬運中使用的工具通信。

考慮到上述實施方式，應當理解，一些實施方式采用涉及存儲在計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的各種計算機實現(xiàn)的操作。這些計算機實現(xiàn)的操作是操縱物理量的操作。

一些實施方式還涉及用于執(zhí)行這些操作的硬件單元或裝置。該裝置是專門構(gòu)造用于專用計算機的。當被定義為專用計算機時，計算機執(zhí)行不是專用目的的一部分的其它處理、程序執(zhí)行或例程，同時仍然能夠操作用于特殊目的。

在一些實施方式中，本文所描述的操作由選擇性地激活的計算機執(zhí)行，或者由存儲在計算機存儲器中的或通過計算機網(wǎng)絡獲得的一個或多個計算機程序配置。當通過計算機網(wǎng)絡獲得數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)可以由計算機網(wǎng)絡上的其他計算機處理，例如計算資源的云。

本文所描述的一個或多個實施方式還可以被制造為非暫時性計算機可讀介質(zhì)上的計算機可讀代碼。非暫時性計算機可讀介質(zhì)是存儲數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲硬件單元(例如存儲器設備等)，這些數(shù)據(jù)之后由計算機系統(tǒng)讀取。非暫時性計算機可讀介質(zhì)的示例包括硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡附加存儲器(nas)、只讀存儲器、隨機存取存儲器、光盤只讀存儲器(cd-rom)、可錄光盤(cd-r)、可重寫cd(cd-rw)、磁帶和其他光學以及非光學數(shù)據(jù)存儲設備。在一些實施方式中，非暫時性計算機可讀介質(zhì)包括分布在網(wǎng)絡耦合的計算機系統(tǒng)上的計算機可讀有形介質(zhì)，使得計算機可讀代碼以分布的方式存儲和執(zhí)行。

雖然以特定順序呈現(xiàn)了上述一些方法操作，但是應當理解，在多種實施方式中，在方法操作之間執(zhí)行其他內(nèi)務操作，或者調(diào)整方法操作，使得它們在稍微不同的時間進行，或者分布在允許以各種間隔進行方法操作的系統(tǒng)中，或者以與上述不同的順序執(zhí)行。

還應當注意，在一種實施方式中，來自上述任何實施方式的一個或多個特征與任何其他實施方式的一個或多個特征組合，而不脫離在本公開中描述的多種實施方式中描述的范圍。

雖然為了清楚理解的目的已經(jīng)相當詳細地描述了前述實施方式，但是顯而易見的是，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施某些改變和修改。因此，本文的實施方式被認為是說明性的而不是限制性的，并且實施方式不限于本文給出的細節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同物內(nèi)進行修改。