本發(fā)明的實施方式涉及針對射頻(rf)產(chǎn)生器的多個狀態(tài)以逐步(step-wise)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)用于控制等離子體處理。等離子體系統(tǒng)包含多個射頻(rf)源、阻抗匹配和等離子體反應器。工件放置在等離子體室內(nèi)，并在等離子體室中產(chǎn)生等離子體以處理工件。重要的是，工件以相似或均勻的方式進行處理。為了以類似或均勻的方式處理工件，重要的是調(diào)節(jié)rf源和阻抗匹配。

正是在這樣的背景下，產(chǎn)生在本公開中所描述的實施方式。

技術實現(xiàn)要素：

本公開的實施方式提供了針對射頻(rf)產(chǎn)生器的多個狀態(tài)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。應當理解的是，這些實施方式可以以多種方式(例如，工藝、裝置、系統(tǒng)、硬件零件或計算機可讀介質(zhì)上的方法)來實現(xiàn)。若干實施方式在下文描述。

在脈沖等離子體系統(tǒng)中，例如在其中通過由rf產(chǎn)生器等產(chǎn)生的脈沖rf信號產(chǎn)生或維持等離子體這樣的等離子體系統(tǒng)中，脈沖等離子體具有處于一種狀態(tài)(例如s1等)的一組rf功率和處于第二種狀態(tài)(例如s2等)的第二組rf功率。由于rf脈沖時間短，例如脈沖重復速率通常為100赫茲(hz)至10千赫茲(khz)等，阻抗匹配網(wǎng)絡的電動機驅(qū)動的可變電容器不能響應于rf信號的脈沖，并且可變電容器被設置為對于兩種狀態(tài)相同的折衷值。

本文所述的系統(tǒng)和方法的一些優(yōu)點包括應用其中以調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的可變電容的逐步方式。在逐步方式中，在狀態(tài)s1期間，計算使得在模型系統(tǒng)的輸入端的用于狀態(tài)s1和狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)的組合為最小的由rf產(chǎn)生器針對狀態(tài)s1產(chǎn)生的rf信號的rf頻率的最優(yōu)值和阻抗匹配網(wǎng)絡可變電容的最優(yōu)值。此外，確定使得用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)為最小的rf頻率的局部值。另外，在狀態(tài)s2期間，計算由用于狀態(tài)s2的由rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的rf頻率的最優(yōu)值。此外，確定使得用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)為最小的rf頻率的局部值。代替應用組合可變電容的最優(yōu)值，將組合可變電容的步長值(stepvalue)應用到阻抗匹配網(wǎng)絡。然后使用步長值、rf頻率的用于狀態(tài)s1的局部值和rf頻率的用于狀態(tài)s2的局部值以應用組合可變電容的另一個步長值來重復逐步方式。步長值增加，直到達到組合可變電容的最優(yōu)值。難以在實現(xiàn)rf頻率的最優(yōu)值的同時根據(jù)使阻抗匹配網(wǎng)絡操作的值直接實現(xiàn)組合可變電容的最優(yōu)值。這是因為難以以與控制rf產(chǎn)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。通過使用逐步方式，實現(xiàn)了可變電容的最優(yōu)值和rf頻率的最優(yōu)值。

進一步的優(yōu)點包括調(diào)諧到具有非零反射功率的折衷最優(yōu)值。例如，當?shù)入x子體在多個狀態(tài)之間被施以脈沖時，由rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的射頻快速改變以在脈沖化狀態(tài)中具有不同的值，但是阻抗匹配電路的可變電容器不能。存在三個可變參數(shù)，例如處于狀態(tài)s1的rf信號的rf頻率，處于狀態(tài)s2中的rf信號的rf頻率以及阻抗匹配網(wǎng)絡的可變電容器的位置等，以調(diào)諧四個量，例如處于狀態(tài)s1和s2的反射系數(shù)的實部和虛部等。難以同時實現(xiàn)針對脈沖狀態(tài)s1和s2兩者的零反射功率，因此實現(xiàn)針對狀態(tài)s1和s2的反射系數(shù)的折衷最優(yōu)值。為了獲得最優(yōu)折衷，例如最小化量a*γ(s1)+(1-a)*γ(s2)，其中γ(s1)和γ(s2)是用于脈沖化狀態(tài)s1和s2的電壓反射系數(shù)，并且a是介于0和1之間的系數(shù)等，使用模型系統(tǒng)來找到可變電容器的位置和用于最優(yōu)折衷的兩個rf頻率。

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，其包括：

在射頻(rf)產(chǎn)生器的第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在第一參數(shù)值下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產(chǎn)生器的輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入端之間感測到的第一測得的輸入?yún)?shù)值；

針對所述第一狀態(tài)，將一個或多個模型初始化為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；

在所述一個或多個模型被初始化為具有所述第一可變可測量因子和所述第一參數(shù)值后，根據(jù)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，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用于所述第一狀態(tài)的最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的輸入端處的用于第一狀態(tài)的反射系數(shù)和用于第二狀態(tài)的反射系數(shù)的組合是最小的；

使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第一有利的參數(shù)值下操作；以及

在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成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優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡針對所述第一狀態(tài)以逐步方式被調(diào)諧。

2.根據(jù)條款1所述的方法，其還包括：

在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在第二參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第二測得的輸入?yún)?shù)值；

針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一可變可測量因子和所述第二參數(shù)值；

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二參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，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第二有利的參數(shù)值，所述第二有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

在所述第二狀態(tài)期間，控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第二有利的參數(shù)值下操作；以及

在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第一步進可變可測量因子。

3.根據(jù)條款2所述的方法，其還包括：

在所述rf產(chǎn)生器的所述第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第一有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第三測得的輸入?yún)?shù)值；

針對所述第一狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利的參數(shù)值；

在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的參數(shù)值時，根據(jù)所述第三測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，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用于所述第一狀態(tài)的另外的最優(yōu)可變可測量因子，所述另外的最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的；

使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第三有利的參數(shù)值，所述第三有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第三有利的參數(shù)值下操作；以及

在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有第二步進可變可測量因子，其中所述第二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另外的最優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡被針對所述第一狀態(tài)以所述逐步方式調(diào)諧。

4.根據(jù)條款3所述的方法，其還包括：

在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第二有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第四測得的輸入?yún)?shù)值；

針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第二有利的參數(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二有利的參數(shù)值時，根據(jù)所述第四測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，來計算第四輸出參數(shù)值；

使用所述第四輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算第四有利的參數(shù)值，所述第四有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

在所述第二狀態(tài)期間，控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第四有利的參數(shù)值下操作；以及

在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第二步進可變可測量因子。

5.根據(jù)條款1所述的方法，其中在所述第一狀態(tài)期間，所述rf產(chǎn)生器的功率電平高于所述rf產(chǎn)生器在所述第二狀態(tài)期間的功率電平。

6.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述一個或多個模型是計算機生成的模型，其中所述一個或多個模型包括rf傳輸線的模型和rf電纜的模型。

7.根據(jù)條款1所述的方法，其中的根據(jù)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算所述第一輸出參數(shù)值，包括：經(jīng)由所述一個或多個模型的電路元件正向傳導所述第一測得的輸入?yún)?shù)值以產(chǎn)生所述第一輸出參數(shù)值，

其中的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用于所述第一狀態(tài)的最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的，包括：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述最優(yōu)可變可測量因子，使得所述組合是最小的，

其中的使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算所述第一有利的參數(shù)值，包括：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的。

8.一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，其被配置成，在射頻(rf)產(chǎn)生器的第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在第一參數(shù)值下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產(chǎn)生器的輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入端之間感測到的第一測得的輸入?yún)?shù)值，

其中，所述處理器被配置成，針對所述第一狀態(tài)，將一個或多個模型初始化為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

存儲器裝置，其耦合到所述處理器，其中所述存儲器裝置被配置成存儲所述一個或多個模型，

其中所述處理器被配置成，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)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算第一輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置成，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用于所述第一狀態(tài)的最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的反射系數(shù)和用于第二狀態(tài)的反射系數(shù)的組合是最小的；

其中所述處理器被配置成，使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第一有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成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優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡針對所述第一狀態(tài)以逐步方式被調(diào)諧。

9.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，

其中，在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，所述處理器被配置成，當所述rf產(chǎn)生器在第二參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第二測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一可變可測量因子和所述第二參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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二參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，來計算第二輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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第二有利的參數(shù)值，所述第二有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間，控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第二有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第一步進可變可測量因子。

10.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置成，在所述rf產(chǎn)生器的所述第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第一有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第三測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第一狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利的參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，在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的參數(shù)值時，根據(jù)所述第三測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算第三輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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用于所述第一狀態(tài)的另外的最優(yōu)可變可測量因子，所述另外的最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的；

其中所述處理器被配置成，使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第三有利的參數(shù)值，所述第三有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第三有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有第二步進可變可測量因子，其中所述第二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另外的最優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡被針對所述第一狀態(tài)以所述逐步方式調(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成，在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第二有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第四測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第二有利的參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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二有利的參數(shù)值時，根據(jù)所述第四測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，來計算第四輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，使用所述第四輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算第四有利的參數(shù)值，所述第四有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間，在所述第四有利的參數(shù)值下操作所述rf產(chǎn)生器；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第二步進可變可測量因子。

12.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中在所述第一狀態(tài)期間，所述rf產(chǎn)生器的功率電平高于所述rf產(chǎn)生器在所述第二狀態(tài)期間的功率電平。

13.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個模型是計算機生成的模型，其中所述一個或多個模型包括rf傳輸線的模型和rf電纜的模型。

14.根據(jù)條款8所述的系統(tǒng)，其中，為了根據(jù)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算第一輸出參數(shù)值，所述處理器被配置成：經(jīng)由所述一個或多個模型的電路元件正向傳導所述第一測得的輸入?yún)?shù)值以產(chǎn)生所述第一輸出參數(shù)值，

其中，為了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用于所述第一狀態(tài)的所述最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的，所述處理器被配置成：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述最優(yōu)可變可測量因子，使得所述組合是最小的，

其中，為了使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算所述第一有利的參數(shù)值，所述處理器被配置成：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的。

15.一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：

具有輸出端的射頻(rf)產(chǎn)生器；

阻抗匹配網(wǎng)絡，其連接到所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端；

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產(chǎn)生器的處理器，

其中所述處理器被配置成，在所述rf產(chǎn)生器的第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在第一參數(shù)值下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產(chǎn)生器的輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的輸入端之間感測到的第一測得的輸入?yún)?shù)值，

其中，所述處理器被配置成，針對所述第一狀態(tài)，將一個或多個模型初始化為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，

其中所述處理器被配置成，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)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算第一輸出參數(shù)值，

其中所述處理器被配置成，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用于所述第一狀態(tài)的最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的反射系數(shù)和用于第二狀態(tài)的反射系數(shù)的組合是最小的；

其中所述處理器被配置成，使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第一有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成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優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡針對所述第一狀態(tài)以逐步方式被調(diào)諧。

16.根據(jù)條款15所述的系統(tǒng)，其還包括：

其中，在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，所述處理器被配置成，當所述rf產(chǎn)生器在第二參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第二測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一可變可測量因子和所述第二參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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二參數(shù)值時，根據(jù)所述第二測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，來計算第二輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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第二有利的參數(shù)值，所述第二有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間，控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第二有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第一步進可變可測量因子。

17.根據(jù)條款16所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置成，在所述rf產(chǎn)生器的所述第一狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第一有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第三測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第一狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第一有利的參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，在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的參數(shù)值時，根據(jù)所述第三測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算第三輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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用于所述第一狀態(tài)的另外的最優(yōu)可變可測量因子，所述另外的最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的；

其中所述處理器被配置成，使用所述第三輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算第三有利的參數(shù)值，所述第三有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間控制所述rf產(chǎn)生器以在所述第三有利的參數(shù)值下操作；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第一狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有第二步進可變可測量因子，其中所述第二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另外的最優(yōu)可變可測量因子，使得所述阻抗匹配網(wǎng)絡被針對所述第一狀態(tài)以所述逐步方式調(diào)諧。

18.根據(jù)條款17所述的系統(tǒng)，

其中所述處理器被配置成，在所述rf產(chǎn)生器的所述第二狀態(tài)期間，當所述rf產(chǎn)生器在所述第二有利的參數(shù)值下操作并且所述阻抗匹配網(wǎng)絡具有所述第一步進可變可測量因子時，接收在所述rf產(chǎn)生器的所述輸出端與所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述輸入端之間感測到的第四測得的輸入?yún)?shù)值；

其中所述處理器被配置成，針對所述第二狀態(tài)，將所述阻抗匹配網(wǎng)絡的所述一個或多個模型初始化為具有所述第一步進可變可測量因子和所述第二有利的參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，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二有利的參數(shù)值時，根據(jù)所述第四測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第二狀態(tài)，來計算第四輸出參數(shù)值；

其中所述處理器被配置成，使用所述第四輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來計算第四有利的參數(shù)值，所述第四有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的；

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間，在所述第四有利的參數(shù)值下操作所述rf產(chǎn)生器；以及

其中所述處理器被配置成，在所述第二狀態(tài)期間將所述阻抗匹配網(wǎng)絡設置成具有所述第二步進可變可測量因子。

19.根據(jù)條款15所述的系統(tǒng)，其中在所述第一狀態(tài)期間，所述rf產(chǎn)生器的功率電平高于所述rf產(chǎn)生器在所述第二狀態(tài)期間的功率電平。

20.根據(jù)條款15所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個模型是計算機生成的模型，其中所述一個或多個模型包括rf傳輸線的模型和rf電纜的模型。

21.根據(jù)條款15所述的系統(tǒng)，其中，為了根據(jù)所述第一測得的輸入?yún)?shù)值使用所述一個或多個模型，針對所述第一狀態(tài)，來計算所述第一輸出參數(shù)值，所述處理器被配置成：經(jīng)由所述一個或多個模型的電路元件正向傳導所述第一測得的輸入?yún)?shù)值以產(chǎn)生所述第一輸出參數(shù)值，

其中，為了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用于所述第一狀態(tài)的最優(yōu)可變可測量因子，所述最優(yōu)可變可測量因子使得在所述一個或多個模型的輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)和用于所述第二狀態(tài)的所述反射系數(shù)的所述組合是最小的，所述處理器被配置成：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述最優(yōu)可變可測量因子，使得所述組合是最小的，

其中，為了使用所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型計算所述第一有利的參數(shù)值，所述處理器被配置成：給定所述第一輸出參數(shù)值和所述一個或多個模型來求解所述第一有利的參數(shù)值，所述第一有利的參數(shù)值使得在所述一個或多個模型的所述輸入端處的用于所述第一狀態(tài)的所述反射系數(shù)是最小的。

根據(jù)結合附圖的以下詳細描述，其它方面將變得顯而易見。

附圖說明

通過參考結合附圖的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，其用以說明使用模型系統(tǒng)生成用于狀態(tài)s1的負載阻抗zl1(s1)。

圖2是模型系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其被初始化為具有射頻rf1(s1)和可變電容c1以確定可變電容和/或射頻，該可變電容和/或射頻使得在模型系統(tǒng)的輸入端的用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)γ(s1)和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合是最小的。

圖3是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其用以說明使用模型系統(tǒng)生成用于狀態(tài)轉變s2的負載阻抗zl1(s2)。

圖4是模型系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其被初始化為射頻rf1(s2)和可變電容c1以確定可變電容和/或射頻，該可變電容和/或射頻使得在模型系統(tǒng)的輸入端的用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)γ(s1)和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合是最小的。

圖5是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum1以產(chǎn)生用于狀態(tài)轉變s1的步進組合可變電容值(stepcombinedvariablecapacitancevalue)cstep1，以及用以說明使用值rfoptimum1(s1)@c1來產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的在模型系統(tǒng)的輸出端處的負載阻抗zl2(s1)。

圖6是模型系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其被設置為用于狀態(tài)s1的射頻rfoptimum1(s1)@c1和用于狀態(tài)s1的組合可變電容cstep1以確定使得在模型系統(tǒng)的輸入端的電壓反射系數(shù)γ(s1)和電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合是最小的射頻值和/或可變電容值。

圖7是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum1以產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的步進組合可變電容值cstep1，以及使用值rfoptimum1(s2)@c1以在模型系統(tǒng)的輸出端處產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的負載阻抗zl2(s2)。

圖8是模型系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其被設置為用于狀態(tài)s2的射頻值rfoptimum1(s2)@c1和用于狀態(tài)s2的組合可變電容cstep1以產(chǎn)生在模型系統(tǒng)的輸入端的電壓反射系數(shù)γ(s1)和電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合的最小值。

圖9是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum2以及使用值rfoptimum1(s1)@cstep1以在狀態(tài)s1期間處理晶片w。

圖10是等離子體系統(tǒng)的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum2以及使用值rfoptimum1(s2)@cstep1以在狀態(tài)s2期間處理晶片w。

圖11是用以說明在用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)的最小值和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)的最小值之間的折衷的曲線圖的實施方式。

圖12是用以說明由rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的兩種狀態(tài)s1和s2的曲線圖的實施方式。

圖13是用以說明由rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的多于兩種的狀態(tài)的曲線圖的實施方式。

具體實施方式

以下實施方式描述了針對射頻(rf)產(chǎn)生器的多個狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡的系統(tǒng)和方法。顯然，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這些實施方式。在其他情況下，沒有詳細描述公知的處理操作，以免不必要地使這些實施方式難以理解。

圖1是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明使用模型系統(tǒng)102產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的負載阻抗zl1(s1)。等離子體系統(tǒng)100包括射頻(rf)產(chǎn)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，例如耦合到參考電壓，耦合到零電壓，耦合到負電壓等。卡盤118的示例包括靜電卡盤(esc)和磁性卡盤。卡盤118的下電極由金屬制成，例如由陽極氧化鋁、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定位成與卡盤118的下電極相對并面對卡盤118的下電極。晶片w放置在卡盤118的頂表面120上，以供處理，例如，在晶片w上沉積材料，或清潔晶片w，或在晶片w上沉積蝕刻層，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，或它們的組合。

在一些實施方式中，等離子體室108使用附加部件形成，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、介于上電極電極116和上電極延伸部之間的介電環(huán)、介于下電極和下電極延伸部之間的介電環(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)的形成等離子體的區(qū)域的約束環(huán)等等。

阻抗匹配網(wǎng)絡106包括相互耦合的一個或多個電路部件，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、或它們的組合或它們中的兩者或多者等等。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還包括連接到串聯(lián)電路的并聯(lián)電路。并聯(lián)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，并且該一個或多個電容器(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等改變。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對應的相對定位的板調(diào)節(jié)到處于固定位置以設置可變電容c1。在具有申請no.14/245,803的專利申請中提供了阻抗匹配網(wǎng)絡106的示例。

在一些實施方式中，模型系統(tǒng)102包括阻抗匹配網(wǎng)絡106的計算機生成的模型。例如，模型系統(tǒng)102由主計算機系統(tǒng)110的處理器134生成。匹配網(wǎng)絡模型從阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支導出，例如，表示阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支等。例如，當x兆赫茲(mhz)rf產(chǎn)生器連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路時，匹配網(wǎng)絡模型表示阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的電路，例如是該分支電路的電路的計算機生成的模型等等。又例如，匹配網(wǎng)絡模型不具有數(shù)量與阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件的數(shù)量相同的電路部件。

在一些實施方式中，相比于阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件的數(shù)量，匹配網(wǎng)絡模型具有較少數(shù)量的電路元件。例如，匹配網(wǎng)絡模型是阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的簡化形式。又例如，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組合成由匹配網(wǎng)絡模型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組合成由匹配網(wǎng)絡模型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組合成由匹配網(wǎng)絡模型的一個或多個電阻元件表示的固定電阻。又例如，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)生多個電容倒數(shù)，對該多個電容倒數(shù)求和以產(chǎn)生組合電容倒數(shù)，以及通過求組合電容倒數(shù)的倒數(shù)以產(chǎn)生組合電容。舉另一示例而言，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的分支電路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)絡模型的其他示例在具有申請no.14/245,803的專利申請中提供。此外，在具有申請no.14/245,803的專利申請中描述了從阻抗匹配網(wǎng)絡生成匹配網(wǎng)絡模型的方式。

在多種實施方式中，生成每個匹配網(wǎng)絡模型(例如，xmhzrf產(chǎn)生器、ymhzrf產(chǎn)生器和zmhzrf產(chǎn)生器中的每個有一個匹配網(wǎng)絡模型)以在窄頻帶中操作。例如，60mhzrf產(chǎn)生器在窄帶(例如在57和63mhz之間等)下操作。雖然在一些實施方式中，許多電路元件用于精確地對在預定范圍(例如從直流(dc)功率到200mhz)內(nèi)操作的阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路建模，但在若干實施方式中，使用在較窄范圍內(nèi)對分支電路的操作建模的簡化版本，所述較窄范圍例如在從以60mhz等為中心的頻率的預定百分比的范圍內(nèi)。預定百分比范圍的示例是從60mhz(1-5％)至60mhz(1+5％)。預定百分比范圍的另一示例是從60mhz(1-4％)至60mhz(1+4％)。相比于阻抗匹配網(wǎng)絡的電路部件的數(shù)量，簡化版本具有較少數(shù)量的電路元件。

在一些實施方式中，匹配網(wǎng)絡模型根據(jù)具有三個分支的阻抗匹配網(wǎng)絡106的原理圖生成，將在下文描述的xmhzrf產(chǎn)生器、ymhzrf產(chǎn)生器和zmhzrf產(chǎn)生器中的每一個使用一個分支。三個分支在阻抗匹配網(wǎng)絡106的輸出端140處彼此連接。該原理圖最初包括不同組合的多個電感器和電容器。對于單獨考慮的三個分支之一，匹配網(wǎng)絡模型表示三個分支之一。電路元件通過輸入設備添加到匹配網(wǎng)絡模型，下面提供其示例。添加的電路元件的示例包括先前未包括在原理圖中的電阻器，以解釋阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支中的功率損耗，先前未包括在原理圖中的電感器，以表示各種連接rf帶的電感，以及先前未包括在原理圖中的電容器，以表示寄生電容。此外，由于阻抗匹配網(wǎng)絡106的物理尺寸，一些電路元件經(jīng)由輸入設備被進一步添加到原理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傳送的rf信號的波長相比不可忽略。為了解決這種影響，原理圖中的電感器被分成2個或更多個電感器。此后，通過輸入設備從原理圖去除一些電路元件以生成匹配網(wǎng)絡模型。

在多種實施方式中，匹配網(wǎng)絡模型具有與阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的拓撲(例如電路元件之間的連接、電路元件數(shù)量等)相同的拓撲。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與匹配網(wǎng)絡模型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與匹配網(wǎng)絡模型的電容器具有相同的值。又例如，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與匹配網(wǎng)絡模型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與模型系統(tǒng)102的電容器具有相同的值。又例如，匹配網(wǎng)絡模型的電路元件與阻抗匹配網(wǎng)絡106的電路部件具有相同的數(shù)量和相同的類型，并且匹配網(wǎng)絡模型的在電路元件之間的連接類型與電路部件之間的連接類型相同。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聯(lián)、并聯(lián)等。

在多種實施方式中，模型系統(tǒng)102包括匹配網(wǎng)絡模型和rf傳輸模型的組合。匹配網(wǎng)絡模型的輸入端是輸入端142。rf傳輸模型串聯(lián)連接到匹配網(wǎng)絡模型的輸出端并具有輸出端144。以與匹配網(wǎng)絡模型根據(jù)阻抗匹配網(wǎng)絡106導出的方式類似的方式，rf傳輸模型根據(jù)rf傳輸線132導出。例如，rf傳輸模型具有根據(jù)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。又例如，rf傳輸模型的電容與rf傳輸線132的電容匹配，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，模型系統(tǒng)102包括rf電纜模型、匹配網(wǎng)絡模型和rf傳輸模型的組合。rf電纜模型的輸入端是輸入端142。rf電纜模型的輸出端連接到匹配網(wǎng)絡模型的輸入端，并且匹配網(wǎng)絡模型的輸出端連接到rf傳輸模型的輸入端。rf傳輸模型具有輸出端144。rf電纜模型以與匹配網(wǎng)絡模型從阻抗匹配網(wǎng)絡106導出的方式類似的方式從rf電纜130導出。例如，rf電纜模型具有根據(jù)rf電纜130的電感、電容和/或電阻導出的電感、電容、和/或電阻。又例如，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。

此外，rf產(chǎn)生器104包括用于產(chǎn)生rf信號的rf電源122。rf產(chǎn)生器104包括連接到rf產(chǎn)生器104的輸出端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。輸出端126經(jīng)由rf電纜130連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的輸入端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114連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容器。連接機構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114連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容器。例如，連接機構114連接到屬于經(jīng)由輸入端128連接到rf產(chǎn)生器104的分支電路的一部分的可變電容器。

應當注意，在阻抗匹配網(wǎng)絡106包括連接到rf產(chǎn)生器104的分支電路中的多于一個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，并且每個電動機通過相應的連接機構連接到相應的可變電容器。在這種情況下，多個連接機構被稱為連接機構114。

rf產(chǎn)生器104是x兆赫茲(mhz)rf產(chǎn)生器、或者ymhzrf產(chǎn)生器、或者zmhzrf產(chǎn)生器。在一些實施方式中，xmhzrf產(chǎn)生器的示例包括2mhzrf產(chǎn)生器，ymhzrf產(chǎn)生器的示例包括27mhzrf產(chǎn)生器，zmhzrf產(chǎn)生器的示例包括60mhzrf產(chǎn)生器。在多種實施方式中，xmhzrf產(chǎn)生器的示例包括400khzrf產(chǎn)生器，ymhzrf產(chǎn)生器的示例包括27mhzrf產(chǎn)生器，zmhzrf產(chǎn)生器的示例包括60mhzrf產(chǎn)生器。

應當注意，在等離子體室100中使用兩個rf產(chǎn)生器(例如xmhzrf產(chǎn)生器和ymhzrf產(chǎn)生器等)的情況下，兩個rf產(chǎn)生器中的一個連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的輸入端128，并且兩個rf產(chǎn)生器中的另一個連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的另一輸入端。類似地，在等離子體室100中使用三個rf產(chǎn)生器(例如xmhzrf產(chǎn)生器、ymhzrf產(chǎn)生器和zmhzrf產(chǎn)生器等)的情況下，三個rf產(chǎn)生器中的一個rf產(chǎn)生器連接到輸入端128，rf產(chǎn)生器中的第二個rf產(chǎn)生器連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的第二輸入端，并且rf產(chǎn)生器中的第三個rf產(chǎn)生器連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106的第三輸入端。輸出端140經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路連接到輸入端128。在使用多個rf產(chǎn)生器的實施方式中，輸出端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端，并且輸出端140經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106的第三分支電路連接到第三輸入端。

主計算機系統(tǒng)110包括處理器134和存儲器裝置137。存儲器裝置137存儲模型系統(tǒng)102。從存儲器裝置137訪問模型系統(tǒng)102以由處理器134執(zhí)行。主計算機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，代替使用處理器，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。存儲器裝置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、冗余陣列存儲盤、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。這里使用的網(wǎng)絡電纜的示例是用于以串聯(lián)方式、或以并聯(lián)方式、或者使用通用串行總線(usb)協(xié)議等傳輸數(shù)據(jù)的電纜。

在狀態(tài)s1期間，rf產(chǎn)生器104在射頻rf1(s1)下操作。例如，處理器134提供包括用于狀態(tài)s1的射頻電平rf1(s1)和功率電平的配方給rf產(chǎn)生器104。rf產(chǎn)生器104在兩個狀態(tài)s1和s2之間操作。在狀態(tài)s1期間，rf信號具有比在狀態(tài)s2期間的rf信號的功率電平大的功率電平(例如，一個或多個功率量、該一個或多個功率量的均方根功率量、rf信號的包絡的功率電平等)。類似地，在狀態(tài)s1期間，rf信號具有大于或小于在狀態(tài)s2期間的rf信號的頻率電平的頻率電平(例如，一個或多個頻率量、該一個或多個頻率量的均方根頻率量、rf信號的包絡的頻率電平等)。狀態(tài)s1在這里被稱為高狀態(tài)，而狀態(tài)s2在這里被稱為低狀態(tài)。

在一些實施方式中，在狀態(tài)s2期間，rf信號具有比在狀態(tài)s1期間的rf信號的功率電平大的功率電平。類似地，在這些實施方式中，在狀態(tài)s2期間，rf信號具有大于或小于在狀態(tài)s1期間的rf信號的頻率電平的頻率電平(例如，一個或多個頻率量、該一個或多個頻率量的均方根頻率量等)。在這些實施方式中，狀態(tài)s1在這里被稱為低狀態(tài)，而狀態(tài)s2在這里被稱為高狀態(tài)。

在多種實施方式中，在狀態(tài)s2期間，rf信號具有與在狀態(tài)s1期間的rf信號的功率電平相等的功率電平。

在使用多個rf產(chǎn)生器的一些實施方式中，由這些rf產(chǎn)生器中的第一rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s1比由該第一rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s2具有較高的功率電平。此外，由這些rf產(chǎn)生器中的第二rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s2比由該第二rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s1具有較高的功率電平。此外，類似地，在這些實施方式中，由第一rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s1比由第一rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s2具有較高或較低的頻率電平。此外，由第二rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s2比由第二rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s1具有較高或較低的頻率電平。

在多種實施方式中，在狀態(tài)s2期間的rf信號的頻率電平大于還是小于在狀態(tài)s1期間的rf信號的頻率電平與在狀態(tài)s2期間的rf信號的功率電平是大于還是小于在狀態(tài)s1期間的rf信號的功率電平無關。

在一些實施方式中，如本文所使用的電平(例如，頻率電平、功率電平等)包括一個或多個值，以及第一狀態(tài)(例如狀態(tài)s1、狀態(tài)s2等)的電平具有不同于與第一狀態(tài)不同的第二狀態(tài)(例如，狀態(tài)s1、狀態(tài)s2等)的電平的值的值。例如，在狀態(tài)s1期間的rf信號的功率值中沒有一個與狀態(tài)s2期間的rf信號的功率值相同。舉另一示例而言，在狀態(tài)s1期間的rf信號的頻率值中沒有一個與在狀態(tài)s2期間的rf信號的頻率值相同。

在若干實施方式中，狀態(tài)轉變指的是rf信號的兩個頻率電平之間的轉變。例如，狀態(tài)轉變st1是從rf信號的狀態(tài)s1的一種頻率電平轉變到rf信號的狀態(tài)s2的另一頻率電平。又例如，狀態(tài)轉變st2是從rf信號的狀態(tài)s2的另一頻率水平到rf信號的狀態(tài)s1的頻率電平的轉變。

在多種實施方式中，rf產(chǎn)生器104從處理器134或從主計算機系統(tǒng)110內(nèi)的時鐘源(例如，振蕩器等)接收時鐘信號，并且與時鐘信號同步地在狀態(tài)s1和s2交替。舉例而言，當時鐘信號脈沖為高時，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有狀態(tài)s1的rf信號，并且當時鐘信號為低時，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有狀態(tài)s2的rf信號。rf產(chǎn)生器104經(jīng)由連接到rf產(chǎn)生器104和主計算機系統(tǒng)110的網(wǎng)絡電纜138接收配方，并且rf產(chǎn)生器104的數(shù)字信號處理器(dsp)向rf電源122提供配方。rf電源122生成具有射頻rf1(s1)和配方中所描述的功率電平的rf信號。

阻抗匹配網(wǎng)絡106被初始化為具有組合可變電容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的與相應的一個或多個定子電場連接的一個或多個轉子旋轉以移動連接機構114，從而將阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的組合可變電容改變?yōu)閏1。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)由輸入端128和rf電纜130從輸出端126接收具有射頻rf1(s1)的rf信號，并且使連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106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)生屬于rf信號的經(jīng)修改的信號，經(jīng)修改的信號是rf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產(chǎn)生器104。經(jīng)修改的信號從阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的輸出端140經(jīng)由rf傳輸線132提供到卡盤118。當經(jīng)修改的信號結合一種或多種處理氣體(例如，含氧氣體、含氟氣體等)提供給卡盤118時，在卡盤118和上電極116之間的間隙中產(chǎn)生或保持等離子體。

在產(chǎn)生具有射頻rf1(s1)的rf信號，并且阻抗匹配網(wǎng)絡106具有組合可變電容c1時，傳感器124感測在輸出端126處的電壓反射系數(shù)γmi1(s1)并且通過網(wǎng)絡電纜136將電壓反射系數(shù)提供給處理器134。電壓反射系數(shù)的示例包括從等離子體室108朝向rf產(chǎn)生器104反射的電壓與在由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號內(nèi)提供的電壓的比率。處理器134根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1(s1)計算阻抗zmi1(s1)。例如，處理器134通過應用等式(1)以及求解zmi1(s1)來計算阻抗zmi1(s1)，等式(1)為γmi1(s1)＝(zmi1(s1)–zo)/(zmi1(s1)+zo)，其中zo是rf傳輸線132的特性阻抗。阻抗zo經(jīng)由輸入設備(鼠標、鍵盤、觸筆、鍵盤、按鈕、觸摸屏等)提供給處理器134，該輸入設備經(jīng)由例如串行接口、并行接口、usb接口等輸入/輸出接口連接到處理器134。在一些實施方式中，傳感器124測量阻抗zmi1(s1)并通過網(wǎng)絡電纜136將阻抗zmi1(s1)提供給處理器134。

阻抗zmi1(s1)由處理器134應用到模型系統(tǒng)102的輸入端142，并且經(jīng)由模型系統(tǒng)102正向傳導以計算在模型系統(tǒng)102的輸出端144的負載阻抗zl1(s1)。模型系統(tǒng)102被初始化以具有組合可變電容c1和射頻值rf1(s1)。例如，阻抗z1(s1)由處理器134經(jīng)由模型系統(tǒng)102的一個或多個電路元件正向傳導，以生成負載阻抗zl1(s1)。舉例而言，模型系統(tǒng)102被初始化為具有射頻rf1(s1)和組合可變電容c1。當模型系統(tǒng)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計算在模型系統(tǒng)102的輸入端142接收的阻抗zmi1(s1)、跨電阻元件的復阻抗、跨電感元件的復阻抗、以及跨具有可變電容c1的可變電容元件的復阻抗、和跨固定電容元件的復阻抗的定向和，以產(chǎn)生負載阻抗zl1(s1)。

在多種實施方式中，代替測量在輸出端126處的電壓反射系數(shù)，在從輸出端126到輸入端128并包括輸出端126和輸入端128的rf電纜130上的任何點處測量電壓反射系數(shù)。例如，傳感器124連接到rf電源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是模型系統(tǒng)102的實施方式的示意圖，其被初始化為具有射頻rf1(s1)和可變電容c1以確定可變電容和/或射頻，該可變電容和/或射頻使得在輸入端142的用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)γ(s1)和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合是最小的。電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合的示例包括aγ(s1)+bγ(s2)，其中a和b是由處理器134經(jīng)由輸入設備接收的預定的系數(shù)。在一些實施方式中，b的值是(1-a)。電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合的另一示例包括比由處理器134經(jīng)由輸入設備接收的預定值小的電壓反射系數(shù)γ(s1)和屬于電壓反射系數(shù)γ(s2)的多個值中的最小值的電壓反射系數(shù)γ(s2)。

處理器134根據(jù)負載阻抗zl1(s1)和模型系統(tǒng)102計算射頻值rfoptimum1(s1)和組合可變電容值coptimum1，對于該射頻值rfoptimum1(s1)和組合可變電容值coptimum1，電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合的多個值中是最小的。例如，處理器134經(jīng)由被初始化為具有射頻rf1(s1)和可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)，以確定產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的輸入阻抗z(s1)和用于狀態(tài)s2的z(s2)的射頻值rfoptimum1(s1)和組合可變電容值coptimum1。對于輸入阻抗z(s1)和z(s2)的組合，電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的。處理器134根據(jù)輸入阻抗z(s1)通過應用等式(2)來產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γ(s1)，等式(2)為：γ(s1)＝(z(s1)–zo)/(z(s1)+zo)，并且處理器134根據(jù)輸入阻抗z(s2)通過應用等式(4)來產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γ(s2)，其中等式(4)為：γ(s2)＝(z(s2)–zo)/(z(s2)+zo)。反向傳導與正向傳導相同，除了反向傳導與正向傳導的方向相反之外。

舉另一示例而言，處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s1)改變到rfoptimumm(s1)，并且改變模型系統(tǒng)102的電容值，并反向傳導負載阻抗zl1(s1)來求解和確定射頻rfoptimum1(s1)和可變電容值coptimum1，射頻rfoptimum1(s1)和可變電容值coptimum1使得在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的，其中m是大于1的整數(shù)。例如，當模型系統(tǒng)102具有射頻值rfoptimum1(s1)和可變電容coptimum1時，處理器134經(jīng)由模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)，以確定輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合具有第一值。此外，在該示例中，當模型系統(tǒng)102具有射頻rfoptimum2(s1)和可變電容c1時，處理器134經(jīng)由模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)以確定在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s1)是射頻值，并且coptimum1是可變組合電容值，從而使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的。

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)化例程以根據(jù)負載阻抗zl1(s1)和模型系統(tǒng)102求解和計算使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合為最小的射頻值rfoptimum1(s1)和組合可變電容值coptimum1。在多種實施方式中，預定等式由處理器134應用以根據(jù)負載阻抗zl1(st1)n和模型系統(tǒng)102求解和計算使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合為最小的射頻值rfoptimum1(s1)和組合可變電容值coptimum1。

另外，處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s1)@c1改變到rfoptimumn(s1)@c1，并且反向傳導負載阻抗zl1(s1)來求解和確定射頻rfoptimum1(s1)@c1，使得在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)是最小的，其中n是大于1的整數(shù)。例如，當模型系統(tǒng)102具有射頻值rfoptimum1(s1)@c1時，處理器134經(jīng)由被初始化為具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)，以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)具有第一值。此外，在該示例中，當模型系統(tǒng)102具有射頻rfoptimum2(s1)@c1時，處理器134經(jīng)由被初始化為具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s1)是使得電壓反射系數(shù)γ(s1)為最小的射頻值。在一些實施方式中，使用非線性最小二乘優(yōu)化例程以找到使得電壓反射系數(shù)γ(s1)為最小的射頻值rfoptimum1(s1)@c1。

在多種實施方式中，使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合為最小的射頻的值在這里被稱為有利的rf值。

在若干實施方式中，在使用圖2描述的方法中不計算射頻值rfoptimum1(s1)。

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”。此外，反射系數(shù)的值(例如電壓反射系數(shù)等)和阻抗的值是參數(shù)值的示例。

圖3是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明使用模型系統(tǒng)102產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的負載阻抗zl1(s2)。在狀態(tài)s2期間，rf產(chǎn)生器104在射頻rf1(s2)下操作，并且晶片w放置在頂表面120上以供處理。例如，處理器134向rf產(chǎn)生器104提供包括射頻電平rf1(s2)和用于狀態(tài)s2的功率電平的配方。rf產(chǎn)生器104經(jīng)由連接到rf產(chǎn)生器104和主計算機系統(tǒng)110的網(wǎng)絡電纜138接收配方，并且rf產(chǎn)生器104的dsp向rf電源122提供配方。rf電源122生成具有射頻頻率rf1(s2)和配方中所描述的功率電平的rf信號。

阻抗匹配網(wǎng)絡106被初始化為具有組合可變電容c1。阻抗匹配網(wǎng)絡106的具有組合可變電容c1的分支電路經(jīng)由輸入端128和rf電纜130從輸出端126接收具有射頻值rf1(s2)的rf信號，并且使連接到阻抗匹配網(wǎng)絡106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)生經(jīng)修改的信號。在狀態(tài)s2期間，經(jīng)修改的信號從阻抗匹配網(wǎng)絡106的分支電路的輸出端140經(jīng)由rf傳輸線132提供給卡盤118。當經(jīng)修改的信號結合一種或多種處理氣體提供給卡盤118時，在卡盤118和上電極116之間的間隙中產(chǎn)生或保持等離子體。

當在狀態(tài)s2期間產(chǎn)生具有射頻rf1(st2)的rf信號，并且阻抗匹配網(wǎng)絡106具有組合可變電容c1時，傳感器124感測在輸出端126處的電壓反射系數(shù)γmi1(s2)并且通過網(wǎng)絡電纜136將該電壓反射系數(shù)提供給處理器134。處理器134根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1(s2)計算阻抗zmi1(s2)。例如，處理器134通過應用等式(4)并求解zmi1(s2)來計算阻抗zmi1(s2)，等式(4)為：γmi1(s2)＝(zmi1(s2)–zo)/(zmi1(s2)+zo)。在一些實施方式中，傳感器124測量阻抗zmi1(s2)并通過網(wǎng)絡電纜136將阻抗zmi1(s2)提供給處理器134。

阻抗zmi1(s2)由處理器134應用到模型系統(tǒng)102的輸入端142，并且經(jīng)由模型系統(tǒng)102正向傳導以計算在模型系統(tǒng)102的輸出端144的負載阻抗zl1(s2)。例如，阻抗zmi1(s2)通過處理器144經(jīng)由模型系統(tǒng)102的一個或多個電路元件正向傳導以產(chǎn)生負載阻抗zl1(s2)。舉例而言，模型系統(tǒng)102被初始化以具有射頻rf1(s2)和可變電容c1。當模型系統(tǒng)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計算在模型系統(tǒng)102的輸入端142接收的阻抗zmi1(s2)、跨電阻元件的復阻抗、跨電感元件的復阻抗、以及跨具有可變電容c1的可變電容元件的復阻抗、和跨固定電容元件的復阻抗的定向和，以在輸出端144產(chǎn)生負載阻抗zl1(s2)。

圖4是模型系統(tǒng)102的實施方式的示意圖，其被初始化為具有射頻rf1(s2)和可變電容c1以產(chǎn)生可變電容和/或射頻值，該可變電容和/或射頻值使得在輸入端142的用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)γ(s1)和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合是最小的。處理器134根據(jù)負載阻抗zl1(s2)和模型系統(tǒng)102計算射頻值rfoptimum1(s2)，對于該射頻值rfoptimum1(s2)，電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)在電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合的多個值中是最小的。例如，處理器134經(jīng)由模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s2)，以確定產(chǎn)生電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合的射頻值rfoptimum1(s2)。對于輸入阻抗z(s1)和z(s2)的組合，電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的。舉另一示例而言，處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s2)改變到rfoptimumo(s2)，并且反向傳導負載阻抗zl1(s2)來確定射頻rfoptimum1(s2)，射頻rfoptimum1(s2)使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的，其中o是大于1的整數(shù)。例如，當模型系統(tǒng)102具有射頻rfoptimum1(s2)時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s2)，以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合具有第一值。此外，在該示例中，當模型系統(tǒng)102具有射頻rfoptimum2(s2)時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s2)以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s2)是使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合在輸入端142為最小的射頻值。

在一些實施方式中，在使用圖4描述的方法中沒有計算射頻值rfoptimum1(s2)。

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)化例程以根據(jù)負載阻抗zl1(s2)和模型系統(tǒng)102計算使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合在輸入端142為最小的射頻值rfoptimum1(s2)。在多種實施方式中，預定等式由處理器134應用以根據(jù)負載阻抗zl1(s2)和模型系統(tǒng)102計算使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合在輸入端142為最小的射頻值rfoptimum1(s2)。

另外，處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s2)@c1改變到rfoptimump(s2)@c1，并且反向傳導負載阻抗zl1(s2)以確定使得在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s2)為最小的射頻rfoptimum1(s2)@c，其中p是大于1的整數(shù)。例如，當模型系統(tǒng)102具有射頻值rfoptimum1(s2)@c1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s1)，以確定電壓反射系數(shù)γ(s2)具有第一值。此外，在該示例中，當模型系統(tǒng)102具有射頻rfoptimum2(s2)@c1時，處理器134經(jīng)由具有可變電容c1的模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl1(s2)以確定電壓反射系數(shù)γ(s2)具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s2)@c1是使得電壓反射系數(shù)γ(s2)為最小的射頻值。在一些實施方式中，使用非線性最小二乘優(yōu)化例程以找到使得電壓反射系數(shù)γ(s2)在輸入端具有最小值的射頻值rfoptimum1(s2)@c1。

在一些實施方式中，參考圖3和圖4描述的狀態(tài)s2與參考圖1和圖2描述的狀態(tài)s1是連續(xù)的。例如，在使用圖1和圖2描述的狀態(tài)s1與使用圖3和圖4描述的狀態(tài)s2之間沒有狀態(tài)。

圖5是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum1以產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的步進組合可變電容值cstep1，以及用以說明使用值rfoptimum1(s1)@c1來產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的在模型系統(tǒng)102的輸出端144處的負載阻抗zl2(s1)。處理器134修改用于狀態(tài)s1的配方以包括射頻值rfoptimum1(s1)@c1并且向rf產(chǎn)生器104提供射頻值rfoptimum1(s1)@c1。此外，處理器134確定用于狀態(tài)s1的步進可變電容值cstep1。步進可變電容值cstep1是從值c1開始在值coptimum1的方向上的步長。應當注意，當修改阻抗匹配網(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以從c1改變成coptimum1時，一個或多個可變電容器相對于在由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的rf頻率中的變化足夠慢地移動。

替代將阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容設置為值coptimum1，并且替代將rf產(chǎn)生器104設置成產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s1)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106的組合可變電容被設置為值cstep1，并且控制rf產(chǎn)生器104以在射頻rfoptimum1(s1)@c1下操作。阻抗匹配網(wǎng)絡106獲得可變電容coptimum1所花的時間比由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s1)的rf信號所花的時間長(例如，約幾秒等)。例如，rf產(chǎn)生器104根據(jù)射頻rf1(s1)獲得射頻rfoptimum1(s1)花費的時間在微秒的量級。結果，難以在根據(jù)值rf1(s1)獲得值rfoptimum1(s1)的同時根據(jù)值c1直接獲得值coptimum1使得在rf產(chǎn)生器104的輸入端126的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的。因此，在狀態(tài)s1期間，在朝向可變電容coptimum1的方向上，按步長(例如cstep1等)調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容。

對于射頻rfoptimum1(s1)@c1和可變電容cstep1，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s1)@c1的rf信號，其經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106傳遞以生成經(jīng)修改的信號，該經(jīng)修改的信號被提供給下電極118。當rf產(chǎn)生器104生成具有射頻rfoptimum1(s1)@c1的rf信號并且組合可變電容為cstep1時，傳感器124測量在輸出端126處的電壓反射系數(shù)γmi2(s1)，并且處理器134以與如上所述根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1(s1)產(chǎn)生阻抗值zmi1(s1)的方式相同的方式，根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi2(s1)生成阻抗zmi2(s1)。此外，當模型系統(tǒng)102被設置為具有用于狀態(tài)s1的射頻值rfoptimum1(s1)@c1和用于狀態(tài)s1的組合可變電容cstep1時，阻抗zmi2(s1)通過模型系統(tǒng)102正向傳導，以便以與根據(jù)在模型系統(tǒng)102的輸入端142處的阻抗zmi1(s1)在輸出端144處生成負載阻抗zl1(s1)的方式相同的方式在模型系統(tǒng)102的輸出端144生成負載阻抗zl2(s1)。

在多種實施方式中，與組合可變電容c1相比，組合可變電容cstep1更接近于組合可變電容coptimum1。例如，組合可變電容cstep1大于組合可變電容c1，并且組合可變電容coptimum1大于組合可變電容cstep1。舉另一示例而言，組合可變電容cstep1小于組合可變電容c1，并且組合可變電容coptimum1小于組合可變電容cstep1。

圖6是模型系統(tǒng)102的實施方式的示意圖，其被設置為用于狀態(tài)s1的射頻rfoptimum1(s1)@c1和用于狀態(tài)s1的組合可變電容cstep1以確定使得在輸入端142的電壓反射系數(shù)γ(s1)和電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合為最小的射頻值和/或可變電容值。例如，處理器142將射頻rfoptimum1(s1)@c1和組合可變電容cstep1應用于模型系統(tǒng)102。舉另一示例而言，處理器142將模型系統(tǒng)102的參數(shù)值設置為具有射頻的值rfoptimum1(s1)@c1和組合可變電容的值cstep1。處理器134以與上述用于計算組合可變電容coptimum1的方式相同的方式，根據(jù)負載阻抗zl2(s1)和模型系統(tǒng)102計算使得在輸入端142處的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合為最小的組合可變電容值coptimum2。

另外，處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s1)@cstep1改變到rfoptimumq(s1)@cstep1，并且經(jīng)由模型系統(tǒng)102反向傳導負載阻抗zl2(s1)以確定使得電壓反射系數(shù)γ(s1)為最小的射頻rfoptimum1(s1)@cstep1，其中q是大于1的整數(shù)。例如，處理器134經(jīng)由被設置為可變電容cstep1和射頻rfoptimum1(s1)@cstep1的模型系統(tǒng)102反向傳導阻抗zl2(s1)，以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)具有第一值。此外，在該示例中，處理器134經(jīng)由被設置為具有可變電容cstep1和射頻rfoptimum2(s1)@cstep1的模型系統(tǒng)102反向傳導阻抗zl2(s1)以確定電壓反射系數(shù)γ(s1)具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s1)@cstep1是使得電壓反射系數(shù)γ(s1)在輸入端142為最小的射頻值。

在一些實施方式中，參考圖5和圖6描述的狀態(tài)s1與參考圖3和圖4描述的狀態(tài)s2是連續(xù)的。例如，在使用圖3和圖4描述的狀態(tài)s2與使用圖5和圖6描述的狀態(tài)s1之間沒有狀態(tài)。

圖7是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明使用電容值coptimum1以產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的步進組合可變電容值cstep1，以及使用值rfoptimum1(s2)@c1以在模型系統(tǒng)102的輸出端144處產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的負載阻抗zl2(s2)。處理器134修改用于狀態(tài)s2的配方以包括射頻值rfoptimum1(s2)@c1并且向rf產(chǎn)生器104提供射頻值rfoptimum1(s2)@c1。此外，處理器134確定用于狀態(tài)s2的步進可變電容值cstep1將被應用于阻抗匹配網(wǎng)絡106。

替代將阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容設置為值coptimum1，并且替代將rf產(chǎn)生器104設置成產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s2)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106的組合可變電容被設置為值cstep1，并且控制rf產(chǎn)生器104以在射頻rfoptimum1(s2)@c1下操作。阻抗匹配網(wǎng)絡106獲得可變電容coptimum1所花的時間比由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s2)的rf信號所花的時間長(例如，約幾秒等)。例如，rf產(chǎn)生器104根據(jù)射頻rf1(s2)獲得射頻rfoptimum1(s2)所花的時間在微秒的量級。結果，難以在根據(jù)值rf1(s2)獲得值rfoptimum1(s2)的同時根據(jù)值c1直接獲得值coptimum1使得在rf產(chǎn)生器104的輸入端126的電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的組合是最小的。因此，在狀態(tài)s2期間，在朝向可變電容coptimum1的方向上，按步長(例如cstep1等)調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡106的可變電容。

對于射頻rfoptimum1(s2)@c1和可變電容cstep1，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s2)@c1的rf信號，該rf信號經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106傳遞以生成經(jīng)修改的信號，該經(jīng)修改的信號被提供給下電極118。當rf產(chǎn)生器104生成具有射頻rfoptimum1(s2)@c1的rf信號并且組合可變電容為cstep1時，傳感器124測量在輸出端126處的電壓反射系數(shù)γmi2(s2)，并且處理器134以與如上所述根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi1(s1)產(chǎn)生阻抗值zmi1(s1)的方式相同的方式，根據(jù)電壓反射系數(shù)γmi2(s2)生成阻抗zmi2(s2)。此外，當模型系統(tǒng)102被設置為具有射頻rfoptimum1(s2)@c1和可變電容cstep1，阻抗zmi2(s2)通過模型系統(tǒng)102正向傳導，以便以與根據(jù)在模型系統(tǒng)102的輸入端142處的阻抗zmi1(s2)在輸出端144處生成負載阻抗zl1(s2)的方式相同的方式在模型系統(tǒng)102的輸出端144生成負載阻抗zl2(s2)。

圖8是模型系統(tǒng)102的實施方式的示意圖，其被設置為用于狀態(tài)s2的射頻rfoptimum1(s2)@c1和用于狀態(tài)s2的組合可變電容cstep1以產(chǎn)生在輸入端142的電壓反射系數(shù)γ(s1)和電壓反射系數(shù)γ(s2)的組合的最小值。例如，處理器142將射頻rfoptimum1(s2)@c1和組合可變電容cstep1應用于模型系統(tǒng)102。舉另一示例而言，處理器142將模型系統(tǒng)102的參數(shù)值設置為具有射頻的值rfoptimum1(s2)@c1和組合可變電容的值cstep1。處理器134將應用到模型系統(tǒng)102的射頻值從rfoptimum1(s2)@cstep1改變到rfoptimumr(s2)@cstep1，并且反向傳導負載阻抗zl2(s2)以確定使得在輸入端142的電壓反射系數(shù)γ(s2)為最小的射頻rfoptimum1(s2)@cstep1，其中r是大于1的整數(shù)。例如，處理器134經(jīng)由具有可變電容cstep1和射頻rfoptimum1(s2)@cstep1的模型系統(tǒng)102反向傳導阻抗zl2(s2)，以確定電壓反射系數(shù)γ(s2)具有第一值。此外，在該示例中，處理器134經(jīng)由具有可變電容cstep1和射頻rfoptimum2(s2)@cstep1的模型系統(tǒng)102反向傳導阻抗zl2(s2)以確定電壓反射系數(shù)γ(s2)具有第二值。處理器134確定第一值是第一值和第二值中的最小值，以進一步確定rfoptimum1(s2)@cstep1是使得電壓反射系數(shù)γ(s2)在輸入端142為最小的射頻值。

在一些實施方式中，參考圖7和圖8描述的狀態(tài)s2與參考圖5和圖6描述的狀態(tài)s1是連續(xù)的。例如，在使用圖5和圖6描述的狀態(tài)s1與使用圖7和圖8描述的狀態(tài)s2之間沒有狀態(tài)。

圖9是系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明在狀態(tài)s1期間使用電容值coptimum2以及使用值rfoptimum1(s1)@cstep1以處理晶片w。處理器134修改用于狀態(tài)s1的配方以包括射頻值rfoptimum1(s1)@cstep1，并且向rf產(chǎn)生器104提供射頻值rfoptimum1(s1)@cstep1。此外，處理器134控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容被設置為值cstep2。應當注意，在一些實施方式中，值rfoptimum1(s1)@cstep1與值rfoptimum1(s1)相同。此外，在一些實施方式中，組合可變電容cstep2與組合可變電容coptimum2相同。

在狀態(tài)s1期間，當阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容為cstep2時，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s1)@cstep1的rf信號。具有射頻rfoptimum1(s1)@cstep1的rf信號經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106傳遞以生成經(jīng)修改的信號，該信號被提供給下電極118以用于在狀態(tài)s1期間處理晶片w。

在一些實施方式中，代替根據(jù)從傳感器124接收的、用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)(例如，γmi1(s1)、γmi2(s1)等)來產(chǎn)生用于狀態(tài)s1的阻抗，例如，阻抗zmi1(s1)、zmi2(s1)等，處理器134接收該電壓反射系數(shù)以在模型系統(tǒng)102的輸出端144產(chǎn)生相應的負載電壓反射系數(shù)阻抗，例如，γl1(s1)、γl2(s1)等。相應的負載電壓反射系數(shù)以與用于狀態(tài)s1的負載阻抗(例如zl1(s1)、zl2(s1)等)應用于模型系統(tǒng)102的輸出端144的方式相同的方式應用于模型系統(tǒng)102的輸出端144。不需要將電壓反射系數(shù)轉變?yōu)樽杩?，反之亦然?/p>

在多種實施方式中，與組合可變電容cstep1相比，組合可變電容cstep2更接近于組合可變電容coptimum2。例如，組合可變電容cstep2大于組合可變電容cstep1，并且組合可變電容coptimum2大于組合可變電容cstep2。舉另一示例而言，組合可變電容cstep2小于組合可變電容cstep1，并且組合可變電容coptimum2小于組合可變電容cstep2。

在一些實施方式中，參考圖9描述的狀態(tài)s1與參考圖8描述的狀態(tài)s2是連續(xù)的。例如，在使用圖8描述的狀態(tài)s2與使用圖9描述的狀態(tài)s1之間沒有狀態(tài)。

圖10是等離子體系統(tǒng)100的實施方式的示意圖，其用以說明在狀態(tài)s2期間使用電容值coptimum2以及使用值rfoptimum1(s2)@cstep1以處理晶片w。處理器134修改用于狀態(tài)s2的配方以包括射頻值rfoptimum1(s2)@cstep1，并且向rf產(chǎn)生器104提供射頻值rfoptimum1(s2)@cstep1。此外，處理器134控制驅(qū)動組件112，使得阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容被設置為值cstep2。應當注意，在一些實施方式中，對于狀態(tài)s2，值rfoptimum1(s2)@cstep1與值rfoptimum1(s2)相同。

在狀態(tài)s2期間，當阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容為cstep2時，rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有射頻rfoptimum1(s2)@cstep1的rf信號。具有射頻rfoptimum1(s2)@cstep1的rf信號經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡106傳遞以生成經(jīng)修改的信號，該信號被提供給下電極118以用于在狀態(tài)s2期間處理晶片w。

在一些實施方式中，代替根據(jù)從傳感器124接收的、用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)(例如，γmi1(s2)、γmi2(s2)等)來產(chǎn)生用于狀態(tài)s2的阻抗，例如，阻抗zmi1(s2)、zmi2(s2)等，處理器134接收該電壓反射系數(shù)以在模型系統(tǒng)102的輸出端144產(chǎn)生相應的負載電壓反射系數(shù)阻抗，例如，γl1(s2)、γl2(s2)等。相應的負載電壓反射系數(shù)以與用于狀態(tài)s2的負載阻抗(例如zl1(s2)、zl2(s2)等)應用于模型系統(tǒng)102的輸出端的方式相同的方式應用于模型系統(tǒng)102的輸出端144。不需要將電壓反射系數(shù)轉變?yōu)樽杩?，反之亦然?/p>

以這種方式，對于狀態(tài)s1和s2，代替直接根據(jù)射頻rf1(s1)應用射頻rfoptimum1(s1)，代替直接根據(jù)射頻rf1(s2)應用射頻rfoptimum1(s2)，并且代替直接根據(jù)組合可變電容值c1應用組合可變電容值coptimum2，可以采用步進方法，其中，第一步，將組合可變電容值cstep1與射頻值rfoptimum1(s1)@c1一起應用于狀態(tài)s1，然后，第二步，將組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1(s2)@c1一起應用于狀態(tài)s2，接著，第三步，將組合可變電容值cstep2與射頻rfoptimum1(s1)@cstep1一起應用于狀態(tài)s1，隨后，第四步，將組合可變電容值cstep2與射頻rfoptimum1(s2)@cstep1一起應用于狀態(tài)s2。例如，組合可變電容值cstep2和射頻值rfoptimum1(s1)@cstep1的應用先于組合可變電容值cstep2與射頻rfoptimum1(s2)@cstep1的應用。此外，組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1(s2)@c1的應用先于組合可變電容值cstep2和射頻rfoptimum1(s1)@cstep1的應用。組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1(s1)@c1的應用先于組合可變電容值cstep1與射頻rfoptimum1(s2)@c1的應用。

在一些實施方式中，參考圖10描述的狀態(tài)s2與參考圖9描述的狀態(tài)s2是連續(xù)的。例如，在使用圖9描述的狀態(tài)s1與使用圖10描述的狀態(tài)s2之間沒有狀態(tài)。

圖11是用以說明在獲得用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)的最小值和獲得用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)的最小值之間的折衷的曲線圖1100的實施方式。曲線圖1100示出難以調(diào)整四個值，例如電壓反射系數(shù)γ(s1)的實部、電壓反射系數(shù)γ(s1)的虛部、電壓反射系數(shù)γ(s2)的實部和電壓反射系數(shù)γ(s2)的虛部等，其中具有三個可變參數(shù)，例如在狀態(tài)s1中的由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的rf頻率、在狀態(tài)s2中的由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的rf頻率以及在阻抗匹配網(wǎng)絡106內(nèi)的具有組合可變電容等的可變電容器的位置。在一些實施方式中，阻抗匹配網(wǎng)絡106具有一個具有組合可變電容的可變電容器。不存在可變電容器的位置的使得電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)同時為零的單個值。相反，使用折衷值，例如值aγ(s1)+bγ(s2)等。

曲線圖1100示出了用于兩種狀態(tài)(例如，狀態(tài)s1、狀態(tài)s2等)脈沖等離子體的輪廓。輪廓是區(qū)域r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7和r8的。每個狀態(tài)具有其自己的rf頻率，并且對于時鐘信號的時鐘周期共享組合可變電容的相同值。應用模型系統(tǒng)102來選取三個值，例如，由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的用于狀態(tài)s1的rf信號的rf頻率，用于狀態(tài)s2的rf信號的rf頻率以及優(yōu)化電壓反射系數(shù)γ(s1)和γ(s2)的一些函數(shù)的組合可變電容等。例如，當在狀態(tài)s1期間的rf信號與狀態(tài)s2期間的rf信號相比具有高的功率電平時，在狀態(tài)s1期間調(diào)諧rf信號，因此在模型系統(tǒng)102的輸出端142處的0.8γ(s1)+0.2γ(s2)的值被最小化，其中0.8是系數(shù)a的示例，而0.2是系數(shù)(1-a)的示例。

圖形1100繪制了由60mhzrf產(chǎn)生器針對狀態(tài)s1(例如狀態(tài)1等)和s2(例如，狀態(tài)2等)產(chǎn)生的rf信號的頻率與阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容的位置的關系。如曲線圖1100所示，難以確定阻抗匹配網(wǎng)絡106的組合可變電容，該組合可變電容使得用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)的最小值和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)的最小值得以實現(xiàn)。因此，使用折衷，例如aγ(s1)+bγ(s2)等，而不是實現(xiàn)用于狀態(tài)s1的電壓反射系數(shù)的最小值和用于狀態(tài)s2的電壓反射系數(shù)的最小值。

圖12是用以說明由rf產(chǎn)生器104(圖1)產(chǎn)生的rf信號的兩種狀態(tài)s1和s2的曲線圖1200的實施方式。曲線圖1200繪制了功率電平與時間t的關系。如曲線圖1200所示，存在兩種狀態(tài)s1和s2。狀態(tài)s1具有由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的一個rf功率電平(例如rf信號功率包絡等)和/或rf信號的rf頻率電平。狀態(tài)s2具有由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的另一rf功率電平(與狀態(tài)s1的功率電平相比)和/或rf信號的不同rf頻率電平(與狀態(tài)s1的頻率電平相比)。在時鐘信號的時鐘周期期間，狀態(tài)s1和s2兩者共享在阻抗匹配網(wǎng)絡106內(nèi)的具有組合可變電容的可變電容器的相同值。分別測量用于狀態(tài)s1和s2的阻抗，例如zmi1(s1)、zmi1(s2)、zmi2(s1)、zmi2(s2)等，并且將相應的負載阻抗(例如zl1(s1)、zl1(s2),zl2(s1)、zl2(s2)等)被單獨地應用到模型系統(tǒng)102以選擇可變電容器的折衷值，然后針對兩個狀態(tài)s1和s2調(diào)諧兩個rf頻率。

如圖所示，狀態(tài)s1具有功率電平p1，而狀態(tài)s2具有功率電平p2。例如，功率電平p1是狀態(tài)s1期間的rf信號(例如，正弦信號等)的包絡，而功率電平p2是狀態(tài)s2期間的rf信號的包絡。舉另一示例而言，在狀態(tài)s2期間的rf信號的所有功率量比狀態(tài)s1期間的rf信號的功率量具有較低的值。功率電平p1大于功率電平p2。

圖13是用以說明由rf產(chǎn)生器104(圖1)產(chǎn)生的rf信號的多于兩個的狀態(tài)的曲線圖1300的實施方式。如曲線圖1300所示，等離子體以多個rf狀態(tài)(例如，s1、s2、s3、s4等)操作。設置具有組合可變電容的可變電容器的位置值隨著狀態(tài)數(shù)目的增加而變得更復雜，然而，在使用四種狀態(tài)s1至s4的一些實施方式中，使用五個參數(shù)(例如由rf發(fā)生器104產(chǎn)生的rf信號的四個rf頻率，四個狀態(tài)中的每個狀態(tài)使用一個rf頻率，具有組合可變電容的可變電容器的電容器值等)來最小化電壓反射系數(shù)的四個值的預定函數(shù)，例如γ(s1)、γ(s2)、γ(s3)、γ(s4)等，其中γ(s3)是在模型系統(tǒng)102的輸入端142(圖2)處的狀態(tài)s3的電壓反射系數(shù)，并且γ(s4)是用于模型系統(tǒng)102的輸入端142(圖2)處的狀態(tài)s4的電壓反射系數(shù)。

曲線圖1300繪制了功率電平與時間t的關系。rf信號104具有四種狀態(tài)s1、s2、s3和s4。rf信號104從狀態(tài)s1轉變到狀態(tài)s2，進一步到狀態(tài)s3以及到狀態(tài)s4。狀態(tài)s2的功率電平p2低于狀態(tài)s1的功率電平p1。狀態(tài)s1的功率電平p1低于狀態(tài)s3的功率電平p3，并且功率電平p3低于狀態(tài)s4的功率電平p4。例如，功率電平p2是rf信號在狀態(tài)s2期間的包絡，功率電平p1是rf信號在狀態(tài)s1期間的包絡，功率電平p3是rf信號在狀態(tài)s3期間的包絡，并且功率電平p4是rf信號在狀態(tài)s4期間的包絡。

在多種實施方式中，狀態(tài)s4的頻率電平高于或低于狀態(tài)s3的頻率電平。類似地，狀態(tài)s2的頻率電平高于或低于狀態(tài)s3的頻率電平。

在多種實施方式中，狀態(tài)s1的功率電平低于狀態(tài)s2的功率電平。在幾種實施方式中，狀態(tài)s4的功率電平低于狀態(tài)s3的功率電平，并且狀態(tài)s4的頻率電平高于或低于狀態(tài)s3的頻率電平。在一些實施方式中，狀態(tài)s2的功率電平高于狀態(tài)s3的功率電平，并且狀態(tài)s2的頻率電平高于或低于狀態(tài)s3的頻率電平。

在若干實施方式中，第一狀態(tài)(例如s1、s2、s3、s4等)的功率電平大于或小于第二狀態(tài)(例如s1、s2、s3、s4等)的功率電平。此外，第一狀態(tài)的頻率電平大于或小于第二狀態(tài)的頻率電平。

應當注意，相對于圖1至圖11所描述的上述實施方式適用于具有多于兩個狀態(tài)的rf信號。例如，當由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生具有三個狀態(tài)s1、s2和s3的rf信號時，在模型系統(tǒng)102的輸出端處的另外的負載阻抗zl1(s3)被以與使用圖1確定負載阻抗zl1(s1)的方式相同的方式確定用于狀態(tài)s3。此外，用于狀態(tài)s3的rf值rfoptimum1(s3)@c1被以與使用圖2確定rf值rfoptimum1(s1)@c1的方式相同的方式確定，不同的是，為了確定coptimum1，電壓反射系數(shù)γ(s1)、電壓反射系數(shù)γ(s2)和用于狀態(tài)s3的電壓反射系數(shù)γ(st3)的組合被最小化，并且為了確定rf值rfoptimum1(s3)@c1，電壓反射系數(shù)γ(st3)被最小化。此外，以與使用圖5確定負載阻抗zl2(s1)的方式相同的方式，針對狀態(tài)s3確定在模型系統(tǒng)102的輸出端144處的還有的另外的負載阻抗zl2(s3)。此外，以與使用圖6確定rf值rfoptimum1(s1)@cstep1的方式相同的方式確定用于狀態(tài)s3的rf值rfoptimum1(s3)@cstep1，不同的是電壓反射系數(shù)γ(s3)被最小化。在由rf產(chǎn)生器產(chǎn)生的rf信號的狀態(tài)s3期間，將rf值rfoptimum1(s3)@cstep1應用于rf產(chǎn)生器104，并且將組合可變電容cstep2應用于阻抗匹配網(wǎng)絡106。

在多種實施方式中，使用由rf產(chǎn)生器104產(chǎn)生的rf信號的n種狀態(tài)，例如8種狀態(tài)、16種狀態(tài)等，其中n是大于或等于2的整數(shù)。在多種實施方式中，發(fā)生n種狀態(tài)的時鐘信號的時鐘周期與發(fā)生(n-1)種狀態(tài)的時鐘信號的時鐘周期是相同的。例如，rf信號的兩種狀態(tài)在發(fā)生rf信號的三種狀態(tài)的時鐘信號的時鐘周期的相同的時間周期內(nèi)發(fā)生。

應當注意，在上述實施方式中的一些中，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。

本發(fā)明描述的實施方式可以用包含手持式硬件單元、微處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或可編程的消費電子產(chǎn)品、小型計算機、大型計算機等的各種計算機系統(tǒng)配置來實施。本發(fā)明所描述的實施方式也可以在其中由通過計算機網(wǎng)絡鏈接的遠程處理硬件單元執(zhí)行任務的分布式計算環(huán)境中實施。

在一些實施方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述實施例的一部分。這種系統(tǒng)包含半導體處理設備，該半導體處理設備包含一個或多個處理工具、一個或多個處理室、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)。該系統(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。電子器件被稱為“控制器”，該控制器可以控制系統(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發(fā)明公開的任何工藝，包含控制工藝氣體輸送、溫度設置(例如，加熱和/或冷卻)、壓強設置、真空設置、功率設置、射頻(rf)產(chǎn)生器設置、rf匹配電路設置、頻率設置、流速設置、流體輸送設置、位置及操作設置、晶片轉移進出工具和其他轉移工具和/或與具體系統(tǒng)連接或通過接口連接的裝載鎖。

寬泛地講，在多種實施方式中，控制器定義為接收指令、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。集成電路包含存儲程序指令的固件形式的芯片、dsps、定義為專用集成電路(asic)的芯片、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)的形式發(fā)送到控制器的指令，該設置(或程序文件)定義用于在半導體晶片上或針對半導體晶片執(zhí)行特定過程的操作參數(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(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、二氧化硅、表面、電路和/或管芯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”中或者是晶片廠(fab)主機系統(tǒng)的全部或一部分，從而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)，以設置處理步驟來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，計算機網(wǎng)絡包含本地網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)。遠程計算機包含允許輸入或編程參數(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輸?shù)较到y(tǒng)。在一些實施例中，控制器接收數(shù)據(jù)形式的用于處理晶片的指令。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，控制器被配置成連接或控制該工具類型。因此，如上所述，控制器例如通過包含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)工藝)工作。用于這些目的的分布式控制器的實施例包含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，它們結合以控制室內(nèi)工藝。

在多種實施方式中，系統(tǒng)包含但不限于，等離子體蝕刻室、沉積室、旋轉清洗室、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)或使用的任何其他的半導體處理系統(tǒng)。

應進一步指出的是，雖然上述的操作參照平行板等離子體室(例如，電容耦合等離子室等)進行描述，但在一些實施方式中，上述操作適用于其他類型的等離子體室，例如，包含感應耦合等離子體(icp)反應器的等離子體室，變壓器耦合等離子體(tcp)反應器，導體工具，電介質(zhì)工具，包含電子回旋共振(ecr)反應器的等離子體室，等。例如，xmhzrf產(chǎn)生器，ymhzrf產(chǎn)生器和zmhzrf產(chǎn)生器被耦合到icp等離子體室內(nèi)的電感器。電感器的形狀的示例包括螺線管、圓頂形線圈、扁平線圈等。

如上所述，根據(jù)工具將要執(zhí)行的一個或多個工藝步驟，控制器與一個或多個其他的工具電路或模型、其他工具組件、組合工具、其他工具界面、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，應該理解的是，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)的操作是那些操縱物理量的操作。

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。該裝置針對專用計算機構成。當被定義為專用計算機時，該計算機執(zhí)行其他的處理，不屬于專用部分的程序執(zhí)行或例程，同時仍能夠操作以供專用。

在一些實施方式中，本發(fā)明描述的操作通過選擇性地激活的計算機執(zhí)行，由存儲在計算機存儲器中的一個或多個計算機程序配置，或者通過計算機網(wǎng)絡獲得。當通過計算機網(wǎng)絡得到數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以由計算機網(wǎng)絡(例如，云計算資源)上的其他計算機處理。

本發(fā)明所描述的一個或多個實施方式也可以制造為在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)存儲設備，這些數(shù)據(jù)之后由計算機系統(tǒng)讀取。計算機可讀介質(zhì)的示例包含硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡附加存儲器(nas)、rom、ram、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)包含分布在與網(wǎng)絡耦合的計算機系統(tǒng)中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。

盡管如上所述的一些方法操作以特定的順序呈現(xiàn)，應當理解的是，在不同的實施方式中，其他日常操作在方法操作之間執(zhí)行，或者方法操作被調(diào)整以使它們發(fā)生在稍微不同的時間，或分布在允許在不同的時間間隔的方法操作發(fā)生的系統(tǒng)內(nèi)，或以與上述不同的順序執(zhí)行。

還應該注意的是，在一個實施方式中，在不脫離本公開內(nèi)容所描述的各種實施方式中描述的范圍的情況下，來自上述的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。

雖然為了清晰理解的目的，已經(jīng)在一定程度上詳細描述了上述實施方式，但顯而易見，可以在所附權利要求的范圍內(nèi)實踐某些變化和改變方案。因此，本發(fā)明的實施方式應被視為說明性的，而不是限制性的，并且這些實施方式并不限于本文給出的細節(jié)，而是可以在所附權利要求的范圍和等同方案內(nèi)進行修改。