[发明专利]针对多状态以逐步方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法

说明书

本发明涉及针对多状态以逐步方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法。描述了用于针对每个状态以逐步方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法。通过针对每个状态以逐步方式调谐阻抗匹配网络，而不是直接获得用于每种状态的射频(RF)的最优值并直接获得用于每种状态的组合可变电容的最优值，使用经调谐的最优值处理晶片变得可行。

技术领域

本发明的实施方式涉及针对射频(RF)产生器的多个状态以逐步(step-wise)方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法。

背景技术

等离子体系统用于控制等离子体处理。等离子体系统包含多个射频(RF)源、阻抗匹配和等离子体反应器。工件放置在等离子体室内，并在等离子体室中产生等离子体以处理工件。重要的是，工件以相似或均匀的方式进行处理。为了以类似或均匀的方式处理工件，重要的是调节RF源和阻抗匹配。

正是在这样的背景下，产生在本公开中所描述的实施方式。

发明内容

本公开的实施方式提供了针对射频(RF)产生器的多个状态以逐步方式调谐阻抗匹配网络的装置、方法和计算机程序。应当理解的是，这些实施方式可以以多种方式(例如，工艺、装置、系统、硬件零件或计算机可读介质上的方法)来实现。若干实施方式在下文描述。

在脉冲等离子体系统中，例如在其中通过由RF产生器等产生的脉冲RF信号产生或维持等离子体这样的等离子体系统中，脉冲等离子体具有处于一种状态(例如S1等)的一组RF功率和处于第二种状态(例如S2等)的第二组RF功率。由于RF脉冲时间短，例如脉冲重复速率通常为100赫兹(Hz)至10千赫兹(kHz)等，阻抗匹配网络的电动机驱动的可变电容器不能响应于RF信号的脉冲，并且可变电容器被设置为对于两种状态相同的折衷值。

本文所述的系统和方法的一些优点包括应用其中以调谐阻抗匹配网络的可变电容的逐步方式。在逐步方式中，在状态S1期间，计算使得在模型系统的输入端的用于状态S1和状态S2的电压反射系数的组合为最小的由RF产生器针对状态S1产生的RF信号的RF频率的最优值和阻抗匹配网络可变电容的最优值。此外，确定使得用于状态S1的电压反射系数为最小的RF频率的局部值。另外，在状态S2期间，计算由用于状态S2的由RF产生器产生的RF信号的RF频率的最优值。此外，确定使得用于状态S2的电压反射系数为最小的RF频率的局部值。代替应用组合可变电容的最优值，将组合可变电容的步长值(step value)应用到阻抗匹配网络。然后使用步长值、RF频率的用于状态S1的局部值和RF频率的用于状态S2的局部值以应用组合可变电容的另一个步长值来重复逐步方式。步长值增加，直到达到组合可变电容的最优值。难以在实现RF频率的最优值的同时根据使阻抗匹配网络操作的值直接实现组合可变电容的最优值。这是因为难以以与控制RF产生器的速度相同的速度来控制阻抗匹配网络的一个或多个可变电容器。通过使用逐步方式，实现了可变电容的最优值和RF频率的最优值。

进一步的优点包括调谐到具有非零反射功率的折衷最优值。例如，当等离子体在多个状态之间被施以脉冲时，由RF产生器产生的RF信号的射频快速改变以在脉冲化状态中具有不同的值，但是阻抗匹配网络的可变电容器不能。存在三个可变参数，例如处于状态S1的RF信号的RF频率，处于状态S2中的RF信号的RF频率以及阻抗匹配网络的可变电容器的位置等，以调谐四个量，例如处于状态S1和S2的反射系数的实部和虚部等。难以同时实现针对脉冲状态S1和S2两者的零反射功率，因此实现针对状态S1和S2的反射系数的折衷最优值。为了获得最优折衷，例如最小化量A*Γ(S1)+(1-A)*Γ(S2)，其中Γ(S1)和Γ(S2)是用于脉冲化状态S1和S2的电压反射系数，并且A是介于0和1之间的系数等，使用模型系统来找到可变电容器的位置和用于最优折衷的两个RF频率。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：

1.一种用于以逐步方式调谐阻抗匹配网络的方法，其包括：