[发明专利]用于以逐步方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法

说明书

本发明描述了用于以逐步方式调谐阻抗匹配网络的系统和方法。通过以逐步方式调谐阻抗匹配网络，而不是直接实现射频(RF)和组合可变电容的最佳值，使用调谐的最佳值来处理晶片变得可行。

技术领域

本发明的实施方式涉及用于以逐步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工艺。等离子体系统包括多个射频(RF)源、阻抗匹配电路和等离子体反应器。将工件放置在等离子体室内部并且在等离子体室内产生等离子体以处理工件。重要的是，以相似或均匀的方式处理工件。为了以类似或均匀的方式处理工件，调谐RF源和阻抗匹配电路是重要的。

就是在这种背景下，出现了本公开中描述的实施方式。

发明内容

本公开的实施方式提供用于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，本发明的实施方式可以以多种方式(例如，工艺、装置、系统、硬件的部件或计算机可读介质上的方法)来实现。下面描述若干实施方式。

等离子体工具具有射频(RF)匹配网络调谐算法。等离子体工具具有一个或两个RF发生器，并且每个RF发生器连接到50欧姆同轴RF电缆。RF电缆连接到阻抗匹配网络，该阻抗匹配网络经由RF传输线连接到等离子体室。RF发生器被设计成以50+0j欧姆或接近50+0j欧姆的负载阻抗工作。阻抗匹配网络的一个目的是将等离子体室和RF传输线的负载阻抗(通常不接近50+0j欧姆)变换成50+0j欧姆或接近50+0j欧姆。处于或接近50+0j欧姆的目标阻抗具有两个部分，实部，其应为50欧姆或接近50欧姆，以及虚部，其应为0欧姆或接近0欧姆。因此，连接到两个RF发生器之一的阻抗匹配网络的分支电路具有两个可变元件。两个可变元件包括一个电动机驱动可变电容和从一个RF发生器输出的可变RF频率。

可变电容预先在配方中设置，并且在配方步骤内不变化。通过编辑配方改变可变电容。可变RF频率由在RF发生器内部运行的过程控制。该过程根据电压反射系数操作。如果反射系数相对于阈值高，则该过程增大或减小RF频率，并且以这种方式，基于反射系数在一个方向或另一个方向上改变RF频率。RF发生器中的传感器使用窄带滤波器检测反射电压，并且检测基频处的反射电压的一部分，同时能存在未被检测到的互调频率处的大的反射波振幅。当以下输入：例如RF功率、可变电容和可变RF频率的值、和RF发生器的输出处的RF负载阻抗的测量值等，作为输入被提供给匹配网络模型时，用于阻抗匹配网络的匹配网络模型用于预测RF电压、电流以及RF电压和电流之间的相位或者阻抗匹配网络的输出处的负载阻抗。匹配网络模型被扩展以预测阻抗匹配网络的输出与卡盘之间的RF电压和电流。在多种实施方式中，匹配网络模型包括一系列模块，一系列模块全部具有相同形式，如在申请号为14/245,803的专利申请中所描述的。

在一些实施方式中，RF发生器的输出处的负载阻抗经由匹配网络模型正向传播，以根据可变电容和可变RF频率计算匹配网络模型的输出处的负载阻抗，并且在输出处的负载阻抗然后被反向传播以确定可变电容和可变RF频率的最佳值。在确定最佳值时，RF发生器和阻抗匹配网络被调谐以实现可变电容和RF可变频率的最佳值。与可变电容可以变化以实现可变电容的最佳值相比，可变RF频率可以变化得更快以实现可变RF频率的最佳值。例如，与用于改变可变电容的秒的数量级相比，可变RF频率在微秒量级上变化。因此，难以将RF发生器直接设置为在可变RF频率的最佳值下操作，并且难以将阻抗匹配网络设置为在可变电容的最佳值下操作。为了调谐阻抗匹配网络，代替调谐阻抗匹配网络以实现可变电容的最佳值并调谐RF发生器以实现可变RF频率的最佳值，阻抗匹配网络以逐步方式被调谐以产生步进可变电容值而不是可变电容的最佳值，并且针对步进可变电容计算可变RF频率的局部最佳值。例如，阻抗匹配网络被调谐为具有在可变电容的最佳值和针对可变电容的值确定的可变RF频率的局部最佳值的方向上的可变电容的值。以这种方式，实现可变电容的最佳值和可变RF频率的最佳值，而不是直接实现可变电容的最佳值和可变RF频率的最佳值。