[发明专利]用于阻抗匹配网络控制的重新调谐

说明书

一种物理气相沉积系统可包括RF发生器，该RF发生器被配置为经由RF匹配网络将交流工艺信号传输到物理气相沉积室。RF匹配网络的控制器被配置为接收直流幅度和相位误差信号，并且响应于直流幅度和相位误差信号来改变RF匹配网络的阻抗。匹配网络在第一模式下操作，直到确定调谐死区。一旦确定了调谐死区，匹配网络就在附加模式下操作，直到网络被调谐。控制器使用幅度和相位误差的合成值来驱动可变调谐和负载电容器。

本申请要求2017年11月29日提交的美国专利临时申请No.62/592,319的优先权。该优先权申请通过整体引用并入本文以与本申请的范围一致。

背景技术

芯片制造商和工具制造商使用分室的气体和射频(“RF”)波来排放气体以产生等离子体。例如，物理气相沉积(“PVD”)系统用于将靶材料的薄层沉积到衬底上。PVD系统通常包括将信号传输到沉积室的RF发生器。具有可变阻抗的RF匹配通常位于RF发生器和室之间。RF波从RF发生器发出，经过电缆、经过匹配网络，然后到达等离子体室。匹配网络的目的是使室和RF匹配设置为特定阻抗，例如50欧姆。RF匹配可以被调谐，即，阻抗可以变化，以使RF匹配的阻抗是沉积室的阻抗的复共轭。调谐RF匹配减少了来自室的反射功率，从而增加了从RF发生器传递到室并进入等离子体沉积工艺的功率。

然而，传统的RF匹配遇到死区的问题，也称为丢失条件。有时匹配网络不能成功地确定调谐点。在这种情况下，调谐电容器可以移动到较高/较低的极限，并且停留在卡住位置(摆动)，或者在某个位置周围保持振荡(振荡)。因此，需要一种克服传统系统的缺陷的改进的RF匹配。

发明内容

本公开的实施例可以提供一种用于调谐阻抗匹配网络的方法。在接收RF输入信号时，基于RF输入信号确定电流值、电压值和相位值。基于输入信号值确定相位误差值和幅度误差值。匹配网络使用两个或更多个调谐模式来执行调谐。在第一调谐模式中，基于幅度误差值来调整第一可变电容器的位置，并基于相位误差值来调整第二可变电容器。匹配网络确定是否已经出现死区。如果在第一调谐模式中已经出现死区，则执行第二调谐模式以将网络移出调谐误差。在第二调谐模式中，基于幅度误差值和相位误差值的第一合成值改变第一可变电容器的位置，并且基于幅度误差值和相位误差值的第二合成值改变第二可变电容器的位置。匹配网络确定匹配网络是否已经达到调谐状态，如果匹配网络已经达到调谐状态，则匹配网络切换回第一调谐模式。匹配网络保持在第一调谐模式中，直到确定已经出现另一死区，然后切换到第二调谐模式以将网络移出死区。

本公开的实施例还可以提供一种匹配网络系统，其包括耦接到控制器的输入传感器。输入传感器被配置为确定到输入传感器的所接收的RF输入信号的电流值、电压值以及电流值和电压值之间的相位值。第一电动机耦接到控制器，并且第一电动机耦接到可变负载电容器。第二电动机耦接到控制器，并且第二电动机耦接到可变调谐电容器。控制器被配置为确定相位误差值和幅度误差值。控制器使用两个或更多个模式来执行负载电容器和调谐电容器的调谐，以调谐匹配网络系统。在第一调谐模式中，控制器基于相位误差值向第一电动机发送信号来调整负载电容器的位置。在该第一调谐模式中，控制器向第二电动机发送信号，基于幅度误差来调整调谐电容器的位置。控制器确定匹配网络中是否已经出现死区。如果在第一调谐模式中已经出现死区，则控制器执行第二调谐模式。在第二调谐模式中，调谐电容器的位置基于幅度误差值和相位误差值的第一合成值。而且，负载电容器的位置基于幅度误差值和相位误差值的第二合成值。匹配网络系统确定匹配系统是否已经达到调谐状态，如果匹配网络系统已经达到调谐状态，则匹配网络系统执行第一调谐模式。匹配网络保持在第一调谐模式中，直到确定已经出现另一死区，然后切换到第二调谐模式以将网络移出死区。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开。要强调的是，根据工业中的标准实践，各种特征没有按比例绘制。事实上，为了讨论的清楚，各种特征的尺寸可以任意地增加或减小。

图1示出了根据所描述的一个或更多个实施例的示例性物理气相沉积系统。