[發(fā)明專利]針對(duì)多狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710124191.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN107294510B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞瑟·M·霍瓦爾德;約翰·C·小瓦爾考;安德魯·方;大衛(wèi)·霍普金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H03H11/28
• 分類號(hào): H03H11/28;G06F30/373
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠;張靜

本發(fā)明涉及針對(duì)多狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。描述了用于針對(duì)每個(gè)狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。通過針對(duì)每個(gè)狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，而不是直接獲得用于每種狀態(tài)的射頻(RF)的最優(yōu)值并直接獲得用于每種狀態(tài)的組合可變電容的最優(yōu)值，使用經(jīng)調(diào)諧的最優(yōu)值處理晶片變得可行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及針對(duì)射頻(RF)產(chǎn)生器的多個(gè)狀態(tài)以逐步(step-wise)方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

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(gè)射頻(RF)源、阻抗匹配和等離子體反應(yīng)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(jìn)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(shí)施方式。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的實(shí)施方式提供了針對(duì)射頻(RF)產(chǎn)生器的多個(gè)狀態(tài)以逐步方式調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)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(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的方法)來實(shí)現(xiàn)。若干實(shí)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(hào)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(shí)間短，例如脈沖重復(fù)速率通常為100赫茲(Hz)至10千赫茲(kHz)等，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的可變電容器不能響應(yīng)于RF信號(hào)的脈沖，并且可變電容器被設(shè)置為對(duì)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(diǎn)包括應(yīng)用其中以調(diào)諧阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電容的逐步方式。在逐步方式中，在狀態(tài)S1期間，計(jì)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(duì)狀態(tài)S1產(chǎn)生的RF信號(hào)的RF頻率的最優(yōu)值和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)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(jì)算由用于狀態(tài)S2的由RF產(chǎn)生器產(chǎn)生的RF信號(hào)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(yīng)用組合可變電容的最優(yōu)值，將組合可變電容的步長值(step value)應(yīng)用到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。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(yīng)用組合可變電容的另一個(gè)步長值來重復(fù)逐步方式。步長值增加，直到達(dá)到組合可變電容的最優(yōu)值。難以在實(shí)現(xiàn)RF頻率的最優(yōu)值的同時(shí)根據(jù)使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)操作的值直接實(shí)現(xiàn)組合可變電容的最優(yōu)值。這是因?yàn)殡y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(luò)的一個(gè)或多個(gè)可變電容器。通過使用逐步方式，實(shí)現(xiàn)了可變電容的最優(yōu)值和RF頻率的最優(yōu)值。

進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)包括調(diào)諧到具有非零反射功率的折衷最優(yōu)值。例如，當(dāng)?shù)入x子體在多個(gè)狀態(tài)之間被施以脈沖時(shí)，由RF產(chǎn)生器產(chǎn)生的RF信號(hào)的射頻快速改變以在脈沖化狀態(tài)中具有不同的值，但是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電容器不能。存在三個(gè)可變參數(shù)，例如處于狀態(tài)S1的RF信號(hào)的RF頻率，處于狀態(tài)S2中的RF信號(hào)的RF頻率以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電容器的位置等，以調(diào)諧四個(gè)量，例如處于狀態(tài)S1和S2的反射系數(shù)的實(shí)部和虛部等。難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)針對(duì)脈沖狀態(tài)S1和S2兩者的零反射功率，因此實(shí)現(xiàn)針對(duì)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(gè)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(luò)的方法，其包括：