CN107017145A - 用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路 - Google Patents

用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路。描述了阻抗匹配电路(IMC)。所述IMC包括第一电路，所述第一电路包括沿路径限定的第一多个调谐元件。所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端。所述第一电路被耦合到输出端。所述IMC还包括具有第二多个调谐元件的第二电路。所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，并被耦合到所述输出端。所述IMC包括由所述第一电路的所述多个调谐元件中的至少一个限定的均匀性控制电路(UCC)。所述UCC沿着所述第一电路的所述路径串联连接以限定电容，所述电容至少部分地影响由所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布。

Description

用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路
技术领域
本发明的实施方式涉及用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路。
背景技术
在制备半导体晶片中，等离子蚀刻通常用于从半导体晶片表面蚀刻材料(例如氧化物等)。为了执行该蚀刻，通常使用等离子体蚀刻室。等离子蚀刻室能够蚀刻沉积在半导体晶片上的由光致抗蚀剂掩模定义的选定层。为了执行该蚀刻，等离子体蚀刻室接收工艺气体，并且射频(RF)功率被施加到等离子体蚀刻室中的一个或多个电极，例如，上电极、下电极等。此外，根据特定的期望的工艺，控制其它变量，例如，等离子体蚀刻室中的压强，等离子体蚀刻室等内的温度等。当施加所需量的RF功率至电极时，等离子体蚀刻室中的工艺气体被离子化，使得在上电极和下电极之间的间隙内产生等离子体。
为了实现半导体晶片的选定层的所需量的蚀刻，通过操纵一个或多个元件(例如，上下电极之间的间隙、在电极边缘处的电极的形状、在等离子体蚀刻室内的区域中的气体的流动等)来控制等离子体蚀刻室中的等离子体的阻抗。然而，对元件的这种操纵难以实现且昂贵。
正是在这种情况下，本公开中描述的实施方式产生。
发明内容
本公开的实施方式为提供用于阻抗匹配电路中的均匀性控制电路提供装置、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、设备、系统、装置、或非临时性的计算机可读介质上的方法)来实现。若干实施方式描述如下。
为了改变等离子体的均匀性，例如，为了提供蚀刻速率的均匀性等，均匀性控制电路(UCC)设置在阻抗匹配电路(IMC)中。UCC被手动控制或通过致动器控制以改变UCC的特性。改变UCC的特性以同时实现一个或多个参数，例如，蚀刻速率的均匀性、与在UCC邻近的电路中传输的兆赫信号的隔离、输送功率的所希望的量，等等。
相比于上文描述的元件的操纵，改变特性易于实现并且成本较低。例如，相比于改变等离子体室的电极的形状，改变UCC的特性更加容易且有成本效益的。作为另一例子，相比于从IMC更换UCC，从等离子体室中更换一个或多个电极远远更加困难和昂贵。作为另一个例子，相比于通过控制等离子体室中的气体流动或控制等离子体室的上电极和下电极之间的间隙来控制参数，通过改变UCC的特性来控制参数是比较容易的。例如，对上电极和下电极的移动以及气体的流动的控制比对UCC特性的控制更难。
在一实施方式中，描述了IMC。IMC包括第一电路，所述第一电路包括沿路径限定的第一多个调谐元件。所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端。所述第一电路被耦合到输出端。所述IMC还包括具有第二多个调谐元件的第二电路。所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，并被耦合到所述输出端。所述第一和第二电路的输出端被耦合到RF传输线的输入端，所述RF传输线被耦合到用于处理半导体衬底的等离子体室的电极。所述IMC包括由所述第一电路的所述多个调谐元件中的至少一个限定的UCC。所述UCC沿着所述第一电路的所述路径串联连接以限定电容，所述电容至少部分地影响由所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布。电容的改变导致径向均匀性分布的调整。并且kHz RF发生器被配置为在50kHz到低于1000kHz的范围内操作。
在一个实施方式中，描述了一种系统。所述系统包括用于产生和供给kHz RF信号的kHz RF发生器。所述kHz RF发生器被配置为在50kHz到低于1000kHz的范围内操作。所述系统还包括用于产生和供给MHz RF信号的MHz RF发生器。所述系统包括连接到所述kHz RF发生器的输出端的用于接收所述kHz RF信号的第一RF电缆和连接到MHz RF发生器的输出端的用于接收所述MHz RF信号的第二RF电缆。所述系统还包括经由所述第一RF电缆被耦合到所述kHz RF发生器的IMC。所述IMC经由所述第二RF电缆被耦合到所述MHz RF发生器。所述IMC具有输出端并包括第一电路，所述第一电路包括沿用于传输所述kHz RF信号的路径设置的第一多个调谐元件。所述IMC还包括第二电路，所述第二电路具有用于传输所述MHzRF信号的第二多个调谐元件。所述第一和第二电路被耦合到所述输出端。所述IMC包括由所述第一多个调谐元件中的至少一个限定的UCC。所述系统包括耦合到所述IMC的RF传输线和包括连接到所述RF传输线的电极的等离子体室。所述UCC沿着所述第一电路的所述路径串联设置以限定电容，从而调节由所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布。
在一实施方式中，描述了一种方法。所述方法包括控制UCC的特性以实现蚀刻速率的径向均匀性。所述UCC是第一电路的一部分，所述第一电路包括第一多个调谐元件。所述第一多个调谐元件包括剩余调谐元件。所述第一电路具有耦合到kHz RF发生器的输入端。所述第一电路具有被耦合到具有第二多个调谐元件的第二电路的输出端。所述第二电路具有耦合到MHz RF发生器的输入端。所述第一和第二电路的所述输出端被耦合到RF传输线的输入端。所述RF传输线的输出端被耦合到所述等离子体室的电极。所述方法还包括在控制所述均匀性控制电路的所述特性之后调节所述第一电路的所述剩余调谐元件的特性。调节所述剩余调谐元件的所述特性的操作被执行以提供与通过所述第二电路传输的MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现预先确定的功率电平以被输送到所述等离子体室的所述电极。
本文所述的系统和方法的各种实施方式的一些优点包括在IMC内提供用于控制一个或多个参数的UCC。例如，UCC的电容器的电容被设置以实现径向等离子体均匀性，例如，径向蚀刻速率等。此外，设置电容以便输送预定量的功率到等离子体室中的电极并且实现与通过IMC的电路的高频RF信号(例如，兆赫(MHz)RF信号等)的隔离的量。此外，在一个实施方式中，其他参数(例如，RF杆电势、离子能量等)都通过设置电容来实现。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种阻抗匹配电路，其包括：
第一电路，其包括沿路径限定的第一多个调谐元件，所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端，其中所述第一电路被耦合到输出端；
第二电路，其具有第二多个调谐元件，其中所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，并被耦合到所述输出端；
其中所述第一和第二电路的所述输出端被耦合到RF传输线的输入端，所述RF传输线耦合到用于处理半导体衬底的等离子体室的电极，以及
均匀性控制电路，其由所述第一电路的所述多个调谐元件中的至少一个限定，其中所述均匀性控制电路沿所述第一电路的所述路径串联连接以限定电容，所述电容至少部分地影响通过所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布，其中所述电容的改变导致所述径向均匀性分布的调整，其中所述kHz RF发生器被配置成在50kHz到低于1000kHz的范围内操作。
2.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容的所述改变导致在所述RF传输线处的RF杆电势的调整，同时导致所述径向均匀性分布的所述调整。
3.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容被限定为提供与通过所述第二电路传输的MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现被输送到所述等离子体室的所述电极的预先确定的功率电平。
4.根据条款3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路经由RF电缆被耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量和所述预先确定的功率电平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
5.根据条款3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器被用来计算经由所述第一电路传输的kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
6.根据条款3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路经由RF电缆耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器用于计算经由所述第一电路传输的所述kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
7.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容由一个或多个电容器限定。
8.根据条款7所述的阻抗匹配电路，其中所述电容通过将所述一个或多个电容器用一个或多个替换电容器更换来调整。
9.根据条款7所述的阻抗匹配电路，其中所述电容通过动态改变所述电容器中的一个或多个的可变控制来调整。
10.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路包括一个或多个串联电路元件和一个或多个并联电路元件，其中所述第二电路包括一个或多个串联电路元件和一个或多个并联电路元件，其中所述均匀性控制电路与所述第一电路的所述一个或多个串联电路元件串联耦合，其中所述均匀性控制电路不是并联电路元件。
11.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述均匀性控制电路包括一个或多个电容器，所述一个或多个电容器具有600皮法到15000皮法范围内的电容。
12.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述均匀性控制电路包括可变电容器，所述电容由主机系统经由致动器控制。
13.根据条款1所述的阻抗匹配电路，其中所述均匀性控制电路包括固定电容器。
14.根据条款1所述的阻抗匹配电路，
其中所述等离子体室的所述电极被配置成耦合到测量电极，其中所述测量电极被配置成产生表示晶片直流(DC)偏置的信号，其中所述晶片DC偏置被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述等离子体室的所述电极经由射频(RF)传输线被耦合到所述阻抗匹配电路，其中所述RF传输线被配置为耦合到电压传感器，其中所述电压传感器被配置为测量所述RF传输线的RF杆电势，其中所述RF杆电势被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述等离子体室被配置成去除沉积在晶片上的材料，其中去除所述材料的去除速率是使用光学厚度测量装置和主机系统来测量的，其中所述去除速率被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述等离子体室被配置成接收探针，所述探针用于在等离子体室中收集离子电流以产生电信号，其中所述探针被配置成连接到用于从所述电信号测量电流的量的电流传感器，其中所述主机系统被配置成从所述电流的量测量离子饱和电流密度，其中所述离子饱和电流密度被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
15.一种系统，其包括：
千赫(kHz)射频(RF)发生器，其用于产生和供给kHz RF信号，其中所述kHz RF发生器被配置为在50kHz到低于1000kHz的范围内操作；
兆赫(MHz)RF发生器，其用于产生和供给MHz RF信号；
第一RF电缆，其连接到kHz RF发生器的输出端，以接收所述kHz RF信号；
第二RF电缆，其连接到MHz RF发生器的输出端，以接收所述MHz RF信号；
阻抗匹配电路，其经由所述第一RF电缆被耦合到所述kHz RF发生器，其中所述阻抗匹配电路经由所述第二RF电缆被耦合到所述MHz RF发生器，其中所述阻抗匹配电路具有输出端并包括：
第一电路，其包括沿用于传输所述kHz RF信号的路径设置的第一多个调谐元件；
第二电路，其具有用于传输所述MHz RF信号的第二多个调谐元件，其中所述第一和第二电路被耦合到所述输出端；以及
均匀性控制电路，其由所述第一多个调谐元件中的至少一个限定，
RF传输线，其耦合到所述阻抗匹配电路；
等离子体室，其包括电极，其中所述电极连接到所述RF传输线，
其中所述均匀性控制电路沿着所述第一电路的所述路径串联设置以限定电容，从而调节由所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布。
16.根据条款15所述的系统，其中所述电容被限定为提供与所述MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现通过所述kHz RF发生器输送到所述等离子体室的所述电极的预先确定的功率电平。
17.根据条款16所述的系统，其中所述第一电路经由RF电缆被耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量和所述输送的预先确定的功率电平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
18.根据条款16所述的系统，其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器被用来计算经由所述第一电路传输的所述kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
19.根据条款16所述的系统，
其中所述第一电路经由RF电缆被耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量和所述输送的预先确定的功率电平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器用于计算经由所述第一电路传输的所述kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
20.根据条款15所述的系统，其中所述第一电路包括一个或多个串联电路元件和一个或多个并联电路元件，其中所述第二电路包括一个或多个串联电路元件和一个或多个并联电路元件，其中所述均匀性控制电路与所述第一电路的所述一个或多个串联电路元件串联耦合，其中所述均匀性控制电路不是并联电路元件。
21.根据条款15所述的系统，其中所述均匀性控制电路包括一个或多个电容器，所述一个或多个电容器具有在600皮法到15000皮法范围内的电容。
22.根据条款15所述的系统，其中所述均匀性控制电路包括可变电容器，其中所述电容通过主机系统经由致动器控制。
23.根据条款15所述的系统，其中所述均匀性控制电路包括固定电容器。
24.一种方法，其包括：
控制均匀性控制电路的特性以实现蚀刻速率的径向均匀性，其中所述均匀性控制电路是第一电路的一部分，其中所述第一电路包括第一多个调谐元件，其中所述第一多个调谐元件包括剩余调谐元件，其中所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端，其中所述第一电路具有被耦合到具有第二多个调谐元件的第二电路的输出端，其中所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，其中所述第一和第二电路的所述输出端被耦合到RF传输线的输入端，其中所述RF传输线的输出端被耦合到所述等离子体室的电极，
在控制所述均匀性控制电路的所述特性之后，调节所述第一电路的所述剩余调谐元件的特性，其中调节所述剩余调谐元件的所述特性被执行以提供与通过所述第二电路输送的MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现预先确定的功率电平以被输送到所述等离子体室的所述电极。
25.根据条款24所述的方法，其还包括进一步控制所述均匀性控制电路的所述特性，以提供与通过所述第二电路传输的所述MHz RF信号的预先确定的隔离水平并实现输送到所述等离子体室的所述电极的预先确定的功率电平，其中所述进一步控制是与调节所述剩余调谐元件的所述特性同时执行的。
26.根据条款24所述的方法，其中所述均匀性控制电路具有电容，所述方法还包括：
计算经由所述第一电路输送到所述等离子体室的功率的量，其中控制所述均匀性控制电路的所述电容和调节所述剩余调谐元件的所述特性被执行，以便所计算出的被输送的所述功率的量和所述预先确定的功率电平之间存在匹配；以及
使用耦合到所述第一电路的功率传感器和耦合到所述第二电路的功率传感器来计算与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中控制所述均匀性控制电路的所述电容和调节所述剩余调谐元件的所述特性被执行，以便所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平之间存在匹配。
其它方面将从以下的详细描述并结合附图而变得显而易见。
附图说明
实施方式可通过参照以下描述并结合附图来最好地理解。
图1A是等离子体系统的实施方式的图，用于说明对阻抗匹配电路(IMC)内的均匀性控制电路(UCC)的控制。
图1B是等离子体处理系统的一个实施方式的图，说明了UCC在图1A的IMC内的位置。
图2A是IMC的实施方式的图，这是图1A的IMC的一个示例。
图2B-1是说明UCC的实施方式的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图2A的IMC的一个示例。
图2B-2是说明UCC的实施方式的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图2A的IMC的另一个示例。
图3A是与图1A的系统的射频(RF)发生器一起使用的IMC的实施方式的示意图。
图3B是说明UCC的实施方式的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图3A的IMC的一个示例。
图4A是IMC的实施方式的示意图，说明与图2A的IMC的电路内的UCC的位置相比，IMC的电路内的UCC的位置变化。
图4B是说明UCC的实施例的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图4A的IMC的一个示例。
图4C是说明UCC的实施例的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图4A的IMC的一个示例。
图4D是说明UCC的实施例的IMC的实施方式的电路图，该IMC是图4A的IMC的一个示例。
图4E是说明UCC的实施方式的IMC的实施例的电路图，该IMC是图4A的IMC的一个示例。
图5是IMC的实施方式的示意图，进一步说明与图4A的电路内的UCC的位置以及图2A的电路内的UCC的位置相比，IMC的UCC的位置变化。
图6是在多个状态下操作的RF发生器的实施方式的图。
图7是在连续波单个状态下操作的RF发生器的实施方式的图。
图8A是等离子体系统的实施方式的方框图，说明使用DC偏置电压传感器和电极来测量晶片DC偏置以及使用UCC的电容来修改晶片DC偏置。
图8B是等离子体系统的实施方式的图，用于说明使用RF杆电势来控制UCC的电容。
图8C是等离子体系统的实施方式的图，用以说明使用UCC的电容来调整或设置去除速率。
图8D是等离子体系统的实施方式的方框图，以说明使用离子饱和电流密度来控制UCC的电容。
图8E是等离子体系统的实施方式的方框图，用以说明使用UCC来控制由x1千赫(kHz)RF发生器输送的功率。
图8F是等离子体系统的实施方式的方框图，用以说明使用UCC来控制在IMC内经由一电路传输的RF信号与在IMC内经由另一电路传输的RF信号的隔离的量。
图9是说明对于由x1kHz RF发生器产生的RF信号的不同量的功率，晶片DC偏置和UCC的电容之间关系的曲线图的实施方式。
图10A是说明在由x1kHz RF发生器产生的RF信号的状态S0期间，RF杆的电势随着UCC的电容的增加而变化的曲线图的实施方式。
图10B是在由x1kHz RF发生器产生的RF信号的状态S0期间图10A的曲线图的放大的实施方式。
图10C是在由x1kHz RF发生器产生的RF信号的状态S1期间图10A的曲线图的放大的实施方式。
图10D是说明在RF传输线上的一点处的RF杆电势随时间变化的曲线图的实施方式。
图10E是显示图10D的RF杆电势与当UCC的电容被改变时的RF杆电势之间的比较的曲线图的实施方式。
图10F是显示图10D的RF杆电势和图10E的RF杆电势之间的比较的曲线图的实施方式。
图11是说明在RF传输线的RF杆电势随着UCC的电容的增大而增大的曲线图的图。
图12是说明当x1kHz RF发生器产生连续波信号时通过控制UCC的电容来控制在等离子体室中的中心区域的氧化物蚀刻速率的曲线图的实施方式。
图13A是说明蚀刻速率随着UCC的电容的改变而改变的示意图的实施方式。
图13B是图13A的曲线图的归一化版本。
具体实施方式
下面的实施方式描述了用于在阻抗匹配电路内使用均匀性控制电路的系统和方法。显而易见，本实施方式可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他实例中，公知的处理操作未被详细描述以免不必要地模糊本实施方式。
提供了用于同时实现一个或多个参数的均匀性控制电路(UCC)。例如，UCC的特性被手动改变或通过致动器改变以实现等离子体的径向均匀性，例如，蚀刻速率的径向均匀性，等。此外，改变特性以同时实现与邻近UCC的正在传输的高频信号(例如，MHz信号等)隔离的所需量。此外，改变该特性以同时实现从kHz RF发生器输送的功率的所需量。UCC位于阻抗匹配电路(IMC)的电路内并且kHz RF发生器被连接到IMC的电路以提供kHz RF信号到该电路。
此外，在一个实施方式中，通过改变UCC的特征来实现其他参数，例如，离子能量的所需量、RF杆电势的所需量、离子饱和电流的所需量等。
图1A是等离子体系统100的实施方式的图，用于说明对阻抗匹配电路(IMC)104内的均匀性控制电路(UCC)103的控制。系统100包括x1千赫(kHz)射频(RF)发生器、x兆赫(MHz)RF发生器、和y MHz RF发生器。举例而言，x1kHz RF发生器产生具有在50kHz到1MHz之间的频率范围内(例如，从并包括50kHz至1MHz等)的RF信号。举另一示例而言，x1kHz RF发生器产生具有在360kHz到440kHz之间的频率范围内的RF信号。举另一示例而言，x1kHz RF发生器产生具有在340kHz到440KHz之间的频率范围内的RF信号。举又一示例而言，x1kHzRF发生器产生具有介于50kHz和999kHz之间的范围内的频率的RF信号。作为另一实例，yMHz RF发生器产生具有介于57MHz和63MHz之间的频率范围内的RF信号。
x MHz RF发生器产生具有比x1kHz RF发生器产生的RF信号的频率高的频率的RF信号，并且y MHz RF发生器产生具有比x MHz RF发生器产生的RF信号的频率高的频率的RF信号。例如，x MHz RF发生器产生具有在27MHz±10％的范围内的频率的RF信号，而y MHzRF发生器产生在60MHz±10％的范围内的频率的RF信号。举又一示例而言，x MHz RF发生器产生在2MHz±10％的范围内的频率的RF信号，而y MHz RF发生器产生在27MHz±10％的范围内的频率的RF信号。举另一示例而言，x MHz RF发生器产生在2MHz±10％的范围内的频率的RF信号，而y MHz RF发生器产生在60MHz±10％的范围内的频率的RF信号。
应当注意的是，x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器产生不同的RF功率电平。例如，当x1kHz RF发生器产生具有15千瓦(kW)功率的RF信号时，y MHz RF发生器产生具有6kW功率的RF信号。举另一个示例而言，当x1kHz RF发生器产生具有21kW功率的RF信号时，y MHzRF发生器产生具有6kW功率的RF信号。举又一个示例而言，当x1kHz RF发生器产生具有21kW功率的RF信号时，y MHz RF发生器产生具有8kW功率的RF信号。
IMC 104的一个输入端通过RF电缆112A连接到x1kHz RF发生器的输出端，IMC 104的另一个输入端经由另一RF电缆112B连接到x MHz RF发生器的输出端，并且IMC 104的又一个输入端经由另一RF电缆112C连接到y MHz RF发生器的输出端。此外，IMC 104的输出端被耦合到RF传输线106。例如，IMC 104的输出端通过RF带连接到所述RF传输线106。RF传输线106包括由绝缘体包围的RF杆。
RF传输线106连接到等离子体室110的卡盘108。举例而言，所述卡盘108包括下电极和相对于下电极(例如，在下电极的上面，等等)放置的陶瓷层。举另一示例而言，所述卡盘108包括下电极、陶瓷层和相对于下电极(例如，在下电极的下面，等等)放置的设施板。所述卡盘108的所述下电极由金属(例如，阳极氧化铝、铝合金等)制成。
等离子体室110进一步包括上电极115。上电极115由导电材料(例如，铝、铝合金、低电阻率硅等)制成。上电极115位于卡盘108的下电极的对面并且面向卡盘108的下电极。上电极115是接地的，例如，耦合到参考电压、耦合到零电压、耦合到负电压等。衬底120被放置在卡盘108的顶表面122上以进行处理，例如，在衬底120上沉积材料，或清洗衬底120，或从衬底120蚀刻沉积层，或掺杂衬底120，或溅射衬底120，或这些的组合。
主机系统(例如，计算机、控制器、处理器、耦合到存储器装置的处理器等)连接到x1kHz RF发生器、x MHz RF发生器和y MHz RF发生器的输入端以提供配方控制信号(例如，包括功率电平的信号、包括频率电平的信号等)到x1kHz、x MHz和y MHz RF发生器中的每一个。主机系统的其他的示例包括中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。存储装置的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘、易失性存储器、非易失性存储器、存储磁盘的冗余阵列、闪存、等等。
主机系统经由电缆耦合到致动器109。致动器109包括机械部件，例如，发动机、连接到发动机的串联的一个或多个轴、连接到轴的齿轮机构、以及连接到齿轮机构的串联的一个或多个轴。连接到齿轮机构的一个或多个轴在相对端也连接到UCC 103的板等。发动机的转子旋转以使连接到发动机的一个或多个轴旋转，以进一步旋转齿轮机构，从而进一步旋转连接到齿轮机构的一个或多个轴以旋转UCC 103的板。在一些实施方式中，电容器的板在本文中被称作可变控制。板的旋转改变了UCC 103的板之间的重叠面积以改变UCC 103的电容。致动器109的机械部件的另一实例包括发动机、以及连接到发动机的串联的一个或多个轴。所述一个或多个轴也连接到UCC 103的板。发动机的转子旋转以使连接到发动机的一个或多个轴旋转以旋转UCC 103的板。所述板的旋转进一步改变UCC 103的板之间的重叠面积以改变UCC 103的电容。
一旦接收到配方控制信号，每个RF发生器产生具有频率和功率电平的RF信号。例如，x1kHz RF发生器包括数字信号处理器(DSP)，其在接收到配方控制信号时控制驱动器(例如，一个或多个晶体管等)以驱动RF电源(例如，RF振荡器、RF功率源等)，所述RF电源在x1kHz RF发生器的输出端产生RF信号，并且所述RF信号具有功率电平和频率电平，所述功率电平和频率电平两者都包含在配方控制信号中。x1kHz RF发生器产生具有x1kHz频率的RF信号，x MHz RF发生器产生具有x MHz频率的RF信号，并且y MHz RF发生器产生具有yMHz频率的RF信号。
IMC 104经由RF电缆112A、112B和112C从x1kHz、x MHz和y MHz RF发生器接收RF信号，并将连接到IMC 104的输出端的负载的阻抗与连接到IMC 104的一个或多个输入端的源的阻抗相匹配以产生修正的RF信号114。源的实例包括x1kHz、x MHz、和y MHz RF发生器以及将RF发生器耦合到IMC 104的RF电缆112A、112B、和112C。负载的实例包括RF传输线106和等离子体室110。修正的RF信号114由IMC 104经由RF传输线106提供到卡盘108。
当修正的RF信号114被从IMC 104供给到卡盘108时，工艺气体(例如，含氧气体、含氟气体、含碳和氟的气体等)通过上电极115的气体入口在上电极115和卡盘108之间供给。含氧气体的例子包括氧气，而含氟气体的例子包括四氟甲烷(CF4)、六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)、C4F6气体、C4F3气体、C3F8气体等。当工艺气体和修正的RF信号114两者都被供给到等离子体室110时，等离子体产生或保持在等离子体室110内以处理衬底120。
在衬底120的处理过程中，主机系统发送指令信号到致动器109以旋转致动器109。致动器109的旋转改变了UCC 103的电容。举例而言，改变UCC 103的电容以将该电容设置在600皮法到15000皮法之间。举另一示例而言，改变UCC 103的电容以将该电容设置在800皮法到12000皮法之间。举又一示例而言，改变UCC 103的电容以将该电容设置在1000皮法到10000皮法之间。UCC 103的电容的改变被用来控制或设置一个或多个参数，例如，IMC 104两个相邻设置的电路之间的隔离、由x1kHz RF发生器输送的功率，RF传输线106的RF杆电势、在衬底120处的晶片直流(DC)偏置、等离子体的离子能量、离子饱和电流密度、蚀刻衬底120的蚀刻速率等。所述一个或多个参数在2015年3月2日提交的名称为“ImpedanceMatching Circuit for Operation with a Kilohertz RF Generator and a MegahertzRF Generator to Control Plasma Processes”的美国专利申请No.14/636,007中被描述，其通过引用被全部并入本文。
在一个实施方式中，等离子体系统100包括任何其它数目的RF发生器。例如，等离子体系统100包括x1kHz和x MHz RF发生器而不包括y MHz RF发生器。举另一示例而言，等离子体系统100包括x1kHz和y MHz RF发生器而不包括x MHz RF发生器。
在一实施方式中，不是将RF传输线106连接到卡盘108，而是将RF传输线106连接到上电极115并且将卡盘108的下电极接地。
在一个实施方式中，所述源随着连接到IMC 104的发生器数目的变化而改变。例如，当x1kHz和x MHz RF发生器经由RF电缆112A和112B连接到IMC 104时，源是x1kHz RF发生器、x MHz RF发生器、将x1kHz RF发生器连接到IMC 104的RF电缆112A，以及将x MHz RF发生器连接到IMC 104的RF电缆112B。举另一示例而言，当x1kHz和y MHz RF发生器经由RF电缆112A和112C连接到IMC 104时，源是x1kHz RF发生器、y MHz RF发生器，将x1kHz RF发生器连接到IMC 104的RF电缆112A、以及将y MHz RF发生器连接到IMC 104的RF电缆112C。
图1B是等离子体处理系统150的一实施方式的图，以说明UCC 103在IMC 104内的位置。IMC 104包括电路的多个调谐元件152，并包括电路的另外的多个调谐元件154。UCC103沿着路径153串联连接到一个或多个调谐元件152。调谐元件152沿着路径153连接并且UCC 103是调谐元件152中的一个。所述路径153位于端1和3之间。例如，路径153被连接到端1并且还连接到端3，端3是IMC 104的输出端。端1被连接到x1kHz RF发生器，并且端3被连接到所述RF传输线106。此外，IMC 104包括多个调谐元件154。调谐元件154沿着路径155连接。所述路径155被连接到端2并被连接到端3。端2被连接到x MHz RF发生器。
在一个实施方式中，代替x MHz RF发生器，y MHz RF发生器在图1B的等离子体处理系统150中使用。图2A是IMC 200的实施方式的图，IMC 200是IMC 104(图1A)的一个示例。IMC 200包括电路202A和电路202B。电路202B与电路202A相邻设置。电路202A包括并联电路元件204A、串联电路元件204B、并联电路元件204C、串联电路元件204D、并联电路元件204E、UCC 103、和串联电路元件204F。
UCC 103位于串联电路元件204F和并联电路元件204E之间。例如，UCC 103的一个节点连接到并联电路元件204E并且UCC 103的另一个节点连接到串联电路元件204F。另外，UCC 103位于串联电路元件204D和204F之间。例如，被连接到并联电路元件204E的UCC 103的节点还被连接到串联电路元件204D并且UCC 103的另一个节点被连接到串联电路元件204F。作为另一实例，UCC 103串联连接到串联电路元件204F、串联电路元件204D、和串联电路元件204B。UCC 103不是接地的并联电路元件。
此外，所述电路202B包括并联电路元件204G和串联电路元件204H。串联电路元件的实例包括一个或多个电感器、或一个或多个电容器、或它们的组合。并联电路元件的实例包括一个或多个电感器、或一个或多个电容器、或它们的组合。每个并联电路元件接地。本文的每个串联电路元件或并联电路元件或UCC 103有时被称作调谐元件。
电路202A在其输入端(例如，串联电路元件204B的输入端、端E1等)经由RF电缆212A被连接到x1kHz RF发生器的输出端(图1A)。此外，电路202B在其输入端(例如，端E2、串联电路元件204H和并联电路元件204G的输入端等)经由RF电缆212C被连接到y MHz RF发生器的输出端。
电路(例如，电路202A、电路202B等)的调谐元件充当减弱效果(例如，阻挡串扰，阻挡电场，阻挡磁场等)的阻挡组件，这是通过在相邻的电路中传输RF信号产生的。例如，串联电路元件204B和204D、均匀性控制电路103、串联电路元件204F、和并联电路元件204A、204C和204E减弱经由电路202B传输的MHz RF信号的效果。通过电路(例如，电路202A、电路202B等)传输的RF信号的一个示例包括通过耦合到该电路的RF发生器产生并从连接到该电路的RF发生器接收的供给信号(supplied signal)。通过电路(例如，电路202A、电路202B等)传输的RF信号的另一个示例包括从等离子体室110(图1A)、通过RF传输线106(图1A)和电路朝向耦合到该电路的RF发生器反射的反射信号。
在一个实施方式中，并联电路元件产生低电阻路径以允许电流流通至接地连接件。例如，并联电路元件204C为通过电路202A传输的RF信号的电流形成接地的低电阻路径。电路202A和202B在端E3处被连接到RF传输线106。
电路202A接收由x1kHz RF发生器产生和供给的RF信号，而电路202B接收由y MHzRF发生器产生和供给的RF信号。电路202A隔离经由电路202B发送到端E3的RF信号的效果。从x1kHz RF发生器接收的RF信号经由串联电路元件204B和204D、UCC 103、和串联电路元件204F被发送至端E3。另外，从y MHz RF发生器接收的RF信号经由串联电路元件204H被发送到端E3。在如上所述的供给RF信号的效果彼此隔离之后，经由电路202A和202B在端E3处接收的信号在端E3处被组合(例如，相加等)并且IMC 200将负载的阻抗与源的阻抗匹配以产生修正的RF信号114(图1A)。
此外，在等离子体产生或保持在等离子体室110(图1A)的时间期间，来自等离子体的功率以反射RF信号的形式经由RF传输线106朝向x1kHz和y MHz RF发生器被反射回来。所述反射RF信号在电路202A和202B之间的端E3处分开。从端E3接收并经由电路202A朝向x1kHz RF发生器反射回来的反射RF信号的一部分的功率与从端E3接收并经由电路202B朝向x MHz RF发生器反射回来的反射RF信号的一部分的功率隔离。
除了阻断经由电路202B传输的RF信号的效果，电路202A的调谐元件也有利于实现预先确定量的输送功率。例如，第一电路202A的调谐元件过滤掉从端E3接收并朝向x1kHzRF发生器反射回来的反射RF信号的所述部分的功率，以实现输送到等离子体室110的卡盘108的预先确定量的功率。由RF发生器输送的功率是由RF发生器产生和供给的功率与被反射朝向RF发生器的功率之差。
此外，除了提供与经由第二电路202B传输的MHz RF信号预定量的隔离和实现输送到卡盘108的预定量的功率，UCC 103还有助于实现一个或多个参数的一个或多个预先确定的值。例如，改变UCC 103的电容，以便实现蚀刻速率的均匀性。作为另一示例，改变UCC 103的电容，使得实现所希望的RF杆电势。
在一个实施方式中，最初，调整或设定UCC 103的电容，以便实现一个或多个参数的一个或多个预先确定的值。一旦实现了一个或多个参数中的一个或多个预先确定的值，电路202A的剩余调谐元件(例如，并联电路元件204A、串联电路元件204B、并联电路元件204C、串联电路元件204D、并联电路元件204E、和串联电路元件204F等)的特征(例如，电容、电感等)被调整或设定以提供与经由第二电路202B传输的MHz RF信号隔离的预定量，并实现由x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量。例如，属于剩余调谐元件之一的电容器的电容被手动改变或通过主机系统经由致动器(类似于致动器109)改变，以实现隔离的预定量并实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量。当用户将该电容器用另一个电容器替代时或当用户增加串联或并联到该电容器的另一电容器时，该电容器的电容被用户手动改变。作为另一示例，属于剩余调谐元件之一的电感器的电感被手动改变或通过主机系统经由致动器(类似于致动器109)改变，以实现隔离的预定量并实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量。当用户将该电感器用另一个电感器替换时或当用户增加串联或并联到该电感器的另一电感器时，该电感器的电感被用户手动改变。剩余调谐元件的特性被改变，从而以类似于下面描述的方式提供与经由第二电路202B传输的MHzRF信号隔离的预定量并实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量，在所述下面描述的方式中UCC 103的特性被改变以提供与经由第二电路202B传输的MHz RF信号隔离的预定量，并实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量。
在一个实施方式中，最初，UCC 103的电容被调整或设定以便实现一个或多个参数的一个或多个预先确定的值。一旦实现一个或多个参数的一个或多个预先确定的值，电路202A的调谐元件(例如，并联电路元件204A、串联电路元件204B、并联电路元件204C、UCC103、串联电路元件204D、并联电路元件204E、和串联电路元件204F等)的特性(例如，电容、电感等)被调整或设定以提供与经由第二电路202B传输的MHz RF信号的隔离的预定量并实现由x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量。
在一个实施方式中，电路202A的剩余调谐元件的特性被改变，以便实现与经由第二电路202B传输的MHz RF信号隔离的预定量的预定阈值内的隔离的量。此外，电路202A的剩余调谐元件的特性被改变，以便实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量的预定阈值内的输送的功率的量。
在一实施方式中，如本文中所使用的“传输”是在从RF发生器到RF传输线的发送方向或在从等离子体室和RF传输线到RF发生器的反射方向。
在一个实施方式中，电路202B被连接到x MHz RF发生器而不是被连接到y MHz RF发生器。
在一个实施方式中，并联电路元件不能用于控制蚀刻速率的均匀性。例如，并联电路元件的特性的变化对蚀刻速率的均匀性没有影响或影响很小。
在一个实施方式中，UCC 103不是连接到x MHz RF发生器的路径(例如，路径155(图1B)等)的一部分。例如，UCC 103不是电路202B的一部分。UCC 103在与x MHz RF发生器一起使用时不能长时间地存储电荷，而当UCC 103是连接到x1kHz RF发生器的路径153(图1B)的一部分时，UCC 103能够长时间地存储电荷。这样，当UCC 103集成到连接到x1kHz RF发生器的路径153内时，UCC 103被用来控制一个或多个参数。此外，当UCC 103是连接到xMHz RF发生器的路径的一部分时，UCC 103不能被用来控制蚀刻速率均匀性分布。同样，UCC103不是连接到y MHz RF发生器的路径的一部分。
图2B-1是说明UCC 272的实施方式的IMC 270的实施方式的电路图，IMC 270是IMC200(图2A)的一个示例。UCC 272是UCC 103(图2A)的一个示例。IMC 270包括电感器和电容器。例如，连接到x1kHz RF发生器的IMC 270的电路274A包括电容器CA、电感器LA、可变电容器VCB、电容器CC、电感器LB、电容器CD、电容器CE、电容器CF、和电感器LC。举另一示例而言，连接到y MHz RF发生器的IMC 270的电路274B包括电感器LD、可变电容器VCG、可变电容器VGH、和电感LE。
电容器CE和CF有固定电容。例如，电容器CE有3000pF的电容，而电容器CF有3000pF的电容。举另一示例而言，电容器CE具有A pF的电容并且电容器CF具有B pF的电容，其中A和B是大于零的整数。电容器CE和CF是UCC 272的部件。在实施方式中，电容器CE和CF的电容基于卡盘108的厚度被设置，例如，被选择等。
电容器CA是并联电路元件204A(图2A)的一个示例，电感器LA是串联电路元件204B(图2A)的一个示例，由电容器VCB和CC形成的并联电路是并联电路元件204C的一个示例，电感器LB是串联电路元件204D(图2A)的一个示例，电容器CD是并联电路元件204E的一个示例，并且电感器LC是串联电路元件204F(图2A)的一个示例。由电感器LD和电容器VCG形成的并联电路是并联电路元件204G(图2A)的一个示例，并且由电容器VCH和电感器LE形成的串联电路元件是串联电路元件202B(图2A)的一个示例。
电容器CE和CD中的一个或电容器CE和CF两者的电容被改变以实现(例如，设置等)组合电容。所述组合电容被设置以实现经由电路274A传输的RF信号与经由电路274B传输的RF信号隔离的预定量，同时实现从x1kHz RF发生器输送的功率的预定量并同时实现一个或多个参数的一个或多个预先确定的值。
在一个实施方式中，不是使用IMC的一个组件(例如，一个电容器、一个电感器等)，而是将多个组件彼此连接以实现组件的特性(例如，电容，电感等)。例如，代替电容器CF，多个电容器彼此并联或串联连接以实现电容器CF的电容。举另一示例而言，代替电容器CE，多个电容器彼此并联或串联连接以实现电容器CE的电容。
在一实施方式中，不是使用IMC的多个组件(例如，多个电容器、多个电感器等)，而是使用一个组件以实现多个组件的特性(例如，电容、电感等)。例如，代替电容器CE和CF，一个电容器被用来实现电容器CE和CF的组合电容
在实施方式中，不是如本文所指的可变电容器的电容器是固定电容器并且固定电容器的固定电容被手动改变，例如，当用户将所述固定电容器用具有固定电容的另一固定电容器取代时，等。
在一个实施方式中，不使用固定电容器CE，而使用可变电容器。在一个实施方式中，不使用固定电容器CF，而使用可变电容器。
在一个实施方式，代替电容器CA、CC和CD中的任何一个，使用可变电容器。此外，在一个实施方式中，代替任何可变电容器VCB、VCG和VCH中的任何一个，使用固定电容器。在一个实施方式中，代替固定电感器LA、LB、LC、LD和LE中的任何一个，使用可变电感器。
图2B-2是说明UCC 273的实施方式的IMC 271的实施方式的电路图。IMC 271是IMC200(图2A)的一个示例。IMC包括电路275，所述电路275进一步包括所述UCC 273。电路275类似于电路274A(图2B-1)，不同的是，所述电路275包括UCC 273。UCC 273是具有固定电容的电容器CCF。该电容器CCF串联地位于电感器LB和LC之间。例如，电感器LB的一个节点被连接到电容器CCF的一个节点并且电感器LC的一个节点被连接到电容器CCF的另一个节点。此外，电容器CCF位于并联电容器CD和电感器LC之间。例如，电容器CCF的一个节点连接到电容器CD的一个节点并且电容器CCF的另一节点连接到电感器LC的一个节点。
在一个实施方式中，代替固定电容器CCF，使用可变电容器。在一个实施方式中，代替固定电容器CCF，串联连接的多个电容器被使用。在一个实施方式中，代替固定电容器CCF，串联连接的多个可变电容器被使用。在一个实施方式中，代替固定电容器CCF，并联连接的多个可变电容器被使用。
图3A是与x1kHz、x MHz和y MHz RF发生器一起使用的IMC 300的实施方式的图。IMC 300类似于IMC 200(图2A)，不同的是，IMC 300包括电路202C。电路202C与电路202A相邻。例如，在电路202A和202C之间不存在电路(例如，电路202B等)。电路202C在IMC 300的输入端(例如，端E4等)处被连接到x MHz RF发生器的输出端。电路202C包括并联电路元件302A和串联电路元件302B。电路202C经由IMC300的端E3被连接到RF传输线106(图1A)。
由x MHz RF发生器产生的RF信号经由电路202C传输，并且在端E3处与经由电路202A和202B传输的RF信号结合。同样地，从等离子体室110(图1A)经由RF传输线106反射的RF信号在电路202A、202B和202C之间分开。被反射的RF信号的一部分经由端E4和电路202C朝向x MHz RF发生器传输。而且，通过调谐电路202A的调谐元件(例如，修改电路202A的调谐元件的特性等)，经由电路202C传输的RF信号的效果被减弱。
图3B是IMC 320的实施方式的电路图，IMC 320是图3A的IMC 300的一个例子。IMC320包括电路322A、电路322B、和电路322C。电路322A是电路202A(图3A)的一个示例，电路322B是电路202B(图3A)的一个示例，电路322C是电路202C(图3A)的一个示例。电路322A类似于图2B-1的电路274A，不同之处在于电路322A包括固定电容器CB而不包括图2B-1的可变电容器VCB。此外，电路322B类似于电路274B，不同之处在于电路322B包括固定电容器CG而不包括图2B-1的可变电容器VCG，并且包括固定电容器CH而不包括图2B-1的可变电容器VCH。
电路322C包括电感器LF、电容器CI、电容器CJ、和电感器LG。由电感器LF和电容器CI形成的并联电路是并联电路元件302A(图3A)的一个示例，并且由电容器CJ和电感器LG的组合形成的串联电路元件是串联电路元件302B(图3A)的一个示例。
在一个实施方式中，使用可变电容器代替固定电容器CB。另外，在本实施方式中，使用可变电容器代替固定电容器CI，并且使用可变电容器代替固定电容器CJ。
在一个实施方式中，使用可变电容器代替固定电容器CB。另外，在本实施方式中，可变电容器被使用来代替所述固定电容器的CG，并且使用可变电容器代替固定电容器CH。
在一个实施方式中，使用可变电容器代替电容器CA、CB、CC、CD、Cl、CJ、CG和CH中的任一个。在一个实施方式中，使用可变电感器代替电感器LA、LB、LC、LF、LG、LD和LE中的任一个。
图4A是IMC 400的实施方式的图，说明与图2A的电路202A内的UCC 103(图2A)的位置相比IMC 400的电路404内的UCC 103的位置变化。IMC 400包括电路404和电路202B。电路404在端E1处被连接到x1kHz RF发生器，并且电路202B在端E2处被连接到y MHz RF发生器。电路404和202B两者都在端E3处被连接到RF传输线106(图1A)，所述RF传输线106进一步连接到等离子体室110(图1A)。电路404包括并联电路元件406A、串联电路元件406B、并联电路元件406C、UCC 103、并联电路元件406D、和串联电路元件406E。电路404与电路202B相邻。
UCC 103连接在并联电路元件406C和并联电路元件406D之间。例如，UCC 103连接到并联电路元件406C的节点和并联电路元件406D的节点。UCC 103与串联电路元件406B和串联电路元件406E串联连接。另外，UCC 103连接在串联电路元件406B和串联电路元件406E之间。例如，UCC 103连接到串联电路元件406B的节点和串联电路元件406E的节点。此外，UCC 103连接在串联电路元件406B和并联电路元件406D之间并且在串联电路元件406E和并联电路元件406C之间。例如，UCC 103被连接到串联电路元件406E的节点和所述并联电路元件406C的节点。
电路404的UCC 103的电容被用户手动控制或者由主机系统(图1A)控制，以修改或设置一个或多个参数的一个或多个预先确定的值。另外，电路404的剩余调谐元件(例如，并联电路元件406A、串联电路元件406B、并联电路元件406C、并联电路元件406D、和/或串联电路元件406E等)的特性被用户手动控制或者由主机系统(图1A)改变，以实现经由电路404传输的RF信号与经由电路202B传输的RF信号隔离的预定量。经由电路404传输的RF信号的一个示例包括由x1kHz RF发生器产生并从x1kHz RF发生器发送，并经由电路404发送到端E3，以进一步经由RF传输线106(图1A)发送到等离子体室110(图1A)的RF信号。经由电路404传输的RF信号的另一示例包括从等离子体室110内的等离子体反射经由RF传输线106和电路404到达端E1并进一步经由RF电缆112A(图1A)到达x1kHz RF发生器的RF信号。此外，电路404的剩余调谐元件的特性被改变以实现由x1kHz RF发生器输送的功率的预定量。剩余调谐元件的特性在UCC 103的特性改变期间的同时或在UCC 103的特性改变之后被改变。
在一个实施方式中，电路404的剩余调谐元件的特性被改变，使得实现与经由第二电路202B传输的MHz RF信号的隔离的预定量的预定阈值内的隔离的量。此外，电路404的剩余调谐元件的特性被改变，使得实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量的预定阈值之内的输送的功率的量。
图4B是说明UCC的实施例的IMC 410的实施方式的电路图，IMC 410是IMC 400(图4A)的一个例子。IMC 410包括电路412，所述电路412是电路404(图4A)的一个示例。电路412包括电容器C1、电感器L1、电容器C2、电容器C3、电容器C4和电感器L2。电容器C3是UCC 403，所述UCC 403是UCC 103(图4A)的一个示例。电容器C3的电容是固定的，例如，其电容能由用户手动改变而不能由主机系统和致动器109(图1A)等改变。
电容器C1是并联电路元件406A(图4A)的一个示例，电感器L1是串联电路元件406B(图4A)的一个示例，电容器C2是并联电路元件406C(图4A)的一个示例，电容器C4是并联电路元件406D(图4A)的一个示例，而电感器L2是串联电路元件406E(图4A)的一个示例。
在一个实施方式中，不使用电容器C3，而使用串联的多个电容器或使用并联的多个电容器来形成UCC 403。
在一个实施方式中，使用可变电容器代替固定电容器C1、C2和C4中的任一个。在一个实施方式中，使用可变电感器代替固定电感器L1和L2中的任一个。
图4C是说明UCC的实施例的IMC 420的实施方式的电路图，该IMC 420是IMC 400(图4A)的一个示例。IMC 420在结构上类似于IMC 410，不同的是IMC 420包括可变电容器VC3，所述可变电容器VC3是UCC 424。UCC 424是UCC 103(图4A)的一个示例。可变电容器VC3具有通过所述主机系统经由致动器109改变的电容。
在一个实施方式中，代替可变电容器VC3，多个可变电容器彼此串联或并联连接以形成UCC 424。
图4D是说明UCC的实施例的IMC 430的实施方式的电路图，IMC 430是IMC 400(图4A)的一个示例。IMC 430包括电路432和电路322B。IMC 430在结构上类似于IMC 410(图4B)，不同的是，IMC 430包括两个电容器C31和C32，其是UCC 434。UCC 434是UCC 103(图4A)的一个示例。电容器C31和C32彼此并联耦合并且是固定的，例如，具有固定的电容，等等。在一实施方式中，每个电容器C31和C32具有相同的电容。在一实施方式中，电容器C31和C32具有不同的电容。
图4E是说明UCC的实施例的IMC 440的实施方式的电路图，IMC 440是IMC 400(图4A)的一个例子。IMC 440包括电路442和电路322B。IMC 440类似于IMC 430(图4D)，不同的是，IMC 440的UCC 444包括与电容器C32并联的可变电容器VC31。UCC 444是UCC 103(图4A)的一个示例。可变电容器VC31的电容由主机系统通过致动器109被调整或设置以进一步调整或设置一个或多个参数中的一个或多个值。
在一个实施方式中，在UCC 444内使用可变电容器代替固定电容器C32。
在一个实施方式中，代替固定电容器C32，任何数目的固定电容器彼此串联或并联地相互耦合。在一个实施方式中，代替可变电容器VC31，任何数目的可变电容器彼此串联或并联地相互耦合。
图5是IMC 500的实施方式的示意图，进一步说明了与图4A的电路404内的UCC 103(图4A)的位置以及图2A的电路202A内的UCC 103(图2A)的位置相比IMC 500的UCC 103的位置变化。IMC 500包括电路504和电路202B。电路504包括并联电路元件506A、UCC 103、并联电路元件506B、串联电路元件506C、并联电路元件506E、和串联电路元件506F。电路504与电路202B相邻。电路504连接在端E1和E3之间。
UCC 103位于并联电路元件506A和并联电路元件506B之间。例如，UCC 103被连接到并联电路元件506A的节点和并联电路元件506B的节点。此外，UCC 103连接在串联电路元件506C和并联电路元件506A之间。例如，UCC 103被连接到串联电路元件506C的节点和并联电路元件506A的节点。UCC 103与串联电路元件506C串联连接并与端E1连接。
在实施方式中，UCC 103包括一个或多个固定电容器，例如，彼此串联耦合的两个或两个以上的电容器、彼此并联耦合的两个或两个以上的电容器等。在一个实施方式中，UCC 103包括一个或多个可变电容器，例如，彼此串联耦合的两个或两个以上的可变电容器、彼此并联耦合的两个或两个以上的可变电容器等。
在一个实施方式中，UCC 103包括固定电容器和可变电容器。固定电容器与可变电容器并联耦合。在一个实施方式中，固定电容器与可变电容器串联耦合。在一个实施方式中，使用任何数量的彼此串联或并联耦合的固定电容器代替固定电容器。在一个实施方式中，使用任何数量的彼此串联或并联耦合的可变电容器代替可变电容器。
UCC 103的电容被手动或通过主机控制器经由致动器109调整或设定，以设置一个或多个参数的一个或多个值。此外，在调整或设置UCC 103的电容的同时，电路504的剩余调谐元件(如并联电路元件506A、并联电路元件506B、串联电路元件506C、并联电路元件506E、和串联电路元件506F，等等)中的一个或多个的特性被调整以实现与经由电路202B传输的RF信号隔离的预定量，并实现由x1kHz RF发生器输送的功率的预定量。
在一个实施方式中，在调节或设置UCC 103的电容之后，电路504的剩余调谐元件中的一个或多个的特性被调整，以实现与经由电路202B传输的RF信号隔离的预定量，并实现由x1kHz RF发生器输送的功率的预定量。
在实施方式中，电路504的剩余调谐元件的特性被改变，使得实现与经由第二电路202B传输的MHz RF信号的隔离的预定量的预定阈值内的隔离的量。此外，电路504的剩余调谐元件的特性被改变，使得实现从x1kHz RF发生器输送到卡盘108的功率的预定量的预定阈值之内的输送的功率的量。
图6是在多个状态(例如，状态S1、状态S0等)下操作的RF发生器600的实施方式的图。RF发生器600包括DSP 612、用于状态S1的功率控制器PWRS1、用于状态S0的功率控制器PWRS0、用于状态S1的自动频率调谐器AFTS1，以及用于状态S0的自动频率调谐器AFTS0。RF发生器600是x1kHz RF发生器、x MHz RF发生器和y MHz RF发生器中的任一个的示例。主机系统的处理器通过主机系统的通信设备、将DSP 612连接到主机系统的电缆、以及RF发生器600的通信设备向DSP 612提供用于状态S1和S0的功率电平和计时。在一个实施方式中，通信设备是串行接口、并行接口、通用串行总线(USB)接口或网络接口控制器等。
DSP 612从RF发生器600的通信设备接收用于状态S1和S0的功率电平和计时，并确定用于状态S0的功率电平和计时以及用于状态S1的功率电平和计时。例如，DSP 612将用于状态S0的功率电平和计时与用于状态S1的功率电平和计时区分开来。
在状态S1期间，DSP 612将用于状态S1的功率电平和计时发送到RF发生器600的功率控制器PWRS1。此外，在状态S0期间，DSP 612将用于状态S0的功率电平和计时发送到RF发生器600的功率控制器PWRS0。每个功率控制器PWRS1和PWRS0例如经由晶体管，一个或多个晶体管等来驱动RF发生器600的RF电源614。例如，功率控制器PWRS1在状态S1期间通过向RF电源614提供用于状态S1的功率电平和计时来驱动RF电源614，并且功率控制器PWRS0在状态S0期间通过向RF电源614提供用于状态S0的功率电平和计时来驱动RF电源614。RF电源614在状态S1和S0期间被驱动以产生在状态S1和S0之间(例如，两个功率电平之间，等)切换的RF脉冲信号。RF脉冲信号经由连接到RF发生器600的输出端的RF电缆被发送到IMC 104(图1A)。应当指出，在一个实施方式中，状态S0和S1是被提供给DSP 612的时钟信号。例如，主机系统向DSP 612提供具有状态S1和S0的时钟信号。
在一个实施方式中，包含在用于状态S0的功率电平内的所有功率量低于包含在用于状态S1的功率电平内的功率量。例如，状态S1是高状态而状态S0是低状态。作为另一示例，状态S1是由比特1等标识的状态1，例如，高状态，状态S0是由比特0等标识的状态0，例如，低状态。
在一个实施方式中，RF发生器600被修改以在两个以上的状态(例如，三个状态、四个状态等)下操作。
在一个实施方式中，在状态S0期间，在衬底120(图1A)上主要进行沉积操作，而在状态S1期间，在衬底120上主要进行蚀刻操作。
图7是在单个状态(例如，状态S等)下操作的RF发生器700的实施方式的图。RF发生器700包括DSP 702、功率控制器PWRS、和自动频率调谐器(AFT)AFTS。RF发生器700是x1kHzRF发生器、x MHz RF发生器和y MHz RF发生器中的任一个的示例。主机系统的处理器经由主机系统的通信设备和RF发生器700的通信设备向DSP 702提供功率电平。DSP702接收用于状态S的功率电平，并确定与状态S相关的功率电平.
DSP 702发送功率电平到RF发生器700的功率控制器PWRS。功率控制器PWRS例如经由晶体管，一个或多个晶体管等驱动RF发生器700的RF电源704。RF电源704在状态S期间被驱动以产生RF连续波信号，所述RF连续波信号经由连接到RF发生器700的输出端的RF电缆发送到IMC 104(图1A)。所述连续波信号具有单个功率电平而不具有多个功率电平，例如，不会在两个状态S1和S0等之间切换。
图8A是等离子体系统800的实施方式的方框图，说明使用DC偏置电压传感器802和电极804(例如，直流电压拾取(pickup)销等)以在卡盘108处测量衬底120的DC偏置电压。电极804被安装(例如，焊接，等)到卡盘108的侧面。电极804被连接到DC偏置电压传感器802。当等离子产生和/或保持在等离子体室110中时，衬底120是DC偏置的，例如有DC电势等。
当衬底120是DC偏置的时，电极804从卡盘108捕获电信号。该电信号表示整个晶片DC偏置电压的量。DC偏置电压传感器802接收电信号并生成晶片DC偏置电压的测量值，其由DC偏置电压传感器802提供给主机系统的处理器。
主机系统的处理器确定所测量的DC偏置电压是否在预先确定的DC偏置电压的预先确定的阈值内。一旦确定所测量的DC偏置电压不在预先确定的DC偏置电压的预先确定的阈值内，主机系统的处理器确定由致动器109的驱动器(例如，一个或多个晶体管等)产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。而且，电容与要设置或实现的晶片DC偏置电压的值(例如，预先确定的DC偏置电压、预先确定的DC偏置电压的预先确定的阈值等)相对应，例如，具有映射关系、具有一对一的对应关系等。所述电流的量包含在指令信号中并从主机系统的处理器提供到致动器109的驱动器。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件，例如，通过提供具有所述电流的量的电流信号到发动机的定子绕组等来驱动致动器109的机械部件。机械部件被致动(例如，旋转、转动、移动等)以实现UCC 103的电容，例如，UCC 103的相应的一个或多个可变电容器的一个或多个电容等。UCC 103的电容被调整以实现对应于预先确定的DC偏置电压的预先确定的阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得由x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变，以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的晶片DC偏置电压(例如，预先确定的DC偏置电压，预先确定的DC偏置电压的预先确定的阈值等)的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。显示装置的示例包括等离子体显示装置、液晶显示器、发光二极管显示器等。用户观看显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器(例如，将一个电容器用另一个电容器替换、将附加的电容器连接到UCC 103的电容器、从UCC103去除电容器等)以实现显示在显示装置上的UCC 103的电容以进一步实现晶片DC偏置电压。
图8B是等离子体系统810的实施方式的图，用于说明使用RF杆电势来控制IMC 104的UCC 103的电容。等离子体系统800类似于等离子体系统100(图1A)，不同的是，等离子体系统800包括测量RF杆电势的电压传感器812。电压传感器812被连接到RF传输线106的RF杆。
当衬底120在等离子体室110内被处理(例如，蚀刻、溅射，由单体或聚合物沉积等)时，电压传感器812测量在RF杆上的一点处的RF杆电势。所测得的RF杆电势由电压传感器812提供给主机系统的处理器。主机系统的处理器将所测得的RF杆电势与预先确定的杆电势进行比较，以确定所测得的RF杆电势是否在预先确定的杆电势的预定阈值内。
一旦确定所测得的RF杆电势不在预先确定的杆电势的预定阈值内，所述主机系统的处理器确定要由致动器109的驱动器来产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。而且，所述电容对应于要设置或实现的RF杆电势的值，例如，预先确定的杆电势、预先确定的杆电势的预定阈值等。电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。机械部件被致动以实现UCC 103的电容。UCC 103的电容被调整以实现对应于预先确定的杆电势的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得该从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，以用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的RF杆电势(例如，预先确定的RF杆电势、预先确定的RF杆电势的预定的阈值等)的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器以实现显示在显示装置上的UCC 103的电容以进一步实现RF杆电势。
在一个实施方式中，不使用或除了使用RF杆电势改变UCC 103的电容之外，主机系统的处理器计算离子能量的量来改变电容。离子能量的量由离子能量计算器计算，其是由主机系统的处理器执行的。例如，离子能量计算器从RF杆电势和晶片DC偏置电压Vdc通过应用下述等式来计算称为f(E)的离子能量分布函数(IEDF)：
其中，
在等式(2)中，VLFRF(PEAK)是供给至等离子体室110的低频RF电压VLF的峰值，其通过主机系统的处理器从RF杆电势计算，Vdc是以本文所描述的方式测得的晶片DC偏压，t是时间，并且ω是由主机系统的处理器计算的低频。为了说明，频率ω是通过从由用于测量RF杆电势的电压传感器812(图8B)产生的电压信号中滤除高频来计算的。高频的滤除由主机系统的处理器或由过滤器执行。在一个实施方式中，峰值VLFRF(PEAK)通过主机系统的处理器从使用连接到卡盘108的电压传感器测得的电压来计算。
主机系统的处理器确定所计算出的离子能量是否在离子能量的预定量的预先确定的阈值内。当确定所计算的离子能量不在预先确定的离子能量的预定阈值内时，所述主机系统的处理器确定待由致动器109的驱动器产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC103的电容。此外，所述电容对应于要设置或实现的离子能量的值，例如，离子能量的预定量，离子能量的预定量的预定阈值等。所述电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。致动器109的机械部件被致动成以本文所述的方式实现UCC 103的电容。UCC 103的电容被调整以实现对应于离子能量的预定量的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的离子能量的量(例如，预先确定的离子能量、离子能量的预定量的预定阈值等)的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看所述显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器，以实现在显示装置上显示的UCC 103的电容，以进一步实现离子能量的量。
图8C是等离子体系统820的实施方式的图，说明使用UCC103的电容来调整或设置去除速率，例如，从衬底120的表面去除材料(例如，氧化物、聚合物、单体等)的蚀刻速率、溅射速率等。等离子体系统820类似于等离子体系统100(图1A)，所不同的是等离子体系统820包括光学厚度测量装置(OTMD)822(例如，干涉仪等)，其用于测量非原位(例如，当衬底120被从等离子体室110中取出时)衬底120的厚度。衬底120被从等离子体室110的腔中取出以测量衬底120的厚度。OTMD 822测量衬底120的厚度，并提供所述厚度到主机系统。主机系统的处理器基于所述厚度和自从衬底120在等离子体室110中接受去除操作(例如，蚀刻操作、溅射操作等)后所经过的时间的量来计算去除沉积在衬底120上的材料(例如，氧化物层、掩模层等)的去除速率。
主机系统的处理器将所计算出的蚀刻去除速率与预先确定的去除速率进行比较。当确定所计算出的去除速率不在预先确定的去除速率的预先确定的阈值内时，所述主机系统的处理器确定待由致动器109的驱动器产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。此外，所述电容对应于要设置或实现的去除速率的值，例如，预先确定的去除速率，预先确定的去除速率的预定阈值等的值。所述电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。致动器109的机械部件被致动以实现UCC 103的电容。例如，UCC103的电容器的板相对于所述电容器的另一个板旋转以实现所述电容器的电容。作为另一个例子，UCC103的多个电容器的多个板相对于所述多个电容器的对应的多个板旋转，以实现所述多个电容器的电容。UCC 103的电容被调整以实现对应于预先确定的去除速率的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的去除速率(例如，预先确定的去除速率、预先确定的去除速率的预定阈值等)的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看所述显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器，以实现在显示装置上显示的UCC 103的电容，以进一步实现去除速率。
图8D是等离子体系统830的实施方式的方框图，说明离子饱和电流密度用于控制UCC 103的电容。等离子体系统830类似于等离子体系统100(图1A)，所不同的是等离子体系统830包括探针832(例如，平面离子流探针、朗缪尔探针等)以及连接到探针832的电流传感器834。电流传感器834也耦合到主机系统。
探针832被浸入在卡盘108的电极和上电极115之间的等离子体中。探针832具有表面面积(例如，以平方厘米计量的，等)并且在等离子体室110内旋转。探针832在旋转时在等离子体室110内的探针832的表面面积上收集离子电流以产生电信号，并提供所述电信号到电流传感器834。
电流传感器834测量来自电信号的电流的量，并提供所述电流的量到主机系统的处理器。主机系统的处理器计算探针832的每单位表面面积的电流的量来计算离子饱和电流密度。
主机系统的处理器将所计算出的离子饱和电流密度与预先确定的离子饱和电流密度进行比较。当确定所计算出的离子饱和电流密度不在预先确定的离子饱和电流密度的预先确定的阈值内时，所述主机系统的处理器确定待由致动器109的驱动器产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。此外，所述电容对应于要设置或实现的离子饱和电流密度(例如，预先确定的离子饱和电流密度，预先确定的离子饱和电流密度的预定阈值等)的量的值。所述电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。致动器109的机械部件被致动以实现UCC 103的电容。例如，UCC 103的电容器的板相对于所述电容器的另一个板旋转以实现所述电容器的电容。作为另一个例子，UCC 103的多个电容器的多个板相对于所述多个电容器的对应的多个板旋转，以实现所述多个电容器的电容。UCC 103的电容被调整以实现对应于预先确定的离子饱和电流密度的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的离子饱和电流密度(例如，预先确定的离子饱和电流密度、预先确定的离子饱和电流密度的预定阈值等)的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看所述显示装置，并改变UCC103的一个或多个电容器，以实现在显示装置上显示的UCC 103的电容，以进一步实现离子饱和电流密度。
图8E是等离子体系统840的实施方式的方框图，说明使用UCC 103以控制由x1千赫(kHz)RF发生器输送的功率。等离子体系统840类似于等离子体系统100(图1A)，不同的是，等离子体系统840包括连接到x1kHz RF发生器的输出端的探针842(例如，电压和电流探针、输送功率测量探针等)。所述探针连接到x1kHz RF发生器的RF电源的输出端。
在衬底120在等离子体室110内处理期间，探针842测量复电压和复电流，并通过IMC 104向等离子体室110提供由x1kHz RF发生器输出的RF信号的复电压和复电流。在一个实施方式中，复电压和复电流包括电流幅值、电压幅值、以及电流幅值和电压幅值之间的相位。主机系统的处理器从复电压和复电流(例如，通过计算复电压和复电流的乘积等)计算输送功率。
主机系统的处理器将所计算出的输送功率与预先确定的输送功率(例如，输送功率的预定量等)进行比较。一旦确定所计算出的输送功率不在预定输送功率的预先确定的阈值内时，所述主机系统的处理器确定待由致动器109的驱动器产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。此外，所述电容对应于要设置或实现的输送功率(例如，预先确定的输送功率，预先确定的输送功率的预定阈值等)的量。所述电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。所述机械部件被致动以实现UCC 103的电容。例如，UCC 103的电容器的板相对于所述电容器的另一个板旋转以实现所述电容器的电容。作为另一个例子，UCC 103的多个电容器的多个板相对于所述多个电容器的对应的多个板旋转，以进一步实现所述多个电容器的电容。在该示例中，UCC103的电容是电容器的组合电容，例如，相加的电容等。UCC 103的电容被调整以实现对应于预先确定的输送功率的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。在x1kHz RF发生器的输出端的输送功率是被输送到等离子体室110的功率。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要实现的输送功率(例如，预先确定的输送功率、预先确定的输送功率的预定阈值等)的量的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看所述显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器，以实现在显示装置上显示的UCC 103的电容，以进一步实现输送功率的量。
图8F是等离子体系统850的实施方式的方框图，说明使用UCC 103来控制在IMC104内经由连接在端E1和E3之间的电路传输的RF信号与在IMC 104内经由连接在端E4和E3之间的电路传输的RF信号的以分贝计量的隔离的量。等离子体系统850与等离子体系统100(图1A)类似，不同的是，等离子体系统850包括连接到端E1的功率传感器852，例如，功率测量探针等，并且包括连接到端E4的功率传感器854。
当在等离子体室110内处理衬底120时，功率传感器852测量正在端E1处传输的功率的量。功率传感器852向主机系统的处理器提供所测得的功率的量。此外，功率传感器854测量正在端E4处传输的功率的量。功率传感器854向主机系统的处理器提供所测得的功率的量。
主机系统的处理器计算在端E1处测得的功率的量与在端E4处测得的功率的量之间的差，并且将所述差与隔离的预定量进行比较。当确定所计算的差不在隔离的预定量的预先确定的阈值内时，所述主机系统的处理器确定待由致动器109的驱动器产生的电流的量。所述电流的量对应于UCC 103的电容。此外，所述电容对应于要设置或实现的隔离的量，例如，隔离的预定量，隔离的预定量的预定阈值等。所述电流的量被提供在从主机系统的处理器到致动器109的驱动器的指令信号内。致动器109的驱动器驱动致动器109的机械部件。所述机械部件被致动以实现UCC 103的电容。例如，UCC 103的电容器的板相对于所述电容器的另一个板旋转以实现所述电容器的电容。作为另一个例子，UCC 103的多个电容器的多个板相对于所述多个电容器的对应的多个板旋转，以实现所述多个电容器的电容。UCC 103的电容被调整以实现对应于隔离的预定量的预定阈值的电容。UCC 103的经调整的电容改变IMC 104的阻抗，使得从x1kHz RF发生器供给的RF信号被IMC 104改变以产生修正的信号114，所述修正的信号114被提供到卡盘108，用于处理衬底120。
在一个实施方式中，主机系统的处理器确定对应于要在端E1和E4之间实现的隔离的量的电容，并向主机系统的显示装置提供用于显示的电容。用户观看所述显示装置，并改变UCC 103的一个或多个电容器，以实现在显示装置上显示的UCC 103的电容，使得端E1和E4之间的隔离在隔离的预定量的预定阈值之内。
在一实施方式中，当使用x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器时，功率传感器854被连接到端E2并且UCC 103的电容被以类似于以上实施方式所描述的方式控制，以便端E1和E3之间的隔离在隔离的预定量的预先确定的阈值内。
在一个实施方式中，参数的水平包括该水平的一个或多个量。例如，输送功率的预先确定的水平包括输送功率的预定量的预先确定的阈值内的输送功率中的一个或多个量。举另一示例而言，隔离的预先确定的水平包括隔离的预定量的预定阈值内的隔离的一个或多个量。
图9是说明对于由x1kHz RF发生器产生的RF信号的功率的不同量，晶片DC偏置和UCC 103(图1A)的电容之间关系的曲线图900的实施方式。如由曲线1102、1104、和1106所示，随着电容的增大，以伏特计量的晶片DC偏置的量增大。例如，当x1kHz RF发生器提供4kW的功率时，随着UCC 103的电容从约800皮法(pF)增大到12000pF，晶片DC偏压从-900伏增大到-1400伏。作为另一个例子，当x1kHz RF发生器提供8kW的功率时，随着UCC 103的电容从约800pF增大到12000pF，晶片DC偏压增大了-700伏。
图10A示出了说明在由x1kHz RF发生器产生的RF信号的状态S0期间，以千伏(kVs)计量的RF杆的电势随着UCC 103的电容的增大而增大的曲线图。例如，在由x1kHz RF发生器产生的RF信号的状态S0期间，在RF传输线106(图1A)的RF杆电势的负量增加。这种减少由曲线1002和1004说明。曲线1004是当UCC 103的电容为800pF时绘制的，而曲线1002是当UCC103的电容为6纳法(nF)时绘制的。曲线图1000绘制RF杆电势与时间t的关系。在状态S0期间的曲线1202和1204的放大图在曲线图1006中示出，其绘制出了RF杆电势与时间t的关系。此外，如图10C的曲线图1008的实施方式所示，在状态S1期间当电容从800pF增大至6nF时，RF杆电势变化很小或没有变化。曲线图1008是当由x1kHz RF发生器产生的RF信号在状态S1时的曲线图1000的放大。
应当指出的是，当由x1kHz RF发生器产生的RF信号是脉冲的(例如，在状态S1和S0之间周期性的转变、从状态S1转变到状态S0，然后回到状态S1，依此类推，等)时，曲线图1000，1006和1008被绘制。此外，当由x1kHz RF发生器产生的RF信号在状态S0期间具有零功率电平时，曲线图1000，1006，和1008被绘制。
在一个实施方式中，当由x1kHz RF发生器产生的RF信号在状态S0期间具有非零功率电平时，在RF传输线106的负RF杆电势的量随着UCC 103的电容的增大而增大。
图10D是说明在RF传输线106(图1A)上的一点处的RF杆电势1004随时间变化的曲线图的实施方式。当UCC 103(图1A)的电容被手动设置或通过致动器109(图1A)调节到值CX时，绘制RF杆电势1004。在状态S1期间，RF杆电势1004在高电平1054A和低电平1054B之间。此外，在状态S0期间，RF杆电势1004在电平1056处。
图10E是显示RF杆电势随着UCC 103(图1A)的电容的变化而变化的曲线图的实施方式。该曲线图绘制在RF传输线106(图1A)上的一点处的RF杆电势1002随时间的变化。当UCC 103(图1A)的电容被手动设置或通过致动器109(图1A)调节到比上面图10D提到的值CX大的值CY时，绘制RF杆电势1002。在状态S1期间，RF杆电势在1002在高电平1054A和低电平1054B之间。此外，在状态S0期间，RF杆电势1002在电平1056以下，这是由于UCC 103的电容从CX增大至CY。
图10F示出了显示RF杆电势1004和RF杆电势1002之间的比较的曲线图。该曲线图示出了RF杆电势1004随时间的变化以及RF杆电势1002随时间的变化。RF杆电势1004和1002之间的差异在图10F中可见。应当指出，在一个实施方式中，随着RF杆电势的负量的增大，等离子体室110(图1)内的等离子体的离子密度增大。
图11是说明在RF传输线106(图1A)的RF杆电势随着UCC 103(图1A)的电容的增大而增大的曲线图1100的图。将RF杆电势与时间的关系绘制成图。从图1100，应注意的是，RF杆电势在UCC 103的电容从800pF增大至6nF并进一步到12nF时负向地增大。
图12是说明当x1kHz RF发生器产生不是脉冲信号的连续波信号时通过控制UCC103(图1A)的电容来控制在等离子体室110(图1A)中的中心区域的氧化物蚀刻速率的曲线图1200的实施方式。曲线图1200描绘了在衬底120上蚀刻氧化物的蚀刻速率与衬底120的半径的关系。UCC 103的电容在值CV1和CV210或CV220之间变化以改变在中心区域的蚀刻速率。值CV210和CV220彼此相等。
在一实施方式中，中心区域被限定为上电极115(图1A)和卡盘108(图1A)之间的区域。在一个实施方式中，衬底120(图1A)的中心与卡盘108的中心一致。此外，等离子体室110内的边缘区域被定义为不在上电极115下方且不在卡盘108上方的区域。边缘区域比中央区域更靠近等离子体室110的C形护罩。例如，边缘区域由C形护罩、围绕上电极115的上电极延伸部、围绕卡盘108的下电极延伸部、和中心区域包围。
曲线图1200包括蚀刻速率分布曲线1202，蚀刻速率分布曲线1204和蚀刻速率分布曲线1206。当两个RF发生器(例如，x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器等)被用来产生RF信号并且UCC 103的电容是CV10时，生成曲线1202。此外，当两个RF发生器(例如，x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器等)被用来产生RF信号并且UCC 103的电容是CV210时，生成曲线1204。此外，当三个RF发生器(例如，x1kHz RF发生器、x MHz RF发生器和y MHz RF发生器等)用于产生RF信号并且UCC 103的电容是CV220时，生成曲线1206。应当指出的是，电容CV210与电容CV220相同。从曲线1204和1206可以看出，当UCC 103的电容相同时，RF发生器数目的变化对蚀刻速率分布没有影响或影响最小。此外，从曲线1202和1204或从曲线1202和1206可以看出，UCC 103的电容从CV10到CV210或从CV10到CV220的变化影响蚀刻衬底120(图1A)的蚀刻速率分布。
图13A是说明蚀刻速率随着UCC103(图1A)的电容的改变而改变的曲线图1300的实施方式。曲线图1300是在等离子体室110(图1A)内蚀刻衬底120(图1A)的蚀刻速率分布图。曲线图1300描绘了在衬底120(图1A)上蚀刻氧化物的蚀刻速率与衬底120的半径的关系。当x1kHz RF发生器产生脉冲RF信号时，绘制曲线图1300。曲线图1300包括蚀刻速率分布的三条曲线1304、1306、和1308。从三条曲线1304、1306、和1308可以看出，当UCC 103的电容从CV21或CV22减小到CV1时，在衬底120上蚀刻氧化物的蚀刻速率变得更均匀。例如，相比于当电容是CV21或CV22时，当电容是CV1时，蚀刻氧化物的蚀刻速率更均匀，尤其是在边缘区域中。电容CV21和CV22彼此相等。
当两个射频发生器(例如，x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器等)被用来产生RF信号并且UCC 103的电容是CV1时，生成曲线1304。此外，当两个RF发生器(例如，x1kHz RF发生器和y MHz RF发生器等)被用来产生RF信号并且UCC 103的电容是CV21时，生成曲线1306。此外，当三个RF发生器(例如，x1kHz RF发生器、x MHz RF发生器、和y MHz RF发生器等)用于产生RF信号并且UCC 103的电容是CV22时，生成曲线1308。如从曲线1306和1308可以看出，当UCC 103的电容相同时，RF发生器数目的变化对蚀刻速率分布没有影响或影响最小。此外，如从曲线1304和1306或从曲线1304和1308看出，UCC 103的电容从CV1到CV21或从CV1到CV22的变化影响蚀刻衬底120(图1A)的蚀刻速率分布。
图13B是说明蚀刻速率随着UCC 103(图1A)的电容的改变而改变的曲线图1302的实施方式。曲线图1302与曲线图1300(图13A)类似，不同的是，曲线图1302中的蚀刻速率是归一化的。曲线图1302包括蚀刻衬底120(图1A)的蚀刻速率分布的曲线1310、1312和1314。曲线1310是曲线1304(图13A)的归一化版本，曲线1312是曲线1306(图13A)的归一化版本，并且曲线1314是曲线1308(图13A)的归一化版本。从曲线1312和1314可见，当UCC 103的电容相同时，RF发生器数目的变化对蚀刻速率分布没有影响或影响最小。此外，从曲线1310和1312或曲线1310和1314可见，UCC 103的电容从CV1到CV21或从CV1到CV22的改变影响蚀刻衬底120的蚀刻速率分布。
在一个方面，用包括手持式硬件单元、微处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费性电子产品、小型计算机、大型计算机等的各种计算机系统配置来实施本文所描述的一些实施方式。在一个方面，本文描述的一些的实施方式用分布式计算环境来实施，其中任务由通过计算机网络链接的远程处理硬件单元执行。
在各种实施方式中，控制器是系统的一部分。所述系统包括半导体加工设备，该半导体加工设备包括一个或多个加工工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定的处理组件(晶片基座，气体流动系统等)。该系统与电子设备集成，该电子设备用于在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后控制其操作。电子设备被称为“控制器”，其控制系统的各个组件或子部件。根据系统的处理要求和/或类型，控制器被编程为使用配方来控制在此公开的任何处理，所述配方包括工艺气体、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、RF发生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片传输进出连接到系统或与系统接口的工具和其他传输工具和/或装载锁。
从广义上来说，在各种实施方式中，所述控制器被定义为电子设备，所述电子设备具有接收指令、发出指令、控制操作、实现清洗操作、实现终点测量的各种集成电路、逻辑、存储器、和/或软件，等等。集成电路包括存储程序指令的固件的形式的芯片、DSP、限定为ASICs的芯片，PLDs，一个或多个微处理器，或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。所述程序指令以各种单个的设置(或程序文件)的形式传送到所述控制器，定义执行在半导体晶片上的或用于半导体晶片的处理的操作参数的指令。在一些实施方式中，操作参数是由工艺工程师限定的以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路、和/或晶片的管芯的制备过程中实现一个或多个处理步骤的配方的一部分。
在一些实施方式中，控制器是计算机的一部分或耦合到计算机，所述计算机与系统集成，或耦合到系统，或以其他方式联网到系统，或者这些的组合。例如，该控制器在“云”中，或在制造设施(fab)主机计算机系统的全部或部分中，其使得能够对晶片处理进行远程访问。该控制器能够远程访问系统以监控制备操作的目前进展，研究过去的制备操作的历史，从多个制备操作来研究趋势或性能指标，以改变当前处理的参数，设置当前处理之后的处理步骤，或开始新的处理。
在一些实施方式中，远程计算机(例如服务器)通过计算机网络向系统提供工艺配方，所述计算机网络包括本地网或互联网。远程计算机包括使得能够进入或编程参数和/或设置的用户界面，然后，所述参数和/或设置被从远程计算机传送到系统。在各种实施方式中，控制器以设置的形式接收用于处理晶片的指令。但是应当理解的是，对于要在晶片上执行的处理的类型和与控制器接口或由控制器控制的工具的类型，设置是特定的。因而，如上所述，该控制器是分布式的，例如包括被联网在一起并朝着共同的目的(例如实现本文所描述的处理)工作的一个或多个离散的控制器。用于这种目的的分布式控制器的示例包括在室上的一个或多个集成电路，其与位于远程的一个或多个集成电路(例如，在平台水平的或作为远程计算机的一部分)联通，它们结合以控制在室内的处理。
在各种实施方式中，该系统包括但不限于等离子蚀刻室、沉积室、旋转漂洗室、金属电镀室、清洁室、倒角边缘蚀刻室、物理气相沉积(PVD)室、化学气相沉积(CVD)室、原子层沉积(ALD)室、原子层蚀刻(ALE)室、离子注入室、轨道室、和/或与半导体晶片的制备和/或制造相关联的或者在半导体晶片的制备和/或制造中使用的任何其它的半导体处理室。
还需要注意的是，虽然在上述的操作是参照平行板等离子体室(例如，电容耦合等离子体室等)来描述的，但是在一些实施方式中，上述操作适用于其他类型的等离子体室，例如，包括电感耦合等离子体(ICP)反应器、变压器耦合等离子体(TCP)反应器、导体工具、介电工具的等离子体室，包括电子回旋共振(ECR)反应器的等离子体室，等。
如上所述，根据工具要执行的处理操作，所述控制器与一个或多个工具电路或模块、其它工具组件、集群工具、其它工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片的容器往返半导体制造工厂的工具的位置和/或装载口传送的材料运输中使用的工具联通。
考虑上述实施方式，应该理解的是，一些实施方式采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些计算机实现的操作是操纵物理量的那些操作。
一些实施方式还涉及用于执行这些操作的硬件单元或装置。该装置为专用计算机而专门配置。当计算机被定义为专用计算机时，该计算机执行不属于的专用目的部分的其他的处理、程序运行或程序，同时仍能够执行专用目的。
在一些实施方式中，本文描述的操作由选择性激活的计算机执行，或由存储在计算机存储器中的一个或多个计算机程序配置，或者通过计算机网络获得。当数据通过计算机网络得到时，该数据可以由计算机网络上(例如，计算资源的云)的其他计算机进行处理。
本文中所描述的一个或多个实施方式也可制备成在非临时性计算机可读介质上的计算机可读代码。非临时性计算机可读介质是存储数据的任何数据存储硬件单元，例如，存储器设备等，该数据随后由计算机系统读取。非临时性计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储设备(NAS)、ROM、RAM、光盘ROMs(CD-ROMs)、可记录CD(CD-Rs)、可重写CD(CD-RWs)、磁带以及其他光学和非光学数据存储的硬件单元。在一些实施方式中，非临时性计算机可读介质包括分布在网络耦合的计算机系统的计算机可读有形介质，从而计算机可读代码以分布方式被存储和执行。
虽然如上所述的一些方法操作以特定的顺序给出，但是应该理解的是，在各种实施方式中，其他内务操作在所述方法的操作之间进行，或者该方法的操作被调整，使它们在稍微不同的时间发生，或被分布在系统中，该系统使得该方法的操作能够以不同的时间间隔发生，或以与上述的顺序不同的顺序执行。
还应当指出的是，在一实施方式中，在不脱离在本公开内容所描述的各种实施方式中所描述的范围的情况下，上述任何实施方式中的一个或多个特征与任何其他实施方式的一个或多个特征结合。
虽然为了清楚理解的目的，前述实施方式已经在一些细节进行了描述，但明显的是，某些变化和修改可在所附权利要求的范围内实施。因此，本发明的实施方式应被认为是说明性的而不是限制性的，并且实施方式并不限于本文所给出的细节，而是可以在其范围和所附权利要求的等同方案内进行修改。

Claims (10)

1.一种阻抗匹配电路，其包括：
第一电路，其包括沿路径限定的第一多个调谐元件，所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端，其中所述第一电路被耦合到输出端；
第二电路，其具有第二多个调谐元件，其中所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，并被耦合到所述输出端；
其中所述第一和第二电路的所述输出端被耦合到RF传输线的输入端，所述RF传输线耦合到用于处理半导体衬底的等离子体室的电极，以及
均匀性控制电路，其由所述第一电路的所述多个调谐元件中的至少一个限定，其中所述均匀性控制电路沿所述第一电路的所述路径串联连接以限定电容，所述电容至少部分地影响通过所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布，其中所述电容的改变导致所述径向均匀性分布的调整，其中所述kHz RF发生器被配置成在50kHz到低于1000kHz的范围内操作。
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容的所述改变导致在所述RF传输线处的RF杆电势的调整，同时导致所述径向均匀性分布的所述调整。
3.根据权利要求1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容被限定为提供与通过所述第二电路传输的MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现被输送到所述等离子体室的所述电极的预先确定的功率电平。
4.根据权利要求3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路经由RF电缆被耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量和所述预先确定的功率电平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
5.根据权利要求3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器被用来计算经由所述第一电路传输的kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
6.根据权利要求3所述的阻抗匹配电路，其中所述第一电路经由RF电缆耦合到探针，其中所述探针被用来计算经由所述第一电路输送的功率的量，其中所述输送的功率的量被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容，
其中所述第一电路被耦合到功率传感器，其中所述第二电路被耦合到功率传感器，其中所述功率传感器用于计算经由所述第一电路传输的所述kHz RF信号与经由所述第二电路传输的所述MHz RF信号的隔离的量，其中所计算出的所述隔离的量和所述预先确定的隔离水平被用来设置所述均匀性控制电路的所述电容。
7.根据权利要求1所述的阻抗匹配电路，其中所述电容由一个或多个电容器限定。
8.根据权利要求7所述的阻抗匹配电路，其中所述电容通过将所述一个或多个电容器用一个或多个替换电容器更换来调整。
9.一种系统，其包括：
千赫(kHz)射频(RF)发生器，其用于产生和供给kHz RF信号，其中所述kHz RF发生器被配置为在50kHz到低于1000kHz的范围内操作；
兆赫(MHz)RF发生器，其用于产生和供给MHz RF信号；
第一RF电缆，其连接到kHz RF发生器的输出端，以接收所述kHz RF信号；
第二RF电缆，其连接到MHz RF发生器的输出端，以接收所述MHz RF信号；
阻抗匹配电路，其经由所述第一RF电缆被耦合到所述kHz RF发生器，其中所述阻抗匹配电路经由所述第二RF电缆被耦合到所述MHz RF发生器，其中所述阻抗匹配电路具有输出端并包括：
第一电路，其包括沿用于传输所述kHz RF信号的路径设置的第一多个调谐元件；
第二电路，其具有用于传输所述MHz RF信号的第二多个调谐元件，其中所述第一和第二电路被耦合到所述输出端；以及
均匀性控制电路，其由所述第一多个调谐元件中的至少一个限定，
RF传输线，其耦合到所述阻抗匹配电路；
等离子体室，其包括电极，其中所述电极连接到所述RF传输线，
其中所述均匀性控制电路沿着所述第一电路的所述路径串联设置以限定电容，从而调节由所述等离子体室产生的蚀刻速率的径向均匀性分布。
10.一种方法，其包括：
控制均匀性控制电路的特性以实现蚀刻速率的径向均匀性，其中所述均匀性控制电路是第一电路的一部分，其中所述第一电路包括第一多个调谐元件，其中所述第一多个调谐元件包括剩余调谐元件，其中所述第一电路具有耦合到千赫(kHz)射频(RF)发生器的输入端，其中所述第一电路具有被耦合到具有第二多个调谐元件的第二电路的输出端，其中所述第二电路具有耦合到兆赫(MHz)RF发生器的输入端，其中所述第一和第二电路的所述输出端被耦合到RF传输线的输入端，其中所述RF传输线的输出端被耦合到所述等离子体室的电极，
在控制所述均匀性控制电路的所述特性之后，调节所述第一电路的所述剩余调谐元件的特性，其中调节所述剩余调谐元件的所述特性被执行以提供与通过所述第二电路输送的MHz RF信号的预先确定的隔离水平，并实现预先确定的功率电平以被输送到所述等离子体室的所述电极。
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