CN107154334B - 减小朝向高频rf产生器反射的功率的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减小朝向高频RF产生器反射的功率的系统和方法。具体描述了用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减少向高频RF产生器的反射并且用于使用减小反射功率的关系的系统和方法。通过在低频RF产生器的周期期间调谐高频RF产生器，实现对高频RF发生器的精确控制，以减小朝向高频RF产生器反射的功率。此外，通过使用减小反射功率的关系，在晶片处理期间节省时间。

Description

减小朝向高频RF产生器反射的功率的系统和方法

技术领域

本发明的实施方式涉及用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减小朝向高频RF产生器的反射并且用于使用关系以减小反射功率的系统和方法。

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用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减小朝向高频RF产生器的反射功率并且用于使用关系以减小反射功率的装置、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。

在一些实施方式中，由高频RF产生器产生的RF信号的RF频率在低频RF产生器的RF信号的周期内变化。例如，由高频RF产生器产生的RF信号的各种频率值使用模型系统确定并且在由低频RF产生器产生的RF信号的周期期间应用。

在若干实施方式中，在存在通过由低频RF产生器产生的RF信号产生的负载阻抗变化的情况下，使用模型系统来调谐阻抗匹配网络。例如，使用模型系统计算最优组合可变电容值，并在由低频RF产生器产生的RF信号的周期期间应用该最优组合可变电容值。

在多种实施方式中，模型系统用于计算调谐轨迹，例如调谐多项式、调谐关系等。不是在晶片的处理期间使用模型系统，而是阻抗匹配网络预先通过计算在具有负载阻抗值的实部和负载阻抗值的虚部的跨越预期操作空间的二维网格上的最优组合可变电容值。然后在具有负载阻抗值的实部、负载阻抗值的虚部和组合可变电容值的三维网格上计算最优RF频率。对于各种最优组合可变电容值的第一拟合以及对于各种最优RF频率的第二拟合导致多项式函数作为解。第一拟合的示例是最优组合可变电容值＝函数(Re(Z Load)，Im(ZLoad))，其中Zload是负载阻抗值，Re是负载阻抗值的实部，而Im是负载阻抗值的虚部。第二拟合的示例是在给定的最优组合可变电容值下的最优RF频率＝函数(Re(Z Load)，Im(ZLoad)，最优组合可变电容值)。

本文所述的系统和方法的一些优点包括在低频RF产生器的每个RF周期期间确定RF值，以减小朝向高频RF产生器反射的功率。模型系统用于确定在低频RF产生器的每个RF周期期间的RF值。RF值是根据在低频RF产生器的RF周期期间在高频RF产生器的输出端处计算的参数值计算的。确定的RF值应用于在计算参数值的RF周期之后的低频RF产生器的RF周期期间的高频RF产生器。RF值应用在低频RF产生器的每个RF周期期间精确地减小朝向高频RF产生器反射的功率。

本文所述的系统和方法的其它优点包括在晶片的处理期间不使用模型系统来确定最优RF值和/或最优组合可变电容值。在处理晶片之前预先确定最优RF值和/或最优组合可变电容值。在晶片的处理期间，最优RF值和/或最优组合可变电容值由处理器访问，并且基于使用模型系统确定的负载阻抗值来应用。最优RF值和/或最优组合可变电容值的预计算节省了晶片处理期间的时间。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：

1.一种用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减少反射功率的方法，其包括：

在所述第一RF产生器的第一RF周期期间，当第二RF产生器以第一多个参数值操作并且阻抗匹配网络具有第一可变可测量因子时，接收在所述第二RF产生器的输出端与所述阻抗匹配网络的输入端之间感测到的第一多个测得的输入参数值；

针对所述第一RF周期，将一个或多个模型初始化为具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值，其中所述一个或多个模型包括所述阻抗匹配网络的模型；

当所述一个或多个模型具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值时，根据所述第一多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第一RF周期，计算第一多个输出参数值；

使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第一多个有利的参数值，其中对于所述第一多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第一RF周期的反射系数是最小的；

在所述第一RF产生器的第二RF周期期间控制所述第二RF产生器以在所述第一多个有利的参数值下操作。

2.根据条款1所述的方法，其还包括：

在所述第一RF产生器的第二RF周期期间，当所述第二RF产生器在所述第一多个有利的参数值下操作时，接收在所述第二RF产生器的输出端与所述阻抗匹配网络的输入端之间感测到的第二多个测得的输入参数值；

针对所述第二RF周期，将所述阻抗匹配网络的所述一个或多个模型初始化为具有所述第一多个有利的参数值；

当所述一个或多个模型具有所述第一多个有利的参数值时，根据所述第二多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第二RF周期，计算第二多个输出参数值；

使用所述第二多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第二多个有利的参数值，其中对于所述第二多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第二RF周期的反射系数是最小的；

在所述第一RF产生器的第三RF周期期间，控制所述第二RF产生器以在所述第二多个有利的参数值下操作。

3.根据条款2所述的方法，其中所述第三RF周期与所述第二RF周期是连续的。

4.根据条款2所述的方法，其中所述第三RF周期在介于所述第二RF周期和所述第三RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第二RF周期。

5.根据条款1所述的方法，其中所述第二RF周期与所述第一RF周期是连续的。

6.根据条款1所述的方法，其中所述第二RF周期在介于所述第一RF周期和所述第二RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第一RF周期。

7.根据条款1所述的方法，其还包括使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算最优可变电容值，所述最优可变电容值使得在所述一个或多个模型的所述输入端处的加权反射系数是最小的。

8.根据条款1所述的方法，其还包括将所述第一多个的所述测得的输入参数值加权。

9.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的反射功率的系统，其包括：

具有输出端的第一射频(RF)产生器；

具有输出端的第二RF产生器；

阻抗匹配网络，其具有连接到所述第一RF产生器的所述输出端的第一输入端，并且具有连接到所述第二RF产生器的所述输出端的第二输入端；

等离子体室，其经由RF传输线连接到所述阻抗匹配网络；以及

耦合到所述RF产生器的处理器，其中所述处理器被配置为，在所述第一RF产生器的第一RF周期期间，当所述第二RF产生器以第一多个参数值操作并且所述阻抗匹配网络具有第一可变可测量因子时，接收在所述第二RF产生器的所述输出端与所述阻抗匹配网络的所述第二输入端之间感测到的第一多个测得的输入参数值，

其中所述处理器被配置为针对所述第一RF周期，将一个或多个模型初始化为具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值，其中所述一个或多个模型包括所述阻抗匹配网络的模型，

其中所述处理器被配置为当所述一个或多个模型具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值时，根据所述第一多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第一RF周期，计算第一多个输出参数值；

其中所述处理器被配置为使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第一多个有利的参数值，其中对于所述第一多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第一RF周期的反射系数是最小的，并且

其中在所述第一RF产生器的第二RF周期期间控制所述第二RF产生器以在所述第一多个有利的参数值下操作。

10.根据条款9所述的系统，

其中所述处理器被配置为在所述第一RF产生器的所述第二RF周期期间，当所述第二RF产生器在所述第一多个有利的参数值下操作时，接收在所述第二RF产生器的所述输出端与所述阻抗匹配网络的所述输入端之间感测到的第二多个测得的输入参数值，

其中所述处理器被配置成，针对所述第二RF周期，将所述阻抗匹配网络的所述一个或多个模型初始化为具有所述第一多个有利的参数值；

其中所述处理器被配置成当所述一个或多个模型具有所述第一多个有利的参数值时，根据所述第二多个测得的输入参数值，使用所述一个或多个模型，针对所述第二RF周期计算第二多个输出参数值；

其中所述处理器被配置成使用所述第二多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第二多个有利的参数值，其中对于所述第二多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的所述输入端处的用于所述第二RF周期的反射系数是最小的；

其中所述处理器被配置成在所述第一RF产生器的第三RF周期期间，控制所述第二RF产生器以在所述第二多个有利的参数值下操作。

11.根据条款10所述的系统，其中所述第三RF周期与所述第二RF周期是连续的。

12.根据条款10所述的系统，其中所述第三RF周期在介于所述第二RF周期和所述第三RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第二RF周期。

13.根据条款9所述的系统，其中所述第二RF周期与所述第一RF周期是连续的。

14.根据条款9所述的系统，其中所述第二RF周期在介于所述第一RF周期和所述第二RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第一RF周期。

15.根据条款9所述的系统，其中所述处理器被配置为使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算最优可变电容值，该最优可变电容值使得在所述一个或多个模型的所述输入端处的加权反射系数是最小的。

16.根据条款9所述的系统，其中所述处理器被配置为将所述第一多个的测得的输入参数值加权。

17.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的功率的方法，其包括：

接收多个负载阻抗值，其中所述负载阻抗值中的每一个与不同的工艺条件相关联；

将所述多个负载阻抗值应用于一个或多个模型以生成多个最优可变电容值，所述多个最优可变电容值使得所述一个或多个模型的输入端处的反射系数为零，其中所述一个或多个模型包括阻抗匹配网络的计算机生成的模型；

产生所述多个最优可变电容值与所述多个负载阻抗值之间的第一关系；

将所述负载阻抗值和所述最优可变电容值应用于所述一个或多个模型以确定多个最优RF值，其中对于所述最优RF值中的每一个，所述一个或多个模型的所述输入端处的反射系数最小；

产生所述负载阻抗值、所述最优可变电容值和所述最优RF值之间的第二关系；

在等离子体处理期间计算所述负载阻抗值中的一个，其中所述负载阻抗值中的所述一个是根据在RF产生器的输出端处测得的参数值计算的；

根据所述第二关系确定所述最优可变电容值中的一个和所述最优RF值中的一个；

控制所述RF产生器在所述等离子体处理期间在所述最优RF值中的所述一个下操作；以及

在所述等离子体处理期间控制所述阻抗匹配网络以具有所述最优可变电容值中的所述一个。

18.根据条款17所述的方法，其中所述第一关系是表，其中所述第二关系是表。

19.根据条款17所述的方法，其中所述第一关系是多项式，其中所述第二关系是多项式。

20.根据条款19所述的方法，其中所述一个或多个模型包括将所述阻抗匹配网络与等离子体室连接的RF传输线的模型，以及将所述阻抗匹配网络与所述RF产生器连接的RF电缆的模型。

21.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的功率的方法，其包括：

接收多个负载阻抗值，其中所述负载阻抗值中的每一个与不同的工艺条件相关联；

将所述多个负载阻抗值应用于一个或多个模型以生成多个最优参数值，所述多个最优参数值使得所述一个或多个模型的输入端处的变量被优化，其中所述一个或多个模型包括阻抗匹配网络的计算机生成的模型；

产生所述多个最优参数值与所述多个负载阻抗值之间的关系；

在等离子体处理期间计算所述负载阻抗值中的一个，其中所述负载阻抗值中的所述一个是根据在RF产生器的输出端处测得的值计算的；

根据所述关系和所述负载阻抗值中的所述一个确定所述最优参数值中的一个；以及

在所述等离子体处理期间控制所述RF产生器以在所述最优参数值中的所述一个下操作。

22.根据条款21所述的方法，其还包括在所述等离子体处理期间控制所述阻抗匹配网络以在所述参数值中的另一个下操作。

23.根据条款21所述的方法，其中当所述一个或多个模型被初始化为具有最优电容值时，所述最优参数值包括多个射频最优值。

24.根据条款21所述的方法，其中所述最优参数值包括多个最优电容值和多个最优射频值。

25.根据条款21所述的方法，其中所述关系是多项式。

26.根据条款21所述的方法，其中所述变量是电压反射系数，其中所述电压反射系数在所述电压反射系数为零或具有最小值时被优化。

根据结合附图的以下详细描述，其它方面将变得显而易见。

附图说明

通过参考结合附图的以下描述来理解实施方式。

图1是等离子体系统的实施方式的示意图，其用以说明在由x兆赫(MHz)RF产生器产生的射频(RF)信号的周期P1内产生多个负载阻抗ZL(P1)n。

图2是模型系统的实施方式的示意图，其被初始化为具有多个射频值RF1(P1)o和可变电容C1以确定多个射频值RF(P1)n。

图3是等离子体系统的实施方式的示意图，其用以说明使用模型系统生成用于由xMHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m)的多个负载阻抗ZL(P(1+m))n。

图4是被初始化为具有射频值RF(P1)n和可变电容Cstep1以确定多个射频值RF(P(1+m))n的模型系统的实施方式的示意图。

图5是等离子体系统的实施方式的示意图，其用以说明使用电容值Coptimum(P(1+m))以及使用射频值RF(P(1+m))n以在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m+q)期间处理晶片。

图6示出了用以说明由y MHz RF产生器生成的RF信号的多个周期以及该多个周期在由x MHz RF产生器生成的RF信号的周期内出现的曲线图的实施方式。

图7A是用于说明从等离子体室的各种工艺条件下的负载阻抗Zload的值产生最优组合可变电容值Coptimum的曲线图的实施方式。

图7B是模型系统的实施方式的示意图，其用以说明使得在模型系统的输入端处的电压反射系数Γ为零的最优组合可变电容值Coptimum的生成。

图7C是表和多项式的实施方式，两者都是在处理晶片之前由处理器通过应用模型系统而生成的。

图8A是用于示出根据最优组合可变电容值Coptimum以及根据负载阻抗值Zload产生最优RF值的曲线图的实施方式。

图8B是模型系统的实施方式，其用以说明从最优组合可变电容值CoptimumQ和负载阻抗值ZloadQ生成最优RF值RFoptimumQ。

图8C是包括在负载阻抗值Zload、最优电容值Coptimum和多个最优射频值RFoptimum之间的对应关系的表的实施方式。

图9是模型系统的实施方式的示意图，其用以说明使得在模型系统的输入端处的反射系数为零的最优RF值RFoptimumQ和最优组合可变电容值CoptimalQ的生成。

图10是等离子体系统的实施方式的框图，其用以说明最优值RFoptimumQ和CoptimumQ基于负载阻抗值ZloadQ的应用。

图11是用以说明当y MHz RF产生器是60MHz RF产生器时阻抗匹配网络的输入阻抗的变化的曲线图的实施方式。

图12是用以说明当y MHz RF产生器是60MHz RF产生器时朝向y MHz RF产生器反射的电压的傅里叶变换的曲线图的实施方式。

具体实施方式

以下实施方式描述了用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减小朝向高频RF产生器的反射并且用于使用关系以减小反射功率的系统和方法。显然，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践这些实施方式。在其他情况下，没有详细描述公知的处理操作，以免不必要地使这些实施方式难以理解。

图1是等离子体系统100的实施方式的示意图，其用以说明针对由x兆赫(MHz)RF产生器产生的射频(RF)信号的周期P1，使用模型系统102产生多个负载阻抗ZL(P1)n。等离子体系统100包括x MHz RF产生器、y MHz RF产生器、阻抗匹配网络106和等离子体室108。等离子体系统100包括主计算机系统110、驱动组件112和一个或多个连接机构114。

等离子体室108包括上电极116、卡盘118和晶片W。上电极116面向卡盘118并且接地，例如耦合到参考电压，耦合到零电压，耦合到负电压等。卡盘118的示例包括静电卡盘(ESC)和磁性卡盘。卡盘118的下电极由金属制成，例如由阳极氧化铝、铝合金等制成。在多种实施方式中，卡盘118的下电极是由陶瓷层覆盖的薄金属层。此外，上电极116由金属(例如铝、铝合金等)制成。在一些实施方式中，上电极116由硅制成。上电极116定位成与卡盘118的下电极相对并面对卡盘118的下电极。晶片W放置在卡盘118的顶表面120上，以供处理，例如，在晶片W上沉积材料，或清洁晶片W，或在晶片W上沉积蚀刻层，或对晶片W进行掺杂，或在晶片W上注入离子，或在晶片W上形成光刻图案，或蚀刻晶片W，或溅射晶片W，或它们的组合。

在一些实施方式中，等离子体室108使用附加部件形成，例如，围绕上电极116的上电极延伸部、围绕卡盘118的下电极的下电极延伸部、介于上电极116和上电极延伸部之间的介电环、介于下电极和下电极延伸部之间的介电环、位于上电极116和卡盘118的边缘处以围绕等离子体室108内的形成等离子体的区域的约束环等等。

阻抗匹配网络106包括相互耦合的一个或多个电路部件，例如一个或多个电感器、或一个或多个电容器、或一个或多个电阻器、或它们的组合或它们中的两者或多者等等。例如，阻抗匹配网络106包括串联电路，该串联电路包括与电容器串联耦合的电感器。阻抗匹配网络106还包括连接到串联电路的并联电路。并联电路包括与电感器串联连接的电容器。阻抗匹配网络106包括一个或多个电容器，并且该一个或多个电容器(例如，所有可变电容器等)的对应电容是可变的，例如使用驱动组件等来改变。阻抗匹配网络106包括一个或更多具有固定电容的电容器，例如其不能使用驱动组件112等改变。阻抗匹配网络106的一个或多个可变电容器的组合可变电容是值C1。例如，将一个或多个可变电容器的对应的相对定位的板调节到处于固定位置以设置可变电容C1。举例而言，彼此并联连接的两个或更多个电容器的组合电容是电容器的电容的和。又例如，彼此串联连接的两个或更多个电容器的组合电容是电容器的电容的倒数的和的倒数。在具有申请号为14/245,803的美国专利申请中提供了阻抗匹配网络106的示例。

在一些实施方式中，模型系统102包括阻抗匹配网络106的计算机生成的模型。例如，模型系统102由主计算机系统110的处理器134生成。匹配网络模型从阻抗匹配网络106的分支导出，例如，表示阻抗匹配网络106的分支等。例如，当y MHz RF产生器连接到阻抗匹配网络106的分支电路时，匹配网络模型表示阻抗匹配网络106的分支电路的电路，例如是该分支电路的电路的计算机生成的模型等等。又例如，匹配网络模型不具有数量与阻抗匹配网络106的电路部件的数量相同的电路部件。

在一些实施方式中，相比于阻抗匹配网络106的电路部件的数量，匹配网络模型具有较少数量的电路元件。例如，匹配网络模型是阻抗匹配网络106的分支电路的简化形式。又例如，阻抗匹配网络106的分支电路的多个可变电容器的可变电容被组合成由匹配网络模型的一个或多个可变电容性元件表示的组合可变电容，阻抗匹配网络106的分支电路的多个固定电容器的固定电容组合成由匹配网络模型的一个或多个固定电容元件表示的组合固定电容，和/或阻抗匹配网络106的分支电路的多个固定电感器的电感组合成由匹配网络模型的一个或多个电感元件表示的组合电感，和/或阻抗匹配网络106的分支电路的多个电阻器的电阻组合成由匹配网络模型的一个或多个电阻元件表示的固定电阻。又例如，串联的电容器的电容通过以下方式组合：求每个电容的倒数以产生多个电容倒数，对该多个电容倒数求和以产生组合电容倒数，以及通过求组合电容倒数的倒数以产生组合电容。举另一示例而言，将串联连接的电感器的多个电感求和以产生组合电感，并且串联的电阻器的多个电阻被组合以产生组合电阻。阻抗匹配网络106的分支电路的所有固定电容器的所有固定电容被组合成匹配网络模型的一个或多个固定电容元件的组合固定电容。匹配网络模型的其他示例在具有申请号为14/245,803的美国专利申请中提供。此外，在具有申请号为14/245,803的美国专利申请中描述了从阻抗匹配网络生成匹配网络模型的方式。

在一些实施方式中，匹配网络模型根据具有三个分支的阻抗匹配网络106的原理图生成，x MHz RF产生器、y MHz RF产生器和z MHz RF产生器中的每一个使用一个分支。三个分支在阻抗匹配网络106的输出端140处彼此连接。该原理图最初包括不同组合的多个电感器和电容器。对于单独考虑的三个分支之一，匹配网络模型表示三个分支之一。电路元件通过输入设备添加到匹配网络模型，下面提供其示例。添加的电路元件的示例包括先前未包括在原理图中的电阻器，以解决阻抗匹配网络106的分支中的功率损耗，包括先前未包括在原理图中的电感器，以表示各种连接RF带的电感，并且包括先前未包括在原理图中的电容器，以表示寄生电容。此外，由于阻抗匹配网络106的物理尺寸，一些电路元件经由输入装置被进一步添加到原理图以表示阻抗匹配网络106的分支的传输线性质。例如，阻抗匹配网络106的分支中的一个或多个电感器的展开长度与经由一个或多个电感器传送的RF信号的波长相比不可忽略。为了解决这种影响，原理图中的电感器被分成2个或更多个电感器。此后，通过输入装置从原理图去除一些电路元件以生成匹配网络模型。

在多种实施方式中，匹配网络模型具有与阻抗匹配网络106的分支电路的拓扑(例如电路元件之间的连接、电路元件数量等)相同的拓扑。例如，如果阻抗匹配网络106的分支电路包括与电感器串联耦合的电容器，则匹配网络模型包括与电感器串联耦合的电容器。在该示例中，阻抗匹配网络106的分支电路的电感器与匹配网络模型的分支电路的电感器具有相同的值，并且阻抗匹配网络106的分支电路的电容器与匹配网络模型的分支电路的电容器具有相同的值。又例如，如果阻抗匹配网络106的分支电路包括与电感器并联耦合的电容器，则匹配网络模型包括与电感器并联耦合的电容器。在该示例中，阻抗匹配网络106的分支电路的电感器与匹配网络模型的分支电路的电感器具有相同的值，并且阻抗匹配网络106的分支电路的电容器与模型系统102的分支电路的电容器具有相同的值。又例如，匹配网络模型的电路元件与阻抗匹配网络106的电路部件具有相同的数量和相同的类型，并且匹配网络模型的在电路元件之间的连接类型与电路部件之间的连接类型相同。电路元件的类型的示例包括电阻器、电感器和电容器。连接类型的示例包括串联、并联等。

在多种实施方式中，模型系统102包括匹配网络模型和RF传输模型的组合。匹配网络模型的输入端是输入端142。RF传输模型串联连接到匹配网络模型的输出端并具有输出端144。以与匹配网络模型根据阻抗匹配网络106导出的方式类似的方式，RF传输模型根据RF传输线132导出。例如，RF传输模型具有根据RF传输线132的电感、电容和/或电阻导出的电感、电容和/或电阻。又例如，RF传输模型的电容与RF传输线132的电容匹配，RF传输模型的电感与RF传输线132的电感匹配，并且RF传输模型的电阻与RF传输线132的电阻匹配。

在一些实施方式中，模型系统102包括RF电缆模型、匹配网络模型和RF传输模型的组合。RF电缆模型的输入端是输入端142。RF电缆模型的输出端连接到匹配网络模型的输入端，并且匹配网络模型的输出端连接到RF传输模型的输入端。RF传输模型具有输出端144。RF电缆模型以与匹配网络模型从阻抗匹配网络106导出的方式类似的方式从RF电缆130导出。例如，RF电缆模型具有根据RF电缆130的电感、电容和/或电阻导出的电感、电容、和/或电阻。又例如，RF电缆模型的电容与RF电缆130的电容匹配，RF电缆模型的电感与RF电缆130的电感匹配，并且RF电缆模型的电阻与RF电缆130的电阻匹配。

x MHz RF产生器包括用于产生RF信号的RF电源121。RF电源121具有输出端123，其也是x MHz RF产生器的输出端。输出端123经由RF电缆127连接到阻抗匹配网络106的输入端125。x MHz RF产生器经由附加支路的输入端125连接到阻抗匹配网络106的附加支路，并且该附加支路与y MHz RF产生器在分支电路的输入端128处连接的分支电路不同。例如，附加分支包括与连接到输入端128的分支电路内的一个或多个电阻器、和/或一个或多个电容器、和/或一个或多个电感器的组合不同的一个或多个电阻器、和/或一个或多个电容器、和/或一个或多个电感器的组合。连接到输入端125的附加支路和连接到输入端128的分支电路都连接到输出端140。

此外，y MHz RF产生器包括用于产生RF信号的RF电源122。y MHz RF产生器包括传感器124，例如复阻抗传感器、复电流和电压传感器、复反射系数传感器、复电压传感器、复电流传感器等，其连接到y MHz RF产生器的输出端126。输出端126经由RF电缆130连接到阻抗匹配网络106的分支电路的输入端128。阻抗匹配网络106经由输出端140和RF传输线132连接到等离子体室108，RF传输线132包括RF杆和围绕RF杆的RF外部导体。

驱动组件112包括驱动器(例如，一个或多个晶体管等)和电动机，并且电动机经由连接机构114连接到阻抗匹配网络106的可变电容器。连接机构114包括一个或多个杆或通过齿轮彼此连接的杆等。连接机构114连接到阻抗匹配网络106的可变电容器。例如，连接机构114连接到属于经由输入端128连接到y MHz RF产生器的分支电路的一部分的可变电容器。

应当注意，在阻抗匹配网络106包括连接到y MHz RF产生器的分支电路中的多于一个的可变电容器的情况下，驱动组件112包括用于控制多于一个可变电容器的单独的电动机，并且每个电动机通过相应的连接机构连接到相应的可变电容器。在这种情况下，多个连接机构被称为连接机构114。

在一些实施方式中，x MHz RF产生器的示例包括2MHz RF产生器，y MHz RF产生器的示例包括27MHz RF产生器，z MHz RF产生器的示例包括60MHz RF产生器。在多种实施方式中，x MHz RF产生器的示例包括400kHz RF产生器，y MHz RF产生器的示例包括27MHz RF产生器，z MHz RF产生器的示例包括60MHz RF产生器。

应当注意，在等离子体系统100中使用三个RF产生器(例如x MHz RF产生器、y MHzRF产生器和z MHz RF产生器等)的情况下，x MHz RF产生器连接到阻抗匹配网络106的输入端125，y MHz RF产生器连接到阻抗匹配网络106的输入端128，并且第三个RF产生器连接到阻抗匹配网络106的第三输入端。输出端140经由阻抗匹配网络106的附加分支连接到输入端125，并且输出端140经由阻抗匹配网络106的分支电路连接到输入端128。输出端140经由阻抗匹配网络106的第三电路分支连接到第三输入端。

主机计算机系统110包括处理器134和存储器装置137。存储器装置137存储模型系统102。从存储器装置137访问模型系统102以由处理器134执行。主机计算机110的示例包括膝上型计算机、或台式计算机、或平板、或智能电话等。如本文所使用的，不是使用处理器，而是使用中央处理单元(CPU)、控制器、专用集成电路(ASIC)、或可编程逻辑器件(PLD)，并且这些术语在本文中可互换使用。存储器装置的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘、易失性存储器、非易失性存储器、冗余阵列存储盘、闪存等。传感器124经由网络电缆136连接到主计算机系统110。这里使用的网络电缆的示例是用于以串行方式、或以并行方式、或者使用通用串行总线(USB)协议等传输数据的电缆。

在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P1期间，具有比x MHz RF产生器的频率高的频率的y MHz RF产生器在多个射频值RF1(P1)o下操作，其中o是大于零的整数。射频值RF1(P1)o的示例包括RF1(P1)1、RF1(P1)2、RF1(P1)3等。例如，处理器134提供包括射频值RF1(P1)以及用于所述周期P1的多个功率电平的配方(recipe)到所述y MHz RF产生器。

在多种实施方式中，x MHz RF产生器和y MHz RF产生器中的每一个从主计算机系统110内的处理器134或从时钟源(例如，振荡器等)接收时钟信号。在x MHz RF产生器的周期P1期间，y MHz RF产生器产生具有多个周期的RF信号。例如，在接收到时钟信号时，在时钟信号的时钟周期期间，x MHz RF产生器产生具有周期P1的RF信号，其在时钟周期期间重复。例如，由x MHz RF产生器产生的RF信号以周期P1重复。此外，在该示例中，在接收到时钟信号时，在时钟信号的时钟周期期间，y MHz RF产生器产生在周期P1内的具有多个周期的RF信号。例如，由y MHz RF产生器产生的RF信号在周期P1期间重复多次振荡，周期P1是通过x MHz RF产生器产生的RF信号的一个振荡。

在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P1期间，y MHz RF产生器经由连接到yMHz RF产生器和主计算机系统110的网络电缆138接收配方，并且y MHz RF产生器的数字信号处理器(DSP)向RF电源122提供配方。RF电源122生成具有射频频率值RF1(P1)o和配方中所描述的功率电平的RF信号。

阻抗匹配网络106被初始化为具有组合可变电容C1。例如，处理器134向驱动组件112的驱动器发送信号以产生一个或多个电流信号。一个或多个电流信号由驱动器产生并被发送到驱动组件112的相应的一个或多个电动机的相应的一个或多个定子。驱动组件112的与相应的一个或多个定子电场连接的一个或多个转子旋转以移动连接机构114，从而将阻抗匹配网络106的分支电路的组合可变电容改变为C1。具有组合可变电容C1的阻抗匹配网络106的分支电路经由输入端128和RF电缆130从输出端126接收具有射频值RF1(P1)o的RF信号。此外，阻抗匹配网络106的附加分支经由RF电缆127和输入端125从x MHz RF产生器的输出端123接收RF信号。在从xMHz RF产生器和y MHz RF产生器接收到RF信号时，阻抗匹配网络106使连接到阻抗匹配网络106的负载的阻抗与连接到阻抗匹配网络106的源的阻抗匹配以产生属于RF信号的经修改的信号。负载的示例包括等离子体室108和RF传输线132。源的示例包括RF电缆127、RF电缆130、x MHz RF产生器和y MHz RF产生器。经修改的信号从阻抗匹配网络106的分支电路的输出端140经由RF传输线132提供到卡盘118。当经修改的信号结合一种或多种处理气体(例如，含氧气体、含氟气体等)提供给卡盘118时，在卡盘118和上电极116之间的间隙中产生或保持等离子体。

在产生具有射频RF1(P1)o的RF信号期间，阻抗匹配网络106具有组合可变电容C1，并且x MHz RF产生器产生RF信号的周期P1，传感器124感测在输出端126处的多个电压反射系数Γmi(P1)n并且通过网络电缆136将电压反射系数Γmi(P1)n提供给处理器134，其中n是大于零的整数。例如，在周期P1期间，传感器124以预定的周期性时间间隔测量电压反射系数Γmi(P1)n，例如每0.3微秒、每0.5微秒、每0.1微秒、恒定几分之一微秒、每0.v微秒等等测量电压反射系数Γmi(P1)n，其中n是时间间隔的数量且与电压反射系数Γmi(P1)n的数量相同，并且v是大于0且小于10的实数。为了进一步说明，传感器124在周期P1期间测量在离周期P1的开始0.3微秒时的电压反射系数Γmi(P1)1，以及在离周期P1的开始0.6微秒时的电压反射系数Γmi(P1)2。电压反射系数的示例包括从等离子体室108朝向y MHz RF产生器反射的电压和在由y MHz RF产生器产生的RF信号内提供的电压的比率。

举另一示例而言，400kHz RF信号的周期P1被划分为8个子周期，例如，ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4、ΔT5、ΔT6、ΔT7、ΔT8。这些子周期中的每一个是等于P1/8或约0.v微秒等的短时间间隔。在一些实施方式中，由于400kHz频率在350和450kHz之间变化，所以这些子周期中的每一个的持续时间通过处理器134使其更长或更短，并且子周期的数量通过处理器134增加或减少。400kHz RF信号的周期P1的开始由处理器134检测，并且周期的开始标记子周期ΔT1的开始，并且每个附加的ΔT2至ΔT8按顺序排在子周期ΔT1之后。对与60MHz RF产生器相关的电压反射系数Γmi(P1)进行八次测量，例如，Γmi(P1)1、Γmi(P1)2、Γmi(P1)3、Γmi(P1)4、Γmi(P1)5、Γmi(P1)6、Γmi(P1)7、Γmi(P1)8。在一些实施方式中，在周期P1进行八次测量。在多种实施方式中，在400kHz RF信号的多个周期(例如，周期P1、周期P(1+1)和周期P(1+2)等)期间，进行八次测量，即Γmi(P1)1、Γmi(P1)2、Γmi(P1)3、Γmi(P1)4、Γmi(P1)5、Γmi(P1)6、Γmi(P1)7、和Γmi(P1)8。应当注意，八次测量是示例，并且在一些实施方式中，在周期P1期间或在多个周期期间对电压反射系数进行任何数量的测量。

处理器134根据电压反射系数Γmi(P1)n计算多个阻抗Zmi(P1)n。例如，处理器134通过应用等式(1)来计算阻抗Zmi(P1)1，等式(1)为Γmi(P1)1＝(Zmi(P1)1-Zo)/(Zmi(P1)1+Zo)，以及求解Zmi(P1)1，其中Zo是RF传输线132的特性阻抗。举另一示例而言，处理器134通过应用等式(2)来计算阻抗Zmi(P1)2，等式(2)为Γmi(P1)2＝(Zmi(P1)2-Zo)/(Zmi(P1)2+Zo)，并求解Zmi(P1)2。阻抗Zo经由输入装置(鼠标、键盘、触笔、键盘、按钮、触摸屏等)提供给处理器134，该输入装置经由例如串行接口、并行接口、USB接口等输入/输出接口连接到处理器134。在一些实施方式中，传感器124测量阻抗Zmi(P1)n并通过网络电缆136将阻抗Zmi(P1)n提供给处理器134。

阻抗Zmi(P1)n由处理器134应用到模型系统102的输入端142，并且经由模型系统102正向传导以计算在模型系统102的输出端144的多个负载阻抗ZL(P1)n。模型系统102由处理器134初始化以具有组合可变电容C1和多个射频值RF1(P1)o。例如，阻抗Zmi(P1)1由处理器134经由模型系统102的一个或多个电路元件正向传导，以生成负载阻抗ZL(P1)1。例如，模型系统102被初始化为具有射频RF1(P1)1和组合可变电容C1。当模型系统102包括电阻元件、电感元件、固定电容元件和可变电容元件的串联组合时，处理器134计算在模型系统102的输入端142接收的阻抗Zmi(P1)1、跨电阻元件的复阻抗、跨电感元件的复阻抗、以及跨具有可变电容C1的可变电容元件的复阻抗、和跨固定电容元件的复阻抗的定向和，以产生负载阻抗ZL(P1)1。举另一示例而言，阻抗Zmi(P1)2由处理器134经由模型系统102的一个或多个电路元件正向传导，以生成负载阻抗ZL(P1)2。举例而言，模型系统102被初始化为具有射频RF1(P1)2和组合可变电容C1。当模型系统102包括电阻元件、电感元件、固定电容元件和可变电容元件的串联组合时，处理器134计算在模型系统102的输入端142处接收到的阻抗Zmi(P1)2、跨电阻元件的复阻抗、跨电感元件的复阻抗、以及跨具有可变电容C1的可变电容元件的复阻抗、和跨固定电容元件的复阻抗的定向和，以产生负载阻抗ZL(P1)2。

在多种实施方式中，不是测量在输出端126处的电压反射系数，而是在从输出端126到输入端128并包括输出端126和输入端128的RF电缆130上的任何点处测量电压反射系数。例如，传感器124连接到RF电源122和阻抗匹配网络106之间的点，以测量电压反射系数。

在一些实施方式中，由处理器134根据预先分配的权重来对每个测得的电压反射系数Γmi(P1)n进行加权。由处理器134应用到电压反射系数Γmi(P1)n的权重由处理器134经由输入设备接收作为输入，并且基于工程知识和/或工艺条件来确定，这将在下面描述。代替应用电压反射系数Γmi(P1)n，将加权电压反射系数wΓmi(P1)n应用于模型系统102以确定负载阻抗ZL(P1)n，其中，w为预先分配的权重。

图2是被初始化为具有射频值RF1(P1)o和可变电容C1以确定多个射频值RF(P1)n的模型系统102的实施方式的示意图。对于射频值RF(P1)n中的每一个，输入端142处的用于周期P1的电压反射系数Γ(P1)n是最小的。处理器134根据负载阻抗ZL(P1)n和模型系统102计算多个射频值RF(P1)n。对于射频值RF(P1)n中的每一个，电压反射系数Γ(P1)是电压反射系数Γ(P1)的多个值中的最小值。例如，处理器134经由被初始化为具有射频RF1(P1)1和可变电容C1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)1，以确定在输入端142生成用于周期P1的输入阻抗Z1的射频值RF(P1)1。处理器134以与上述使用等式(1)的方式类似的方式根据输入阻抗Z1计算电压反射系数Γ(P1)1。此外，处理器134经由被初始化为具有射频RF1(P1)1和可变电容C1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)1，以确定在输入端142处产生用于周期P1的输入阻抗Z2的射频值RF(P1)1_1。处理器134以与上述使用等式(1)的方式类似的方式根据输入阻抗Z2计算电压反射系数Γ(P1)2。处理器134确定电压反射系数Γ(P1)1小于电压反射系数Γ(P1)2，并且确定射频值RF1(P1)1是使得电压反射系数Γ(P1)1是最小值的射频值。

举另一示例而言，处理器134经由被初始化为具有射频RF1(P1)2和可变电容C1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)2，以确定在输入端142处产生用于周期P1的输入阻抗Z3的射频值RF(P1)2。处理器134以与上述使用等式(2)的方式类似的方式根据输入阻抗Z3计算电压反射系数Γ(P1)3。此外，处理器134经由被初始化为具有射频RF1(P1)2和可变电容C1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)2，以确定在输入端142处产生用于周期P1的输入阻抗Z4的射频值RF(P1)2_2。处理器134以与上述使用等式(2)的方式类似的方式根据输入阻抗Z4计算电压反射系数Γ(P1)4。处理器134确定电压反射系数Γ(P1)3小于电压反射系数Γ(P1)4，并且确定射频值RF(P1)2是使得电压反射系数Γ(P1)3为最小值的射频值。

应当注意，值ZL(P1)1根据值Zmi(P1)1确定，值Zmi(P1)1是在从周期P1开始起的且在周期P1期间的第一时间周期结束(例如t1等)时测得的。值ZL(P1)2根据值Zmi(P1)2确定，值Zmi(P1)2是在从第一时间周期起的且在周期P1期间的第二时间周期结束(例如t2等)时测得的。第二时间周期t2与第一时间周期t1连续，并且长度等于第一时间周期t1。在多种实施方式中，电压反射系数Γ(P1)1在用于第一时间周期t1的所有电压反射系数中是最小值，并且电压反射系数Γ(P1)2在用于第二时间周期t2的所有电压反射系数中是最小值。

在一些实施方式中，由处理器134执行非线性最小二乘优化例程以根据负载阻抗ZL(P1)n和模型系统102求解和计算射频值RF(P1)n。对于射频值RF(P1)n中的每一个，用于周期P1的电压反射系数Γ(P1)n是最小的。在多种实施方式中，预定等式由处理器134应用以从负载阻抗ZL(P1)n和模型系统102求解和计算射频值RF(P1)n。

在多种实施方式中，使得输入端142处的电压反射系数Γ最小的模型系统102的射频的值在这里被称为有利的RF值。

在一些实施方式中，RF值在本文中有时被称为“参数值”。此外，电容在本文中有时被称为“可测量因子”。

在多种实施方式中，除了确定射频值RF(P1)n之外或代替确定射频值RF(P1)n，还由处理器134计算用于周期P1的组合可变电容Coptimum(P1)的值。例如，处理器134计算使得在输入端142处的电压反射系数Γ(P1)n的加权平均值为最小的组合可变电容Coptimum(P1)。举例而言，处理器134计算电压反射系数Γ(P1)n的加权平均值。处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)n，以确定电压反射系数Γ(P1)n的加权平均值最小的组合可变电容Coptimum(P1)。举例而言，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)n中的任一个，例如ZL(P1)1或ZL(P1)2等，以确定使得电压反射系数Γ(P1)n的加权平均值具有第一值的组合可变电容Coptimum(P1)1。当负载阻抗ZL(P1)n中任一个反向传导时，模型系统102被初始化为对应的射频值RF1(P1)n和可变电容C1中的任一个。例如，当负载阻抗ZL(P1)1反向传导时，模型系统102被初始化为相应的射频值RF1(P1)1，并且当负载阻抗ZL(P1)2反向传导时，模型系统102被初始化为相应的射频值RF1(P1)2。继续进一步举例而言，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P1)n中的任一个，以确定使得电压反射系数Γ(P1)n的加权平均值具有第二值的另一组合可变电容Coptimum(P1)2。处理器134确定第一值小于第二值，并且确定组合可变电容Coptimum(P1)1是使得电压反射系数Γ(P1)n的加权平均是最小值的最优组合可变电容Coptimum(P1)。应当注意，通过处理器134从输入设备接收用于生成加权平均的每个电压反射系数Γ(P1)n的权重。

在多种实施方式中，代替从传感器124(图1)获得电压反射系数Γmi(P1)n的n个测量值，由传感器124生成电压反射系数Γmi(p1)q的q个测量值，其中q大于n，并且是大于零的整数。处理器134经由模型系统102正向传导电压反射系数Γmi(P1)q，以在模型系统102的输出端144处生成负载阻抗ZL(P1)q的q值。模型系统102被初始化为具有可变电容C1和值RF1(P1)o。处理器134将负载阻抗ZL(P1)q划分成n个相等的段，并且计算n个段中的每个段内的负载阻抗的平均值。例如，处理器134计算10个测量值ZL(P1)1到ZL(P1)10的第一平均值，并且计算10个测量值ZL(P1)11到ZL(P1)20的第二平均值，其中1、10、11和20是q的实例。第一平均值是负载阻抗ZL(P1)n中的一个的示例，而第二平均值是负载阻抗ZL(P1)n中的另一个的示例。

在一些实施方式中，不是使电压反射系数Γ(P1)n最小化，而是在输入端142处使另一参数(例如，功率反射系数等)最小化。

图3是等离子体系统100的实施方式的示意图，其用以说明使用模型系统102在由xMHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m)产生多个负载阻抗ZL(P(1+m))n，其中m是大于零的整数。周期P(1+m)跟随周期P1。例如，由x MHz RF产生器产生的RF信号的第一振荡紧接有RF信号的第二振荡。第二振荡与第一振荡连续，并且在第一和第二振荡之间没有其它振荡。第二振荡具有时间周期P2，第一振荡具有时间周期P1。在一些实施方式中，周期P2的时间长度与周期P1的时间长度相同。举另一示例而言，由x MHz RF产生器产生的RF信号的第一振荡不是紧接有RF信号的第二振荡，而是紧接有一个或多个振荡，该一个或多个振荡进而紧接有周期P(1+m)的第(1+m)振荡。第(1+m)振荡与第一振荡不连续，并且在第一和第(1+m)振荡之间存在一个或多个中间振荡。在一些实施方式中，由周期P(1+m)覆盖的时钟周期的时间量与周期P1覆盖的时钟周期的时间量相同。

在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m)期间，处理器134修改配方以包括射频值RF(P1)n，并提供射频值RF(P1)n至y MHz RF产生器。此外，处理器134针对周期P(1+m)确定步进可变电容值Cstep1。举例而言，400kHz RF产生器的周期P(1+m)的开始由处理器134检测，并且对于RF信号的周期P(1+m)的第一部分，例如在周期P(1+m)的第一个1/8部分期间，应用射频值RF(P(1)1。接着，对于RF信号的周期P(1+m)的第二部分，例如在周期P(1+m)的第二个1/8部分期间，应用射频值RF(P(1)2。周期P(1+m)的第二部分与P(1+m)的第一部分连续。步进可变电容值Cstep1是在从值C1至值Coptimum(P1)的方向上的步长。

应当注意，当修改阻抗匹配网络106的对应的一个或多个可变电容器的一个或多个电容以从C1改变到Coptimum(P1)时，一个或多个可变电容器相对于在由y MHz RF产生器产生的RF信号的RF频率的变化足够慢地移动。不是将阻抗匹配网络102的组合可变电容设置为值Coptimum(P1)，而是处理器134控制驱动组件112，使得阻抗匹配网络106的组合可变电容被设置为值Cstep1。阻抗匹配网络106获得可变电容Coptimum(P1)所需的时间比由yMHz RF产生器产生具有射频值RF(P1)n的RF信号所需的时间长(例如，约几秒等)。例如，yMHz RF产生器从射频RF1(P1)o获得射频值RF(P1)n需要的时间在微秒的量级。结果，难以在从值RF1(P1)o获得射频值RF(P1)n的同时从值C1直接获得可变电容Coptimum(P1)使得在yMHz RF产生器的输出端126的电压反射系数Γ(P1)n是最小的。因此，在周期P(1+m)期间，在朝向可变电容Coptimum(P1)的方向上，按步长(例如Cstep1等)调整阻抗匹配网络106的可变电容。

处理器134进一步控制y MHz RF产生器以在周期P(1+m)期间在射频频率值RF(P1)下操作。对于射频RF(P1)n和可变电容Cstep1，y MHz RF产生器产生具有射频值RF(P1)n的RF信号，其传递到阻抗匹配网络106的分支电路。此外，阻抗匹配网络106的附加分支经由RF电缆127和输入端125从x MHz RF产生器的输出端123接收RF信号。在从x MHz RF产生器和yMHz RF产生器接收到RF信号时，阻抗匹配网络106生成经修改的信号，其被提供给下电极118。当使用值RF(P1)n而不是值RF(P1)o时，相比于在周期P1期间，在周期P(1+m)期间向yMHz RF产生器反射较少量的功率。

在周期P(1+m)期间，当y MHz RF产生器生成具有射频值RF(P1)n的RF信号并且组合可变电容为Cstep1时，传感器124测量在输出端126处的多个电压反射系数Γmi(P(1+m)n。例如，400kHz RF信号的周期P(1+m)被划分为8个子周期，例如，ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4、ΔT5、ΔT6、ΔT7、ΔT8。这些子周期中的每一个是等于P(1+m)/8或约0.v微秒等的短时间间隔。在一些实施方式中，因为400kHz频率在350和450kHz之间变化，所以处理器134使这些子周期中的每一个的持续时间更长或更短，并且处理器134使子周期的数量增加或减少。400kHz RF信号的周期P(1+m)的开始由处理器134检测，并且周期的开始标记子周期ΔT1的开始，并且每个附加的ΔT2至ΔT8按顺序跟在子周期ΔT1之后。对与60MHz RF产生器相关的电压反射系数Γmi(P(1+m)n进行八次测量，例如，Γmi(P(1+m)1、Γmi(P(1+m)2、Γmi(P(1+m)3、Γmi(P(1+m)4、Γmi(P(1+m)5、Γmi(P(1+m)6、Γmi(P(1+m)7、Γmi(P(1+m)8。在一些实施方式中，在周期P(1+m)进行八次测量。在多种实施方式中，在400kHz RF信号的多个周期(例如，周期P(1+m)、周期P((1+m+1)和周期P(1+m+2)等)期间，进行八次测量，即Γmi(P(1+m)1、Γmi(P(1+m)2、Γmi(P(1+m)3、Γmi(P(1+m)4、Γmi(P(1+m)5、Γmi(P(1+m)6、Γmi(P(1+m)7、和Γmi(P(1+m)8。应当注意，八次测量是示例，并且在一些实施方式中，在周期P(1+m)期间或在多个周期期间对电压反射系数进行任何数量的测量。

在周期P(1+m)期间，传感器124经由网络电缆136向处理器134提供电压反射系数Γm(P(1+m))n。处理器134以与如上所述根据电压反射系数Γmi(P1)n产生阻抗值Zmi(P1)的方式相同的方式，根据电压反射系数Γmi(P(1+m))n生成多个阻抗Zmi(P(1+m))n。例如，处理器134根据电压反射系数Γmi(P(1+m))1生成阻抗值Zmi(P(1+m))1，其在从周期P(1+m)的开始起的周期P(1+m)的第一时间周期t1期间测量。此外，处理器134根据电压反射系数Γmi(P(1+m))2生成阻抗值Zmi(P(1+m))2，其在周期P(1+m)的从时间周期t1结束时起的第二时间周期t2结束时测量，时间周期t1从周期P(1+m)开始时起算。

此外，当模型系统102被设置为具有用于周期P(1+m)的射频值RF(P1)n和用于周期P(1+m)的组合可变电容Cstep1时，阻抗Zmi(P(1+m))n通过模型系统102正向传导，以便以与根据在模型系统102的输入端142处的阻抗Zmi(P1)n在输出端144处生成负载阻抗ZL(P1)n的方式相同的方式在模型系统102的输出端144生成负载阻抗ZL(P(1+m))n。

在多种实施方式中，与组合可变电容C1相比，组合可变电容Cstep1更接近于组合可变电容Coptimum(P1)。例如，组合可变电容Cstep1大于组合可变电容C1，并且组合可变电容Coptimum(P1)大于组合可变电容Cstep1。举另一示例而言，组合可变电容Cstep1小于组合可变电容C1，并且组合可变电容Coptimum(P1)小于组合可变电容Cstep1。

在一些实施方式中，代替根据从传感器124接收的电压反射系数(例如，Γmi(P1)n、Γmi(P(1+m))n等)来产生阻抗(例如，阻抗Zmi(P1)n,Zmi(P(1+m))n等)，处理器134接收电压反射系数以在模型系统102的输出端144产生多个对应的负载电压反射系数，例如，ΓL(P1)n、ΓL(P(1+m))n等。多个相应的负载电压反射系数以与负载阻抗(例如ZL(P1)n、ZL(P(1+m))n等)应用于模型系统102的输出端的方式相同的方式应用于模型系统102的输出端144。不需要将电压反射系数转换为阻抗，反之亦然。

在一些实施方式中，由处理器134根据预先分配的权重对每个测得的电压反射系数Γmi(P(1+m))n进行加权。处理器134应用到电压反射系数Γmi(P(1+m))n的权重由处理器134经由输入设备接收作为输入，并且基于工程知识和/或工艺条件来确定。代替应用电压反射系数Γmi(P(1+m))n，将加权电压反射系数wΓmi(P(1+m))n应用于模型系统102以确定负载阻抗ZL(P(1+m))n，其中每个w是预先分配的权重。

在多种实施方式中，将值Coptimum(P1)和值Cstep1应用于等离子体系统100，而不确定并将射频值RF(P1)n应用于等离子体系统100。

图4是被初始化为具有射频值RF(P1)n和可变电容Cstep1以确定多个射频值RF(P(1+m))n的模型系统102的实施方式的示意图。对于射频值RF(P(1+m))n中的每一个，在输入端142的用于周期P(1+m)的电压反射系数Γ(P(1+m))n是最小的。处理器134根据负载阻抗ZL(P(1+m))n和模型系统102计算多个射频值RF(P(1+m))n。对于射频值RF(P(1+m))n中的每一个，在输入端142的电压反射系数Γ(P(1+m))n在电压反射系数Γ(P(1+m))n的多个值中是最小的。例如，处理器134经由被设置为具有射频值RF(P1)1和可变电容Cstep1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL((P(1+m))1，以确定在输入端142产生用于周期P(1+m)的输入阻抗Z5的射频值RF(P(1+m))1。处理器134以与上文使用等式(1)描述的方式类似的方式根据输入阻抗Z5计算电压反射系数Γ(P(1+m))5。此外，处理器134经由被设置为具有射频RF(P1)1和可变电容Cstep1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL((P(1+m))1，以确定在输入端142处产生用于周期P(1+m)的输入阻抗Z6的射频值RF(P(1+m))1_1。处理器134以与上述使用等式(1)描述的方式类似的方式根据输入阻抗Z6计算电压反射系数Γ(P(1+m))6。处理器134确定电压反射系数Γ(P(1+m))5小于电压反射系数Γ(P(1+m))6，并且确定射频值RF(P(1+m))1是使得电压反射系数Γ(P(1+m))1为最小值的射频值。

举另一示例而言，处理器134经由被设置为具有射频值RF(P1)2和可变电容Cstep1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL((P(1+m)2)，以确定在输入端142处产生用于周期P(1+m)的输入阻抗Z7的射频值RF(P(1+m))2。处理器134以与上述使用等式(1)描述的方式类似的方式根据输入阻抗Z7计算电压反射系数Γ(P(1+m))7。此外，处理器134经由被设置为具有射频值RF(P1)2和可变电容Cstep1的模型系统102反向传导负载阻抗ZL((P(1+m))2)，以确定在输入端142处产生用于周期P(1+m)的输入阻抗Z8的射频值RF(P(1+m)2_1)。处理器134以与上述使用等式(1)描述的方式类似的方式根据输入阻抗Z8计算电压反射系数Γ(P(1+m))8。处理器134确定电压反射系数Γ(P(1+m))7小于电压反射系数Γ(P(1+m))8，并且确定射频值RF(P(1+m))2是使得电压反射系数Γ(P(1+m))7为最小值的射频值。

应当注意，值ZL(P(1+m)1)根据负载值Zmi(P(1+m))1确定，负载值Zmi(P(1+m))1是在从周期P(1+m)开始的第一时间周期结束(例如t1等)时测得的。值ZL(P(1+m)2)根据负载值Zmi(P(1+m))2确定，负载值Zmi(P1)2是在从第二时间周期结束(例如t2等)时测得的，第二时间周期从第一时间周期t1结束时开始，第一时间周期t1从周期P(1+m)开始时开始。周期P(1+m)的第二时间周期与周期P(1+m)的第一时间周期连续。电压反射系数Γ(P(1+m))5在用于周期P(1+m)的第一时间周期的所有电压反射系数中是最小值，并且电压反射系数Γ(P(1+m))7在用于周期P(1+m)的第二时间周期的所有电压反射系数中是最小值。

在一些实施方式中，由处理器134执行非线性最小二乘优化例程以根据负载阻抗ZL(P(1+m))n和模型系统102求解和计算射频值RF(P(1+m))n。对于射频值RF(P(1+m))n中的每一个，周期P(1+m)的电压反射系数Γ(P(1+m))n是最小的。在多种实施方式中，预定等式由处理器134应用以根据负载阻抗ZL(P(1+m))n和模型系统102求解和计算射频值RF(P(1+m))n。

在一些实施方式中，除了或代替找到射频值RF(P(1+m))n，还找到周期P(1+m)的组合可变电容Coptimum(P(1+m))的值。例如，处理器134计算使得输入端142处的电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值为最小的组合可变电容Coptimum(P(1+m))。举例而言，处理器134计算电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值。处理器134通过模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P(1+m))n，以确定使得电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值最小的组合可变电容Coptimum(P(1+m))。举例而言，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P(1+m))n中的任一个，例如ZL(P(1+m))1或ZL(P(1+m))2等，以确定使得电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值具有第一值的组合可变电容Coptimum(P(1+m))1。当负载阻抗ZL(P(1+m))n中的任意一个反向传导时，模型系统102被初始化为对应的射频值RF(P(1)n和电容Cstep1中的任一个。例如，当负载阻抗ZL(P(1+m))1被反向传导时，模型系统102被初始化为对应的射频值RF(P1)1，并且当负载阻抗ZL(P(1+m))2被反向传导时，模型系统102被初始化为对应的射频值RF(P1)2。继续进一步举例而言，处理器134通过模型系统102反向传导负载阻抗ZL(P(1+m))n中的任一个负载阻抗以确定使得电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值具有第二值的另一组合可变电容Coptimum(P(1+m))2。处理器134确定第一值小于第二值，并且确定组合可变电容Coptimum(P(1+m))1是使得电压反射系数Γ(P(1+m))n的加权平均值最小的最优组合可变电容Coptimum(P(1+m))。应当注意，通过处理器134从输入设备接收用于生成加权平均值的每个电压反射系数Γ(P(1+m))n的权重。

在多种实施方式中，代替从传感器124(图3)获得电压反射系数Γmi(P(1+m))n的n个测量值，电压反射系数Γmi(p(1+m))q的q个测量值由传感器124生成。处理器134经由模型系统102正向传导电压反射系数Γmi(P(1+m))q，以在模型系统102的输出端144处生成负载阻抗ZL(P(1+m))q的q值。模型系统102被初始化为具有可变电容Coptimum(P1)和值RF1(P1)n。处理器134将负载阻抗ZL(P(1+m))q划分成n个相等的段，并且计算n个段中的每个段内的负载阻抗的平均值。例如，处理器134计算ZL(P(1+m))1到ZL(P(1+m))10这10个测量值的第一平均值，并且计算ZL(P(1+m))11到ZL(P(1+m))20这10个测量值的第二平均值，其中1、10、11和20是q的实例。第一平均值是负载阻抗ZL(P(1+m))n中的一个的示例，而第二平均值是负载阻抗ZL(P(1+m))n中的另一个的示例。

在一些实施方式中，代替使电压反射系数Γ(P(1+m))n最小化，在输入端142处使另一参数(例如，功率反射系数等)最小化。

图5是等离子体系统100的实施方式的示意图，其用以说明使用电容值Coptimum(P(1+m))以及使用射频值RF(P(1+m))n以在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m+q)期间处理晶片W，其中q是大于零的整数。周期P(1+m+q)跟随由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m)。例如，由x MHz RF产生器产生的RF信号的第二振荡紧接有RF信号的第三振荡。第三振荡与第二振荡连续，并且在第二和第三振荡之间没有其它振荡。第三振荡具有周期P3，第二振荡具有周期P2。在一些实施方式中，周期P3的时间长度与周期P2的时间长度相同。举另一示例而言，由x MHz RF产生器产生的RF信号的第二振荡不是紧接有RF信号的第三振荡，而是紧接有一个或多个振荡，该一个或多个振荡进而紧接有周期P(1+m+q)的第(1+m+q)振荡。第(1+m+q)振荡与第二振荡不连续，并且在第二振荡和第(1+m+q)振荡之间存在一个或多个中间振荡。在一些实施方式中，由周期P(1+m+q)覆盖的时钟周期的时间量与周期P(1+m)覆盖的时钟周期的时间量相同。

在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m+q)期间，处理器134修改周期P(1+m+q)期间的配方以包括射频值RF(P(1+m))n，并提供射频值RF(P(1+m))n至y MHz RF产生器。举例而言，400kHz RF产生器的周期P(1+m+q)的开始由处理器134检测，并且对于RF信号的周期P(1+m+q)的第一部分，例如在周期P(1+m+q)的第一个1/8部分期间，应用射频值RF(P(1+m))1。接着，对于RF信号的周期P(1+m+q)的第二部分，例如在周期P(1+m+q)的第二个1/8部分期间，应用射频值RF(P(1+m))2。周期P(1+m+q)的第二部分与P(1+m+q)的第一部分连续。当使用值RF(P(1+m))n而不是值RF(P1)n时，与周期P(1+m)比较，在周期P(1+m+q)期间向y MHz RF产生器反射较少量的功率。

此外，处理器134控制驱动组件112，使得阻抗匹配网络102的分支电路的组合可变电容被设置为值Cstep2，其是朝向最优组合可变电容Coptimum(P(1+m))的步长。应当注意，在一些实施方式中，组合可变电容Cstep2与组合可变电容Coptimum(P(1+m))相同。

在由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期P(1+m+q)期间，当阻抗匹配网络106的组合可变电容为Cstep2时，y MHz RF产生器产生具有射频值RF(P(1+m))n的RF信号。具有射频值RF(P(1+m))n的RF信号传递到阻抗匹配网络106的分支电路。此外，阻抗匹配网络106的附加分支从x MHz RF产生器的输出端123经由RF电缆127和输入端125接收RF信号。当从x和y MHz RF产生器接收到RF信号时，阻抗匹配网络106生成经修改的信号，该信号被提供给下电极118以用于在周期P(1+m+q)期间处理晶片W。

在多种实施方式中，与组合可变电容Cstep1相比，组合可变电容Cstep2更接近于组合可变电容Coptimum(P(1+m))。例如，组合可变电容Cstep2大于组合可变电容Cstep1，并且组合可变电容Coptimum(P(1+m))大于组合可变电容Cstep2。举另一示例而言，组合可变电容Cstep2小于组合可变电容Cstep1，并且组合可变电容Coptimum(P(1+m))小于组合可变电容Cstep2。

在多种实施方式中，值Coptimum(P(1+m))和值Cstep2被应用于等离子体系统100，而没有确定和应用射频值RF(P(1+m))n到等离子体系统100。

图6示出了曲线图602和604的实施方式，其用以示出由y MHz RF产生器产生的RF信号606的多个周期，并且多个周期发生在由x MHz RF产生器产生的RF信号608的周期内。曲线图602绘制了y轴上的RF信号606的功率值与x轴上的时间t的关系。曲线图604绘制了y轴上的RF信号608的功率值与x轴上的时间t的关系。RF信号606和608的时间轴t是相同的。例如，在时间周期t2内，出现RF信号608的10个周期，并且出现RF信号606的周期P1。此外，在时间t2和t4之间的时间周期内，出现RF信号608的10个周期，并且出现RF信号606的周期P2。此外，在时间t4和t6之间的时间周期内，出现RF信号608的十个周期，并且出现RF信号606的周期P3。由RF产生器产生的RF信号的每个周期在这里有时被称为RF周期。在RF信号606的每个周期期间，出现RF信号608的十个周期。此外，RF信号606的周期P2紧随周期P1。RF信号606的周期P3紧随周期P2。

在一些实施方式中，在RF信号606的一个周期期间，出现RF信号608的多于一个的周期，例如100个周期、200个周期、介于100个周期和200个周期之间的任意个周期等。RF信号608和RF信号606的周期之间的这种比率是RF信号608和606的频率的比率。

周期P2与周期P1连续，周期P3与周期P2连续。此外，周期P3不与周期P1连续。在周期P1和P3之间存在周期P2的振荡。

图7A是曲线图700的实施方式，其用以说明根据负载阻抗Zload的值产生用于等离子体室108的各种工艺条件下的最优组合可变电容值Coptimum，例如Coptimum1、Coptimum2、Coptimum3等。曲线图700将负载阻抗Zload的虚部(例如电抗等)绘制为y轴上的Im(Zload)，并将负载阻抗Zload的实部(例如电阻等)绘制为Re(Zload)。工艺条件的示例包括x MHz RF产生器的操作的各种频率值，或y MHz RF产生器的操作的各种频率值，或上电极116和卡盘118之间的间隙，或等离子体室108内的温度，或等离子体室108内的压力，或由x MHz RF产生器产生的RF信号的功率值，或由y MHz RF产生器产生的RF信号的功率值，等离子体室108内的气体的化学性质，或其中的两个或更多个的组合。举例而言，工艺条件1包括由x MHz RF产生器产生的RF信号的频率值frq1，由x RF产生器产生的RF信号的功率值pwr1，由y MHz RF产生器产生的RF信号的频率值frq1，由y MHz RF产生器产生的RF信号的功率值pwr2，等离子体室108内的温度tmp1，等离子体室108内的压力pr1，gp1毫米(mm)的间隙，以及两种处理气体的化学性质。工艺条件2包括由x MHz RF产生器产生的RF信号的频率值frq2，由x MHz RF产生器产生的RF信号的功率值pwr2，由y MHz RF产生器产生的RF信号的频率值frq3，由y MHz RF产生器产生的RF信号的功率值pwr3，等离子体室108内的温度tmp1，等离子体室108内的压力pr1，gp1mm的间隙，以及两种工艺气体的化学性质。值Zload1对应于工艺条件1，值Zload2对应于工艺条件2。类似地，值ZloadQ对应于工艺条件Q，其中Q是大于零的整数。例如，当等离子体室基于工艺条件Q操作时，ZloadQ是在阻抗匹配网络106的输出端140和卡盘118之间测得的阻抗。在多种实施方式中，等离子体室108使用有限数量的工艺条件Q操作，并且不超出有限数量操作。

图7B是模型系统102的实施方式的示意图，其用以说明最优值Coptimum的生成，该最优值Coptimum使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ为零。处理器134经由模型系统102从模型系统102的输出端144反向传导Zload的各个值，以确定使得在输入端142处的电压反射系数Γ为零的最优值Coptimum。Zload的值经由输入设备被提供为输入或者被预编程为由处理器134生成，并且基于工艺条件被限制。例如，当工艺条件1存在于等离子体室108内时，在阻抗匹配网络106的输出端140与卡盘118之间的某点处测量的Zload为Zload1。举另一示例而言，当等离子体室108中存在工艺条件2时，在阻抗匹配网络106的输出端140和卡盘118之间的该点处测得的Zload是Zload2。在该示例中，当工艺条件受限于工艺条件1和2时，Zload的值被限制为Zload1和Zload2。等离子体室108不通过使用这些工艺条件之外的工艺条件来操作。在一些实施例中，等离子体室108不能通过使用这些工艺条件之外的工艺条件来操作

对于Zload的每个值，由处理器134经由模型系统102确定最优组合可变电容Coptimum的值。例如，对于值Zload1，确定使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ是零的电容值Coptimum1。此外，对于值Zload2，确定使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ为零的电容值Coptimum2。

在一些实施方式中，代替实现电压反射系数Γ的零值，在输入端142处实现另一参数的零值，例如功率反射系数等的零值。

图7C是表720和多项式(1)的实施方式，这两者都由处理器134生成。表720包括负载阻抗值Zload和最优组合可变电容值Coptimum之间的对应关系。例如，如上文参考图7B所解释的，通过应用模型系统102，处理器134确定：对于值ZloadQ，电容值CoptimumQ被确定，该电容值CoptimumQ使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数是零，其中Q是大于零的整数。值ZloadQ是值Zload中的一个，并且值CoptimumQ是值Coptimum中的一个。处理器134将表720存储在存储器装置137中。表720是负载阻抗值Zload和电容值Coptimum之间的关系的示例。

在一些实施方式中，代替创建表720或除了创建表720之外，处理器134还生成作为最优组合可变电容值Coptimum和负载阻抗值Zload之间的关系的多项式(1)。组合可变电容值Coptimum是Zload的实部和Zload的虚部的函数，并且通过将函数拟合到曲线图700(图7A)上的值Coptimum来确定该函数。由多项式(1)表示的函数通过处理器134拟合。

图8A是用于示出根据最优电容值Coptimum以及根据负载阻抗值Zload产生最优RF值RFoptimum1、RFoptimum2、RFoptimum3等的曲线图800的实施方式。曲线图800绘制了在x轴上的负载阻抗值Zload的实部，在y轴上的负载阻抗值Zload的虚部以及在z轴上的最优电容值Coptimum。最优电容值Coptimum1和负载阻抗值Zload1对应于最优RF值RFoptimum1。此外，最优电容值Coptimum2和负载阻抗值Zload2对应于最优RF值RFoptimum2，并且最优电容值Coptimum3和负载阻抗值Zload3对应于最优RF值RFoptimum3。

图8B是模型系统102的实施方式，其用以说明根据最优电容值Coptimum和负载阻抗值Zload产生最优RF值RFoptimum。处理器134在模型系统102的输出端144处应用负载阻抗值ZloadQ，并且初始化模型系统102以具有值CoptimumQ，且进一步经由模型系统102反向传导值ZloadQ以确定使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ最小(例如非零等)的最优RF值RFoptimumQ，其中Q是大于零的整数。例如，处理器134经由被初始化为具有值Coptimum1的模型系统102反向传导负载阻抗值Zload1，以确定使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ具有第一值的第一RF最优值RFA。此外，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗值Zload1，以确定使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ具有第二值的第二RF最优值RFB。处理器134将第一值与第二值进行比较，以确定第一值是两个值之间的最小值，并且进一步确定值RFA是使得在输入端142处的电压反射系数Γ最小的值。值RFA是值RFoptimum1的示例。举另一示例而言，处理器134经由被初始化为具有值Coptimum2的模型系统102反向传导负载阻抗值Zload2，以确定使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ具有第一值的第一RF最优值RFC。此外，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗值Zload2，以确定使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ具有第二值的第二RF最优值RFD。处理器134将第一值与第二值进行比较，以确定第一值是两个值之间的最小值，并且进一步确定RF值RFC是使得输入端142处的电压反射系数Γ最小的RF值RFC。值RFC是值RFoptimum2的示例。值RFoptimumQ是值RFoptimum中的一个。

举又一示例而言，处理器134在模型系统102的输出端144处应用负载阻抗值ZloadQ，并且初始化模型系统102以具有值CoptimumQ，并且进一步经由模型系统102反向传导值ZloadQ以确定最优RF值RFoptimumQ，对于该最优RF值RFoptimumQ，用于由RF产生器产生的RF信号的状态S1的电压反射系数多项式Γ1和用于由RF产生器产生的RF信号的状态S2的电压反射系数多项式Γ2的组合的值最小，例如非零值、零值等。电压反射系数的组合的示例是A*Γ1+B*Γ2，其中A是0和1之间的一个系数并且B是在0和1之间的另一个系数。系数A和B由用户经由输入设备提供给处理器134。B的示例是(1-A)。举例而言，处理器134经由被初始化为具有值Coptimum1的模型系统102反向传导负载阻抗值Zload1，以确定使得在组合模型系统102的输入端142的电压反射系数Γ1和Γ2具有第一值的第一RF最优值RFA。此外，处理器134经由模型系统102反向传导负载阻抗值Zload1，以确定使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ1和Γ2的组合具有第二值的第二RF最优值RFB。处理器134将第一值与第二值进行比较，以确定第一值是这两个值之间的最小值，并且进一步确定值RFA是使得在模型系统102的输入端142处的多项式A*Γ1+(1-A)*Γ2最小的值RFA。值RFA是值RFoptimum1的示例。

在一些实施方式中，不是使电压反射系数Γ或电压反射系数Γ1和Γ2的组合最小化，而是使另一参数(例如功率反射系数等)或在状态S1和S2的参数的组合在输入端142处最小化。

在多种实施方式中，在状态S1期间，由RF产生器产生的RF信号具有比在状态S2期间的RF信号的功率电平大的功率电平，功率电平例如一个或多个功率量、一个或多个功率量的均方根功率量、RF信号的包络的功率电平等。类似地，在状态S1期间，RF信号具有大于在状态S2期间的RF信号的频率电平的频率电平，频率电平例如一个或多个频率量、一个或多个频率量的均方根频率量等。在这些实施方式中，状态S1在这里被称为高状态，而状态S2在这里被称为低状态。

在一些实施方式中，在状态S2期间，由RF产生器产生的RF信号具有大于状态S1期间RF信号的功率电平的功率电平。类似地，在这些实施方式中，在状态S2期间，RF信号具有大于或小于在状态S1期间的RF信号的频率电平的频率电平，频率电平例如一个或多个频率量、一个或多个频率量的均方根频率量等。在这些实施方式中，状态S1在这里被称为低状态，而状态S2在这里被称为高状态。

在多种实施方式中，在状态S2期间，由RF产生器产生的RF信号具有等于在状态S1期间RF信号的功率电平的功率电平。

在多种实施方式中，在状态S2期间的RF信号的频率电平大于还是小于在状态S1期间的RF信号的频率电平，与在状态S2期间由RF产生器产生的RF信号的功率电平是大于还是小于状态S1期间的RF信号的功率电平无关。

在一些实施方式中，如本文所使用的电平(例如，频率电平、功率电平等)包括一个或多个值，以及第一状态(例如状态S1、状态S2等)的电平具有不同于与第一状态不同的第二状态(例如，状态S1、状态S2等)的电平的值的值。例如，在状态S1期间，RF信号的功率值中没有一个与状态S2期间的RF信号的功率值相同。举另一示例而言，在状态S1期间的RF信号的频率值中没有一个与在状态S2期间的RF信号的频率值相同。

图8C是表820的实施方式，其包括由处理器134使用模型系统102确定的负载阻抗值Zload、最优电容值Coptimum和最优射频值RFoptimum之间的对应关系。例如，如上文参考图8B所解释的，通过应用模型系统102，处理器134确定：对于值ZloadQ和电容值CoptimumQ，值RFoptimumQ被确定为使得在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ最小，其中Q是大于零的整数。处理器134将表820存储在存储装置137中。

下面提供如上面参考图8B所解释的由处理器134通过应用模型系统102生成的表的其他示例：

表I

表II

表III

应注意，R1至R5是电阻值，X1至X5是电抗值。还应当注意，当模型系统102被初始化为最优电容值Coptimum1时，产生表I中的RFoptimum值。此外，当模型系统102被初始化为最优电容值Coptimum2时，产生表II中的RFoptimum值。此外，当模型系统102被初始化为最优电容值Coptimum3时，产生表III中的RFoptimum值。

对于负载阻抗ZloadQ和最优电容值Coptimum1的每个值，处理器134找到表I内的行以找到Re(Zload)的值并找到表I内的列以找到Im(Zload)的值，并且基于Re(Zload)和Im(Zload)的值，找到最优值RFoptimumQ。类似地，对于负载阻抗ZloadQ和最优电容值Coptimum2的每个值，处理器134找到表II中的行以找到Re(Zload)的值，并找到表II中的列以找到Im(Zload)的值，并且基于Re(Zload)和Im(Zload)的值，找到最优值RFoptimumQ。此外，对于负载阻抗ZloadQ和最优电容值Coptimum3的每个值，处理器134找到表III中的行以找到Re(Zload)的值，并找到表III中的列以找到Im(Zload)的值，并且基于Re(Zload)和Im(Zload)的值，找到最优值RFoptimumQ。

在多种实施方式中，表达式RFoptimumQ和RFoptimum在这里可互换使用。此外，在这些实施方式中，表达式ZloadQ和Zload在这里可互换使用。此外，在这些实施方式中，表达式Coptimum和CoptimalQ在这里可互换使用。

在一些实施方式中，查找表I、II和III由处理器134逼近以生成多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload)，Im(Zload)，CoptimumQ)，其中Function3是函数。例如，通过处理器134生成对表I至III中的RFoptimumQ值、Re(Zload)和Im(Zload)的值和CoptimumQ值的最优拟合，以生成多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload)，Im(Zload)，CoptimumQ)。查找表I到II和多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload)，Im(Zload)，CoptimumQ)被存储在存储器装置137中。

图8C还示出了多项式(2)的一实施方式。表820和多项式(2)中的每一个是负载阻抗值Zload、最优电容值Coptimum和最优射频值RFoptimum之间的关系的示例。在一些实施方式中，代替创建表820或者除了创建表820之外，处理器134还生成多项式(2)。RF值RFoptimum是组合可变电容值Coptimum、Zload值的实部和Zload值的虚部的函数，并且通过将函数拟合到曲线图800(图8A)上的值RFoptimum来确定该函数。由多项式(2)表示的函数由处理器134拟合。

图9是模型系统102的实施方式的框图，其用以说明使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数为零的最优值Coptimum和RFoptimum的生成。在模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ取决于负载阻抗值Zload，最优电容值Coptimum，例如可变电容器位置等，以及RF频率最优值RFoptimum。对于负载阻抗ZloadQ的每个值，存在由处理器134确定的在模型系统102的输入端142处产生Γ＝0的最优电容值CoptimumQ和RF频率最优值RFoptimumQ的单个组合。例如，处理器134在模型系统102的输出端144处应用负载阻抗值ZloadQ，并且进一步经由模型系统102反向传导值ZloadQ，以确定使得模型系统102的输入端142处的电压反射系数Γ为零的最优RF值RFoptimumQ和最优电容值CoptimumQ。最优电容值CoptimumQ和RF频率最优值RFoptimumQ在本文中有时被称为调谐值。使用这些调谐值，阻抗匹配网络106调谐阻抗匹配网络106的输出端140处的负载阻抗，使得阻抗匹配网络106的输入端128处的电压反射系数Γ为零，这等同于在输入端128的50+0jΩ的阻抗，其中j是复数。使用模型系统102，处理器134预先计算或生成查找表或多项式函数以找到调谐值。查找表的示例是：

表IV

表V

在等离子体处理期间，对于负载阻抗Zload的每个值，处理器134找到表IV内的行以找到Re(Zload)的值并找到表IV中的列以找到Im(Zload)的值，并且基于Re(Zload)和Im(Zload)的值找到最优电容值CoptimumQ，例如Coptimum11、或Coptimum12、或Coptimum13、或Coptimum14、或Coptimum15、或Coptimum21、或Coptimum22、或Coptimum23、或Coptimum24、或Coptimum25、或Coptimum31、或Coptimum32、或Coptimum33、或Coptimum34、或Coptimum35、或Coptimum41、或Coptimum42、或Coptimum43、或Coptimum44、或Coptimum45、或Coptimum51、或Coptimum52、或Coptimum53、或Coptimum54、或Coptimum55等。类似地，对于负载阻抗Zload的每个值，在等离子体处理期间，处理器134找到表V内的行以找到Re(Zload)的值，并找到表V内的列以找到Im(Zload)，并且基于Re(Zload)和Im(Zload)的值找到RF频率最优值RFoptimumQ，例如，RFoptimum11、或RFoptimum12、或RFoptimum13、或RFoptimum14、或RFoptimum15、或RFoptimum21、或RFoptimum22、或RFoptimum23、或RFoptimum24、或RFoptimum25、或RFoptimum31、或RFoptimum32、或RFoptimum33、或RFoptimum34、或RFoptimum35、或RFoptimum41、或RFoptimum42、或RFoptimum43、或RFoptimum44、或RFoptimum45、或RFoptimum52、或RFoptimum53、或RFoptimum54、或RFoptimum55。应当注意，对于表IV中的每个CoptimumQ值以及对于表V中的每个RF最优值RFoptimumQ，匹配网络模型102的输入端142处的电压反射系数为零。

在一些实施方式中，处理器134通过生成多项式函数来逼近查找表IV和V：

Coptimum＝Function1(Re(Zload),Im(Zload))...式(3)

RFoptimum＝Function2(Re(Zload),Im(Zload))...式(4),

其中Function1是Re(Zload)和Im(Zload)的函数，并且Function2是Re(Zload)和Im(Zload)的函数。例如，通过处理器134产生对表IV中的Re(Zload)和Im(Zload)的值与Coptimum值的最优拟合，以生成多项式等式(3)。举另一示例而言，通过处理器134生成对表V中的RFoptimum值和Re(Zload)与Im(Zload)的值的最优拟合，以生成等式(4)。查找表IV和V以及等式(3)和(4)被存储在存储器装置137中。

图10是等离子体系统1000的实施方式的框图，其用以说明基于负载阻抗值Zload应用最优值RFoptimum和Coptimum。等离子体系统1000包括y MHz RF产生器。在一些实施方式中，y MHz RF产生器是400kHz RF产生器、或2MHz RF产生器、或27MHz RF产生器、或60MHzRF产生器。在等离子体室108中处理晶片W期间，传感器124测量y MHz RF产生器的输出端126处的电压反射系数Γm1的量。处理器134经由网络电缆136接收电压反射系数Γmi，并且通过应用等式(1)将电压反射系数Γmi1转换为阻抗值Zmi。

处理器134在输入端142处应用阻抗值Zm1，并且经由模型系统102正向传导阻抗值Zm1，以在输出端144处以类似于根据值Zmi(P1)n生成负载阻抗值ZL(P1)n(图1)的方式生成负载阻抗值ZloadQ。处理器134从存储器装置137访问表A，例如表I、或表II、或表III、或表IV和V、或表820等，并从表A中确定与值ZloadQ对应的值CoptimumQ和值RFoptimumQ。举例而言，当模型系统102的输出端144处的负载阻抗被确定为Zload1时，处理器134从存储器装置137访问表A，并且从表A中确定与值Zload1对应的值Coptimum1和值RFoptimum1。举另一示例而言，当模型系统102的输出端144处的负载阻抗被确定为Zload2时，处理器134从存储器装置137访问表A，并且从表A确定与值Zload2对应的值Coptimum2和值RFoptimum2。作为又一说明，当阻抗匹配网络106的电容和模型系统102的电容被设置为Coptimum1，并且当模型系统102的输出端144处的负载阻抗的电阻被确定为R1，并且负载阻抗的电抗确定为X1时，处理器134从表I确定值RFoptimum111对应于值R1和X1。作为另一说明，当模型系统102的输出端144处的负载阻抗的电阻被确定为R1，并且负载阻抗的电抗被确定为X1时，处理器134从表IV确定值Coptimum11对应于值R1和X1。此外，在该说明中，处理器134从表V确定值RFoptimum11对应于值R1和X1。

举另一示例而言，处理器134将多项式(1)应用于值ZloadQ以计算值CoptimumQ，且将多项式(2)应用于值ZloadQ和CoptimumQ以确定值RFoptimumQ。举例而言，处理器134将多项式(1)应用于值Zload1以计算值Coptimum1，并且将多项式(2)应用于值Zload1和Coptimum1以确定值RFoptimum1。作为另一说明，处理器134将多项式(1)应用于值Zload2以计算值Coptimum2，并且将多项式(2)应用于值Zload2和Coptimum2以确定值RFoptimum2。作为又一示例，处理器134从存储器装置137访问多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload)，Im(Zload)，CoptimumQ)，并且将多项式应用于值R1和X1以及Coptimum1以生成值RFoptimum111。在该示例中，阻抗匹配网络106的电容和模型系统102的电容被设置为Coptimum1。举另一示例而言，处理器134从存储器装置137访问等式(3)，并且将等式(3)应用于值R1和X1以确定值Coptimum1。此外，在该示例中，处理器134从存储器装置137访问等式(4)，并且将等式(4)应用于值R1和X1以确定值RFoptimum1。举另一示例而言，处理器134确定由y MHz RF产生器产生的RF信号是否是多状态信号。例如，在提供给处理器134的配方中指定RF信号具有两个状态S1和S2。在该示例中，阻抗匹配网络106的电容和模型系统102的电容被设置为Coptimum1。处理器134已经预先确定对于值Coptimum1，为了最小化用于由y MHz RF产生器产生的RF信号的状态S1的电压反射系数多项式Γ1和用于该RF信号的状态S2的电压反射系数多项式Γ2的组合，将最优RF值RFoptimumQ提供给y MHz RF产生器。

处理器134修改配方以在配方中包括值RFoptimumQ，并且经由网络电缆138将配方发送到y MHz RF产生器。在接收到值RFoptimumQ时，y MHz RF产生器的DSP控制RF电源122以产生具有频率值RFoptimumQ或在频率值RFoptimumQ的预定范围内的RF信号。RF电源122在接收到指示具有频率值RFoptimumQ或在频率值RFoptimumQ的预定范围内的RF信号将生成的信号时生成RF信号，并且经由RF电缆130发送该RF信号到阻抗匹配网络106的输入端128。

此外，在要改变阻抗匹配网络106的组合可变电容的一些实施方式中，处理器134向驱动组件112的驱动器发送表示值CoptimumQ的信号，以产生一个或多个电流信号。例如，当应用表I、II、或III，或多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload)，Im(Zload)，CoptimumQ)时，阻抗匹配网络106和模型系统102被设置为值CoptimumQ，从其确定RFoptimumQ，并且不需要实现值CoptimumQ。在该示例中，当模型系统102被初始化为具有最优值CoptimalQ时，确定值ZloadQ。举另一示例而言，当应用表IV和V或等式(3)和(4)时，阻抗匹配网络106和模型系统102不被设置为值CoptimumQ，并且被设置为另一组合可变电容值。调整其他组合可变电容以实现值CoptimumQ。

一个或多个电流信号由驱动器基于电容值CoptimalQ产生并被发送到驱动组件112的相应的一个或多个电动机的相应的一个或多个定子。驱动组件112的与相应的一个或多个定子电场接触的一个或多个转子旋转以移动连接机构114，以将阻抗匹配网络106的分支电路的组合可变电容改变为CoptimumQ。具有组合可变电容CoptimumQ的阻抗匹配网络106的分支电路经由输入端128和RF电缆130从输出端126接收具有射频值RFoptimumQ的RF信号，并且使连接到阻抗匹配网络106的负载的阻抗与连接到阻抗匹配网络106的源的阻抗匹配以产生经修改的信号。源的示例包括y MHz RF产生器和RF电缆130。经修改的信号从阻抗匹配网络106的分支电路的输出端140经由RF传输线132提供到卡盘118。当经修改的信号与一种或多种处理气体一起提供给卡盘118时，在卡盘118和上电极116之间的间隙中产生或保持等离子体，以用于处理晶片W。

通过使用表A，例如，表I、或表II、或表III、或表IV和V、或表820等，或多项式A，例如多项式(2)、或多项式RFoptimumQ＝Function3(Re(Zload),Im(Zload),CoptimumQ)，或等式(3)和(4)等等生成值RFoptimumQ和CoptimumQ，使得等离子体系统1000的操作的速度提高以处理晶片W。例如，在通过传感器124测量电压反射系数Γmi之后，不需要使用模型系统102来确定值RFoptimumQ和CoptimumQ。相反，值RFoptimumQ和CoptimumQ预先存储在表A中和/或在传感器124测量电压反射系数Γmi之前生成多项式A。一旦电压反射系数Γmi由传感器124测量，值RFoptimumQ和CoptimumQ就由处理器134从表A访问和/或由处理器134通过应用多项式A来计算。在处理晶片W期间，在测量电压反射系数Γmi之后，不使用模型系统102来计算值RFoptimumQ和CoptimumQ节约时间。此外，将值RFoptimumQ和CoptimumQ应用于等离子体系统1000减少了朝向y MHz RF产生器反射的功率，从而提高处理晶片W的效率。

在一些实施方式中，值RFoptimumQ或值CoptimumQ中的任一个位于物理可访问空间之外。例如，60MHz RF产生器的频率调谐范围是从57.00MHz到63.00MHz，并且从模型系统102确定的值RFoptimum1低于57MHz或高于63MHz。在这种情况下，最优操作条件在受限空间的边界上，该受约束空间就换算距离(a scaled distance)而言与边界外解(an out-of-bounds solution)最接近，例如RFoptimumQ、CoptimumQ等。示例性的换算距离＝[(电容器位置)-(CoptimumQ)]^2+k^2*[(RF频率)-(RFoptimumQ)]^2，其中k是预定义值，其作为输入经由输入设备提供给处理器134。

在多种实施方式中，每个测得的电压反射系数Γmi由处理器134根据预先分配的权重来加权。由处理器134应用到电压反射系数Γmi的权重由处理器134经由输入设备接收，并且基于工程知识和/或工艺条件来确定。代替应用电压反射系数Γmi，将加权电压反射系数wΓmin应用于模型系统102以确定负载阻抗ZloadQ，其中每个w是预先分配的权重。

图11是用于说明当y MHz RF产生器是60MHz RF产生器时在输入端128处的阻抗匹配网络106的输入阻抗的变化的曲线图1100的实施方式。伽马(γ)的实部和虚部根据输入阻抗计算并且由于由x MHz RF产生器产生的RF信号的影响而示出为随时间变化。曲线图1100绘制了在x轴上的伽马的实部和在y轴上的伽马的虚部。如曲线图1100所示，形成伽马的实部和虚部的图案。如曲线图1100所示，图案的完整周期占用x MHz RF产生器的一个周期或约2.5微秒。在一些实施方式中，完整周期需要多于或少于2.5微秒，例如2微秒、3微秒、介于2.5微秒和4微秒之间的范围、介于1微秒和2.5微秒之间的范围等。

图12是曲线图1200的实施方式，其用以说明当y MHz RF产生器是60MHz RF产生器时朝向y MHz RF产生器反射的电压的傅立叶变换，其被表示为由y MHz产生器提供的正向功率的部分。曲线图1200绘出了电压的平方与由y MHz RF产生器产生的RF信号的频率的关系图。电压的平方是朝向y MHz RF产生器反射的功率的测量值。在一些实施方式中，由yMHz RF信号产生器产生的RF信号的基频下的反射功率由本文所述的系统和方法滤波。在曲线图1200中示出了曲线图1100的在基频下的傅立叶频谱中的小反射功率峰值。此外，在60MHz±400kHz等的互调频率下存在大的反射功率峰值。本文所述的系统和方法应用模型系统102以减少在各种频率(例如，yMHz±xMHz的互调频率、60MHz±400kHz的互调频率、基频等)下朝向y MHz RF产生器反射的功率。本文描述的系统和方法为不仅在基频下而且在其他频率(例如yMHz±xMHz的互调频率)下的最小总反射功率找到最优组合可变电容和射频值。

为了减少反射的功率，在一些实施方式中，以一定速率收集用于y MHz RF产生器的正向和反射波形数据，以捕获x MHz RF产生器的一个周期内的变化。例如，这样的收集在至少2.5微秒内以每秒至少1千兆(Giga)样本的速率进行。然后，以分段(例如，0.1微秒窗口)分析所收集的数据，以将x MHz周期的2.5微秒中断为25个单独的阻抗测量。图11中示出了分析0.1微秒波形部分的结果，其中部分之间的时间差为0.03微秒，因此点之间存在一些重叠。然后，计算功率反射系数(例如|Γ|^2等)的平均值，以获得在xMHz的一个周期上计算的朝向y MHz RF产生器反射的平均功率。组合可变电容和RF频率由模型系统102中的处理器134改变，并且对于25个阻抗测量中的每一个功率反射系数改变的方式由处理器134记录在存储器装置137中。然后，通过处理器134确定阻抗匹配网络106的组合可变电容的电容器位置的值和/或最小化总体(例如平均等)功率反射系数的y MHz RF产生器的RF频率。在多种实施方式中，总计算时间将长于2.5微秒，但是可能在几毫秒的时间尺度上的功率输送的改进被实现，通过使用模型系统102，y MHz RF产生器被调谐到RF频率以实现在x MHz RF频率的周期上平均的功率反射系数|Γ|^2的最小平均值。组合可变电容和RF频率的相同电容器值用于由x MHz RF产生器产生的RF信号的一个周期。

在一些实施方式中，由y MHz RF产生器产生的RF信号的频率在由x MHz RF产生器产生的RF信号的单个RF周期内被调谐。例如，由x MHz RF产生器产生的RF信号的RF周期(例如2.5微秒周期等)被分段成例如每个部分为0.5微秒的5个部分。在每个段期间应用不同的y MHz RF频率，并且不同频率中的每一个是使用模型系统102针对模型系统102的组合可变电容的最优值确定的最优频率。举另一示例而言，由x MHz RF产生器产生的RF信号的周期的2.5微秒持续时间被分段成每个部分为4个0.625微秒的部分，并且在4个部分中的每一个期间确定由y MHz RF产生器产生的RF信号的不同频率。从模型系统102确定频率以最小化在每个部分期间y MHz RF产生器或输入端128(图1)的输出端126处的反射功率系数。举又一示例而言，由y MHz RF产生器产生的RF信号的RF频率通过一些简单的函数(例如正弦波，余弦波等)以x MHz调制。在y MHz RF产生器的输出端126获得的25个初始测量值由处理器134获得以计算频率调制的幅值和相位以减小周期平均的功率反射系数。在若干实施方式中，y MHz RF产生器的频率以微秒、亚微秒或毫秒时标调整。

在一些实施方式中，由x MHz RF产生器和y MHz RF产生器生成的RF信号具有多个状态。例如，x MHz RF产生器具有操作的状态S1和S2，并且y MHz RF产生器也是如此。在状态S1期间由RF产生器产生的RF信号的功率电平大于在状态S2期间由RF产生器产生的RF信号的功率电平。例如，在状态S1期间由RF产生器产生的RF信号的功率量的包络比状态S2期间的RF信号的功率量的包络具有较大的功率电平。

在多种实施方式中，由x MHz RF产生器和y MHz RF产生器产生的RF信号是连续的。例如，xMHz RF产生器和y MHz RF产生器中的每一个具有单个状态。

应当注意，在上述实施方式中的一些中，RF信号被提供给卡盘118的下电极，并且上电极116接地。在多种实施方式中，RF信号被施加到上电极116，并且卡盘118的下电极被接地。

本发明描述的实施方式可以用包含手持式硬件单元、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。本发明所描述的实施方式也可以在其中由通过计算机网络链接的远程处理硬件单元执行任务的分布式计算环境中实施。

在一些实施方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述实施例的一部分。这种系统包含半导体处理设备，该半导体处理设备包含一个或多个处理工具、一个或多个处理室、用于处理的一个或多个平台和/或具体的处理组件(晶片基座、气流系统等)。该系统可以与用于控制它们在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后的操作的电子器件一体化。电子器件被称为“控制器”，该控制器可以控制系统的各种元件或子部件。根据处理要求和/或系统的类型，控制器被编程以控制本发明公开的任何工艺，包含控制工艺气体输送、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置及操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。

宽泛地讲，在多种实施方式中，控制器定义为接收指令、发布指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等等的具有各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件。集成电路包含存储程序指令的固件形式的芯片、DSP、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、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。程序指令是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，该设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片上或针对半导体晶片执行特定过程的操作参数。在一些实施方式中，操作参数是由工艺工程师定义的用于在制备晶片的一个或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯期间完成一个或多个处理步骤的配方的一部分。

在一些实施方式中，控制器是与系统集成、耦合或者说是通过网络连接系统或它们的组合的计算机的一部分或者与该计算机耦合。例如，控制器在“云”中或者是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，从而可以允许远程访问晶片处理。控制器启用对系统的远程访问以监测制造操作的当前进程，检查过去的制造操作的历史，检查多个制造操作的趋势或性能标准，以改变当前处理的参数，以设置处理步骤来跟随当前的处理或者开始新的工艺。

在一些实施方式中，远程计算机(例如，服务器)通过计算机网络给系统提供工艺配方，计算机网络包含本地网络或互联网。远程计算机包含允许输入或编程参数和/或设置的用户界面，该参数和/或设置然后从远程计算机传输到系统。在一些实施例中，控制器接收数据形式的用于处理晶片的指令。应当理解，设置针对将要在晶片上执行的工艺类型以及工具类型，控制器被配置成连接或控制该工具类型。因此，如上所述，控制器例如通过包含一个或多个分立的控制器而分布，这些分立的控制器通过网络连接在一起并且朝着共同的目标(例如，本文所述的实现工艺)工作。用于这些目的的分布式控制器的实施例包含与一个或多个远程集成电路(例如，在平台水平或作为远程计算机的一部分)通信的室上的一个或多个集成电路，它们结合以控制室内工艺。

在多种实施方式中，系统包含但不限于，等离子体蚀刻室、沉积室、旋转清洗室、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、以及在半导体晶片的制备和/或制造中关联或使用的任何其他的半导体处理系统。

应进一步指出的是，虽然上述的操作参照平行板等离子体室(例如，电容耦合等离子室等)进行描述，但在一些实施方式中，上述操作适用于其他类型的等离子体室，例如，包含感应耦合等离子体(ICP)反应器的等离子体室，变压器耦合等离子体(TCP)反应器，导体工具，电介质工具，包含电子回旋共振(ECR)反应器的等离子体室，等。例如，x MHz RF产生器，y MHz RF产生器和z MHz RF产生器被耦合到ICP等离子体室内的电感器。电感器的形状的示例包括螺线管、圆顶形线圈、扁平线圈等。

如上所述，根据工具将要执行的一个或多个工艺步骤，控制器与一个或多个其他的工具电路或模型、其他工具组件、组合工具、其他工具界面、相邻的工具、邻接工具、位于整个工厂中的工具、主机、另一个控制器、或者在将晶片的容器往来于半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口搬运的材料搬运中使用的工具通信。

考虑到上述实施方式，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那些操纵物理量的操作。

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。该装置针对专用计算机构成。当被定义为专用计算机时，该计算机执行其他的处理，不属于专用部分的程序执行或例程，同时仍能够操作以供专用。

在一些实施方式中，本发明描述的操作通过选择性地激活的计算机执行，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。当通过计算机网络得到数据，该数据可以由计算机网络(例如，云计算资源)上的其他计算机处理。

本发明所描述的一个或多个实施方式也可以制造为在非暂时性计算机可读介质上的计算机可读代码。非暂时性计算机可读介质是存储数据的任何数据存储设备，这些数据之后由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包含硬盘驱动器、网络附加存储器(NAS)、ROM、RAM、光盘只读存储器(CD-ROM)、可录光盘(CD-R)、可重写CD(CD-RW)、磁带和其他光学以及非光学数据存储设备。在一些实施方式中，非暂时性计算机可读介质包含分布在与网络耦合的计算机系统中的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布的方式存储和执行。

尽管如上所述的一些方法操作以特定的顺序呈现，应当理解的是，在不同的实施方式中，其他日常操作在方法操作之间执行，或者方法操作被调整以使它们发生在稍微不同的时间，或分布在允许在不同的时间间隔的方法操作发生的系统内，或以与上述不同的顺序执行。

还应该注意的是，在一个实施方式中，在不脱离本公开内容所描述的各种实施方式中描述的范围的情况下，来自上述的任何实施方式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组合。

虽然为了清晰理解的目的，已经在一定程度上详细描述了上述实施方式，但显而易见，可以在所附权利要求的范围内实践某些变化和改变方案。因此，本发明的实施方式应被视为说明性的，而不是限制性的，并且这些实施方式并不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同方案内进行修改。

Claims (26)

1.一种用于在低频射频(RF)产生器的周期期间减少反射功率的方法，其包括：

在第一RF产生器的第一RF周期期间，当第二RF产生器以第一多个参数值操作并且阻抗匹配网络具有第一可变可测量因子时，接收在所述第二RF产生器的输出端与所述阻抗匹配网络的输入端之间感测到的第一多个测得的输入参数值；

针对所述第一RF周期，将一个或多个模型初始化为具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值，其中所述一个或多个模型包括所述阻抗匹配网络的模型；

当所述一个或多个模型具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值时，根据所述第一多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第一RF周期，计算第一多个输出参数值；

使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第一多个有利的参数值，其中对于所述第一多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第一RF周期的反射系数是最小的；

在所述第一RF产生器的第二RF周期期间控制所述第二RF产生器以在所述第一多个有利的参数值下操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

在所述第一RF产生器的第二RF周期期间，当所述第二RF产生器在所述第一多个有利的参数值下操作时，接收在所述第二RF产生器的输出端与所述阻抗匹配网络的输入端之间感测到的第二多个测得的输入参数值；

针对所述第二RF周期，将所述阻抗匹配网络的所述一个或多个模型初始化为具有所述第一多个有利的参数值；

当所述一个或多个模型具有所述第一多个有利的参数值时，根据所述第二多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第二RF周期，计算第二多个输出参数值；

使用所述第二多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第二多个有利的参数值，其中对于所述第二多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第二RF周期的反射系数是最小的；

在所述第一RF产生器的第三RF周期期间，控制所述第二RF产生器以在所述第二多个有利的参数值下操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第三RF周期与所述第二RF周期是连续的。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第三RF周期在介于所述第二RF周期和所述第三RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第二RF周期。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二RF周期与所述第一RF周期是连续的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二RF周期在介于所述第一RF周期和所述第二RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第一RF周期。

7.根据权利要求1所述的方法，其还包括使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算最优可变电容值，所述最优可变电容值使得在所述一个或多个模型的所述输入端处的加权反射系数是最小的。

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述第一多个的所述测得的输入参数值加权。

9.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的反射功率的系统，其包括：

具有输出端的第一射频(RF)产生器；

具有输出端的第二RF产生器；

阻抗匹配网络，其具有连接到所述第一RF产生器的所述输出端的第一输入端，并且具有连接到所述第二RF产生器的所述输出端的第二输入端；

等离子体室，其经由RF传输线连接到所述阻抗匹配网络；以及

耦合到所述第二RF产生器的处理器，其中所述处理器被配置为，在所述第一RF产生器的第一RF周期期间，当所述第二RF产生器以第一多个参数值操作并且所述阻抗匹配网络具有第一可变可测量因子时，接收在所述第二RF产生器的所述输出端与所述阻抗匹配网络的所述第二输入端之间感测到的第一多个测得的输入参数值，

其中所述处理器被配置为针对所述第一RF周期，将一个或多个模型初始化为具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值，其中所述一个或多个模型包括所述阻抗匹配网络的模型，

其中所述处理器被配置为当所述一个或多个模型具有所述第一可变可测量因子和所述第一多个参数值时，根据所述第一多个测得的输入参数值使用所述一个或多个模型，针对所述第一RF周期，计算第一多个输出参数值；

其中所述处理器被配置为使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第一多个有利的参数值，其中对于所述第一多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的输入端处的用于所述第一RF周期的反射系数是最小的，并且

其中在所述第一RF产生器的第二RF周期期间控制所述第二RF产生器以在所述第一多个有利的参数值下操作。

10.根据权利要求9所述的系统，

其中所述处理器被配置为在所述第一RF产生器的所述第二RF周期期间，当所述第二RF产生器在所述第一多个有利的参数值下操作时，接收在所述第二RF产生器的所述输出端与所述阻抗匹配网络的所述第二输入端之间感测到的第二多个测得的输入参数值，

其中所述处理器被配置成，针对所述第二RF周期，将所述阻抗匹配网络的所述一个或多个模型初始化为具有所述第一多个有利的参数值；

其中所述处理器被配置成当所述一个或多个模型具有所述第一多个有利的参数值时，根据所述第二多个测得的输入参数值，使用所述一个或多个模型，针对所述第二RF周期计算第二多个输出参数值；

其中所述处理器被配置成使用所述第二多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算第二多个有利的参数值，其中对于所述第二多个有利的参数值中的每一个，在所述一个或多个模型的所述输入端处的用于所述第二RF周期的反射系数是最小的；

其中所述处理器被配置成在所述第一RF产生器的第三RF周期期间，控制所述第二RF产生器以在所述第二多个有利的参数值下操作。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第三RF周期与所述第二RF周期是连续的。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第三RF周期在介于所述第二RF周期和所述第三RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第二RF周期。

13.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二RF周期与所述第一RF周期是连续的。

14.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二RF周期在介于所述第一RF周期和所述第二RF周期之间的一个或多个中间RF周期之后跟随所述第一RF周期。

15.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为使用所述第一多个输出参数值和所述一个或多个模型来计算最优可变电容值，该最优可变电容值使得在所述一个或多个模型的所述输入端处的加权反射系数是最小的。

16.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器被配置为将所述第一多个的测得的输入参数值加权。

17.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的功率的方法，其包括：

接收多个负载阻抗值，其中所述负载阻抗值中的每一个与不同的工艺条件相关联；

将所述多个负载阻抗值应用于一个或多个模型以生成多个最优可变电容值，所述多个最优可变电容值使得所述一个或多个模型的输入端处的反射系数为零，其中所述一个或多个模型包括阻抗匹配网络的计算机生成的模型；

产生所述多个最优可变电容值与所述多个负载阻抗值之间的第一关系；

将所述负载阻抗值和所述最优可变电容值应用于所述一个或多个模型以确定多个最优RF值，其中对于所述最优RF值中的每一个，所述一个或多个模型的所述输入端处的反射系数最小；

产生所述负载阻抗值、所述最优可变电容值和所述最优RF值之间的第二关系；

在等离子体处理期间计算所述负载阻抗值中的一个，其中所述负载阻抗值中的所述一个是根据在RF产生器的输出端处测得的参数值计算的；

根据所述第二关系确定所述最优可变电容值中的一个和所述最优RF值中的一个；

控制所述RF产生器在所述等离子体处理期间在所述最优RF值中的所述一个下操作；以及

在所述等离子体处理期间控制所述阻抗匹配网络以具有所述最优可变电容值中的所述一个。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一关系是表，其中所述第二关系是表。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一关系是多项式，其中所述第二关系是多项式。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一个或多个模型包括将所述阻抗匹配网络与等离子体室连接的RF传输线的模型，以及将所述阻抗匹配网络与所述RF产生器连接的RF电缆的模型。

21.一种用于减小朝向射频(RF)产生器反射的功率的方法，其包括：

接收多个负载阻抗值，其中所述负载阻抗值中的每一个与不同的工艺条件相关联；

将所述多个负载阻抗值应用于一个或多个模型以生成多个最优参数值，所述多个最优参数值使得所述一个或多个模型的输入端处的变量被优化，其中所述一个或多个模型包括阻抗匹配网络的计算机生成的模型；

产生所述多个最优参数值与所述多个负载阻抗值之间的关系；

在等离子体处理期间计算所述负载阻抗值中的一个，其中所述负载阻抗值中的所述一个是根据在RF产生器的输出端处测得的值计算的；

根据所述关系和所述负载阻抗值中的所述一个确定所述最优参数值中的一个；以及

在所述等离子体处理期间控制所述RF产生器以在所述最优参数值中的所述一个下操作。

22.根据权利要求21所述的方法，其还包括在所述等离子体处理期间控制所述阻抗匹配网络以在所述最优参数值中的另一个下操作。

23.根据权利要求21所述的方法，其中当所述一个或多个模型被初始化为具有最优电容值时，所述最优参数值包括多个射频最优值。

24.根据权利要求21所述的方法，其中所述最优参数值包括多个最优电容值和多个最优射频值。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述关系是多项式。

26.根据权利要求21所述的方法，其中所述变量是电压反射系数，其中所述电压反射系数在所述电压反射系数为零或具有最小值时被优化。