CN107665804A - 通过同步主和边缘rf发生器实现预定因子的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过同步主和边缘RF发生器实现预定因子的系统和方法。描述了用于实现与等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的系统和方法。其中一种方法包括向等离子体室内的主电极提供RF信号。基于第一RF发生器的工作频率来生成RF信号。该方法还包括向等离子体室内的边缘电极提供另一RF信号。基于第一RF发生器的工作频率产生另一RF信号。该方法包括接收变量的第一测量值，接收变量的第二测量值，以及基于第一测量值和第二测量值来修改另一RF信号的相位。该方法包括改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现预定因子。

Description

通过同步主和边缘RF发生器实现预定因子的系统和方法
技术领域
本实施方式涉及通过同步主RF发生器和边缘RF发生器实现与 等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的系统和方法。
背景技术
等离子体系统用于控制等离子体工艺。等离子体系统包括多个 射频(RF)源、阻抗匹配和等离子体反应器。将工件放置在等离子体室内 部，并且等离子体在等离子体室内产生以处理该工件。
重要的是以类似或均匀的方式处理工件。为了以类似或均匀的 方式处理工件，控制与等离子体反应器相关联的各种参数。例如，重要的是 在工件的处理过程中控制离子通量的方向性。方向性的控制有助于提高蚀刻 速率并实现工件特征的一定高宽比。
对于以均匀的方式处理工件，重要的是同时维持等离子体室的 各种部件的寿命。通过将RF功率应用于某些组件，组件磨损更快，并且不 会撑过其寿命。此外，由于这种磨损，这些部件不利地影响离子通量的方向 性，这对工件的处理的均匀性产生不利影响。
此外，当前的介电蚀刻工具具有固定的边缘硬件。例如，等离 子体反应器的下电极延伸部的高度、或下电极延伸部的材料、或上电极和下 电极之间的间隙被优化以在其边缘处理工件。固定的边缘硬件不允许在其边 缘灵活地处理工件。
正是在这种背景下，出现了在本公开中描述的实施方式。
发明内容
本公开的实施方式提供了用于通过使用耦合环内的电极来控制 等离子体室的边缘区域中离子的方向性以及用于通过同步主和边缘射频 (RF)发生器来实现与等离子室内的边缘区域相关联的预定因子的装置、方 法和计算机程序。应当理解，本实施方式可以以许多方式来实现，例如，工 艺、装置、系统、硬件或计算机可读介质上的方法。下面描述几个实施方 式。
由于蚀刻晶片所采用的轮廓角或倾斜与蚀刻速率之间的折衷， 难以在晶片的边缘处满足工艺规范。蚀刻速率取决于晶片边缘处的离子通量 和用于处理晶片的一种或多种工艺气体的化学性质，例如混合物、类型等。 到达晶片的边缘处的离子通量是进入等离子体鞘(plasma sheath)的离子通 量和等离子体鞘在边缘处的形状的函数。离子聚焦效应是晶片上方的晶片等 离子体鞘厚度和边缘环上方的边缘环等离子体鞘厚度的差异的函数，该函数 控制超过晶片边缘的等离子体鞘。重要的是，保持超过晶片边缘的均匀等离 子体密度，并且最小化晶片等离子体鞘和边缘环等离子体鞘之间的差异，以 提高蚀刻速率并保持轮廓角度为约90度(例如，介于89.5度和90.5度之 间、介于89度和91度之间等)。另外，期望控制边缘环的磨损，使得边缘 环持续其寿命(例如大于500小时等)使用。
在一些实施方式中，提供了用于独立控制与边缘环相关联的等 离子体参数的旋钮(knob)。通过将电动电极嵌入耦合环中并且向电极提供 RF功率或者通过经由可变阻抗RF滤波器将电极耦合到地来提供该旋钮。RF 功率的提供有时被称为向电极提供有源功率(active power)，并且在经由可 变阻抗将电极耦合到地有时被称为向电极提供无源功率(passive power)。 上电极步进位置、边缘环高度和形状、边缘环耦合材料等都没有被优化以控 制等离子体参数。然而，在一些实施方式中，除了向电极提供有源或无源功 率以控制等离子体参数之外，还控制上电极步进位置、边缘环高度和形状和/ 或边缘环材料。
在各种实施方式中，描述了用于改善晶片边缘的性能的电容耦 合的RF供电的边缘环。通过改变耦合到边缘环的有源或无源功率的量，控 制等离子体在边缘区域处的等离子体密度、边缘区域处的等离子体的鞘均匀 性、边缘区域处的等离子体的蚀刻速率均匀性、以及在边缘区域中蚀刻晶片 所采用的倾斜。没有直接向边缘环提供RF或直流(DC)功率。功率到边缘 环的电容耦合降低(例如消除，等等)边缘环的材料和用于将功率直接传递到边缘环的RF馈送部分之间形成任何电弧的机会。
在一些实施方式中，描述了用于控制等离子体室内的边缘区域 处的离子通量的方向性的系统。该系统包括：被配置为产生RF信号的RF发 生器；耦合到所述RF发生器的阻抗匹配电路，其用于接收所述RF信号以产 生经修改的RF信号；以及等离子体室。所述等离子体室包括边缘环和耦合 环，所述耦合环位于所述边缘环下方，并且耦合到所述阻抗匹配电路以接收 所述经修改的RF信号。所述耦合环包括电极，所述电极在所述电极和所述 边缘环之间产生电容，以在接收到所述经修改的RF信号时控制所述离子通 量的所述方向性。
在各种实施方式中，描述了用于控制等离子体室内的边缘区域 处的离子通量的方向性的系统。所述系统包括：被配置为输出第一经滤波的 RF信号的第一RF滤波器；耦合到所述第一RF滤波器的第二RF滤波器，其 用于接收所述第一经滤波的RF信号以输出第二经滤波的RF信号；以及等离 子体室。所述等离子体室包括边缘环和位于所述边缘环下方并耦合到所述第 二RF滤波器的耦合环。所述耦合环包括电极，所述电极被配置为接收所述第二经滤波的RF信号，以进一步在所述电极和所述边缘环之间产生电容， 以在接收到所述第二经滤波的RF信号时控制所述离子通量的所述方向性。
在一些实施方式中，描述了用于控制等离子体室内的边缘区域 处的离子通量的方向性的系统。所述系统包括被配置为输出经滤波的RF信 号的RF滤波器和等离子体室。所述等离子体室包括边缘环和耦合环，所述 耦合环位于所述边缘环下方并且耦合到所述RF滤波器以接收所述经滤波的 RF信号。所述耦合环包括电极，所述电极在所述电极和所述边缘环之间产生 电容，以在接收到所述经滤波的RF信号时控制所述离子通量的所述方向性。
在一些实施方式中，提供了用于可调边缘等离子体鞘(TES) 的控制方案。晶片和晶片边缘上方的等离子体鞘由单独的RF发生器(例如 主RF发生器和从RF发生器等)驱动。晶片RF鞘和边缘RF鞘之间的每个 鞘电压的幅值(magnitude)和相位角由电压拾取器(pickup)(例如电压传 感器等)监测，并且调整该幅值以在晶片边缘处实现处理结果，例如一个或 多个因子等。
在一些实施方式中，描述了晶片边缘处的RF等离子体鞘的控 制。RF功率由相同RF频率的两个发生器(例如主RF发生器和从RF发生 器等)独立地施加到晶片和电容耦合的边缘环。RF电压和相位在主和边缘 环RF匹配的输出端测量，并馈送到从发生器。然后将两个发生器的频率调 整到相同的值并锁定。此后，RF电压的两个电压波形之间的相位角被调整并 锁定。最后，将从电压输出值设定为与晶片边缘处的处理结果对应的特定 值。通过调整相位锁定的边缘RF等离子体鞘，在晶片边缘处实现预定性 能，例如0度边缘倾斜、预定角度边缘倾斜等。在几个实施方式中，在调整 两个电压波形之间的相位角后调整频率。在一些实施方式中，在调整频率之 后测量RF电压和相位。
在各种实施方式中，从RF发生器与主RF发生器锁定频率。然 后，从RF发生器被接通，例如提供电源、操作、提供RF信号等。此后，基 于预定义的设置实现自动相位和电压控制。
在一些实施方式中，从RF发生器对每个状态(例如状态S1和 S2等)执行频率锁定以及相位和电压控制。
在一些实施方式中，描述了用于实现与等离子体室内的边缘区 域相关联的预定因子的方法。所述方法包括经由第一阻抗匹配电路将RF信 号提供给所述等离子体室内的主电极。基于第一RF发生器的工作频率来生 成所述RF信号。所述方法还包括经由第二阻抗匹配电路向所述等离子体室 内的边缘电极提供另一RF信号。基于所述第一RF发生器的所述工作频率产 生所述另一RF信号。所述方法包括接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值，接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变 量的第二测量值，以及基于所述第一测量值和所述第二测量值修改所述另一 RF信号的相位。所述方法包括改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以 实现所述预定因子。
在各种实施方式中，描述了用于实现与边缘区域相关联的预定 因子的系统。所述系统包括：具有主电极和边缘电极的等离子体室、耦合到 所述主电极的第一阻抗匹配电路、耦合到所述边缘电极的第二阻抗匹配电 路、以及耦合到所述第一阻抗匹配电路以经由所述第一阻抗匹配电路将RF 信号提供给所述主电极的第一RF发生器。基于所述第一RF发生器的工作频 率来生成所述RF信号。所述系统包括耦合到所述第二阻抗匹配电路以经由所述第二阻抗匹配电路向所述边缘电极提供另一RF信号的第二RF发生器。 基于所述第一RF发生器的所述工作频率产生所述另一RF信号。所述第二 RF发生器接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值。 所述第二RF发生器接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第 二测量值。所述第二RF发生器基于所述第一测量值和所述第二测量值修改 所述另一RF信号的相位。所述第二RF发生器改变与所述第二RF发生器相 关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
在几个实施方式中，描述了包含用于实现与等离子体室内的边 缘区域相关联的预定因子的程序指令的非瞬态计算机可读介质，其中由计算 机系统的一个或多个处理器执行程序指令导致一个或多个处理器执行多个操 作。所述操作包括经由第一阻抗匹配电路将RF信号提供给所述等离子体室 内的主电极。基于第一RF发生器的工作频率来生成所述RF信号。所述操作 还包括经由第二阻抗匹配电路向所述等离子体室内的边缘电极提供另一RF 信号。基于所述第一RF发生器的所述工作频率产生所述另一RF信号。这些 操作包括接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值， 接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第二测量值，以及基于 所述第一次测量和所述第二次测量修改所述另一RF信号的相位。所述操作 包括改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
本文描述的系统和实施方式的一些优点包括实现大约90度的轮 廓角。提供给耦合到边缘环的耦合环内的电极的有源或无源功率的量被改变 以实现90度轮廓角。测量离子通量，并根据测量值控制离子通量。通过控制 耦合到耦合环内的电极的有源电源或无源电源以改变电极和边缘环之间的电 容来控制离子通量。改变电容以达到大约90度的轮廓角。电容用于控制边缘 环的电压，以进一步控制在边缘区域蚀刻晶片的蚀刻速率。边缘环的电压与 边缘环相对于地的阻抗成比例。轮廓角度有助于实现边缘轮廓(例如顶部CD、弓形CD等)、小于预定量(例如小于3％、小于2％、小于4％等等) 的均匀度。
此外，本文描述的系统和方法的其他优点包括通过改变边缘环 电压来延长边缘环寿命。一旦边缘环磨损(例如具有减小的高度等)，则等 离子体鞘被弯曲并且离子通量聚焦在晶片边缘上。因此，边缘倾斜超出了规 范中定义的范围。调整边缘环电压导致更均匀的等离子体鞘，并将晶片边缘 工艺参数返回到规范中定义的范围内。通过在耦合环中而不是边缘环中实现 电极，边缘环的寿命延长。
本文描述的系统和方法的其它优点包括边缘环上的RF电压由 从RF发生器独立地控制，所述从RF发生器与向晶片施加功率的主RF发生 器以类似的(例如相同的等)RF频率工作并且与主RF发生器提供的主RF 功率同相地工作，以避免在晶片边缘处的蚀刻图案的任何变形。这种具有类 似RF频率的RF电压的同相应用有助于在晶片的边缘实现因子(例如倾斜 等)，同时不影响在等离子体室的中心区域处的等离子体鞘，例如对其具有 最小影响等。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种用于实现与等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的方法， 其包括：
经由第一阻抗匹配电路向所述等离子体室内的主电极提供射频(RF)信 号，其中基于第一RF发生器的工作频率产生所述RF信号；
经由第二阻抗匹配电路向所述等离子体室内的边缘电极提供另一RF信 号，其中基于所述第一RF发生器的所述工作频率产生所述另一RF信号；
接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值；
接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第二测量值；
基于所述第一测量值和所述第二测量值来修改所述另一RF信号的相 位；以及
改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
2.根据条款1所述的方法，其中在产生所述另一RF信号之后并且在所述 另一RF信号的所述相位被修改之后执行改变所述幅值。
3.根据条款1所述的方法，其中修改所述RF信号和所述另一RF信号的 相位包括修改所述相位以实现与所述第二测量值的相位相差在预设范围内的 所述第一测量值的相位。
4.根据条款1所述的方法，其中与所述第二RF发生器相关联的所述变量 不同于与所述第一和第二阻抗匹配电路的所述输出相关联的所述变量。
5.根据条款1所述的方法，其中接收所述第一测量值包括从所述第一阻 抗匹配电路的所述输出接收所述第一测量值，其中接收所述第二测量值包括 从所述第二阻抗匹配电路的所述输出接收所述第二测量值。
6.根据条款1所述的方法，其中所述主电极被配置为支撑衬底以在所述 等离子体室内的中心区域处理所述衬底，并且所述边缘电极被配置为在所述 边缘区域处理所述衬底。
7.根据条款1所述的方法，其中所述主电极是卡盘，并且所述边缘电极 是边缘环或耦合环。
8.根据条款1所述的方法，其中所述主电极是上电极，并且所述边缘电 极是上电极延伸部。
9.根据条款1所述的方法，其中所述第二RF发生器被控制为具有与所述 第一RF发生器的所述工作频率相差在预定范围内的工作频率。
10.一种用于实现与边缘区域相关联的预定因子的系统，其包括：
具有主电极和边缘电极的等离子体室；
耦合到所述主电极的第一阻抗匹配电路；
耦合到所述边缘电极的第二阻抗匹配电路；
耦合到所述第一阻抗匹配电路以经由所述第一阻抗匹配电路向所述主电 极提供RF信号的第一射频(RF)发生器，其中所述RF信号基于所述第一 RF发生器的工作频率而产生；
耦合到所述第二阻抗匹配电路以经由所述第二阻抗匹配电路向所述边缘 电极提供另一RF信号的第二RF发生器，其中所述另一RF信号基于所述第 一RF发生器的所述工作频率而产生，
其中所述第二RF发生器被配置为接收与所述第一阻抗匹配电路的输出 相关联的变量的第一测量值，
其中所述第二RF发生器被配置为接收与所述第二阻抗匹配电路的输出 相关联的变量的第二测量值，
其中所述第二RF发生器被配置为基于所述第一测量值和所述第二测量 值来修改所述另一RF信号的相位，以及
其中所述第二RF发生器被配置为改变与所述第二RF发生器相关联的变 量的幅值以实现所述预定因子。
11.根据条款10所述的系统，其中，在产生所述另一RF信号之后并且在 所述另一RF信号的相位被修改之后，所述幅值被改变。
12.根据条款10所述的系统，其中从所述第一阻抗匹配电路的所述输出 接收所述第一测量值，其中从所述第二阻抗匹配电路的所述输出接收所述第 二测量值。
13.根据条款10所述的系统，其中，所述第二RF发生器被配置为修改所 述另一RF信号的所述相位，以实现与所述第二测量值的相位相差在预设范 围内的所述第一测量值的相位。
14.根据条款10所述的系统，其中与所述第二RF发生器相关联的所述变 量不同于与所述第一和第二阻抗匹配电路的所述输出相关联的所述变量。
15.根据条款10所述的系统，其中所述第二RF发生器被控制为具有处于 所述第一RF发生器的所述工作频率的预定范围内的工作频率。
16.根据条款10所述的系统，其中所述主电极被配置为支撑衬底以在所 述等离子体室内的中心区域处理所述衬底，并且所述边缘电极被配置为在所 述边缘区域处理所述衬底。
17.根据条款10所述的系统，其中所述主电极是卡盘，并且所述边缘电 极是边缘环或耦合环。
18.根据条款10所述的系统，其中所述主电极是上电极，并且所述边缘 电极是上电极延伸部。
19.一种包含用于实现与等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的程 序指令的非瞬态计算机可读介质，其中由计算机系统的一个或多个处理器执 行所述程序指令使所述一个或多个处理器执行以下操作：
经由第一阻抗匹配电路向所述等离子体室内的主电极提供射频(RF)信 号，其中基于第一RF发生器的工作频率产生所述RF信号；
经由第二阻抗匹配电路向所述等离子体室内的边缘电极提供另一RF信 号，其中基于所述第一RF发生器的所述工作频率产生所述另一RF信号；
接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值；
接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第二测量值；
基于所述第一测量值和所述第二测量值来修改所述另一RF信号的相 位；以及
改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
20.根据条款19所述的非瞬态计算机可读介质，其中，在产生所述另一 RF信号之后并且在所述另一RF信号的相位被修改之后执行改变所述幅值。
根据以下结合附图的详细描述中，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是说明通过使用耦合环来控制在等离子体室的边缘区域中 的离子的方向性的等离子体系统的实施方式的图。
图2A是系统的实施方式的图，以说明通过射频(RF)滤波器 将耦合环内的电极耦合到阻抗匹配电路(IMC)并且向电极提供有源功率。
图2B是系统的实施方式的图，以说明向嵌入在耦合环内的电 极提供无源功率。
图3A是系统的实施方式的图，以说明使用离子通量来调谐由x 兆赫兹(MHz)RF发生器或x1千赫兹(kHz)RF发生器提供的功率以控制 边缘区域内的等离子体的阻抗以进一步控制边缘区域中的离子通量的方向 性。
图3B是系统的实施方式的图，以说明使用离子通量来调谐RF 滤波器以控制边缘区域内的阻抗以进一步控制边缘区域内的离子通量的方向 性。
图3C是系统的实施方式的图，以说明使用直流(DC)偏置来 调谐由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率以控制边缘区域内的 等离子体的阻抗以进一步控制边缘区域中的离子通量的方向性。
图3D是系统的实施方式的图，以说明使用DC偏置来调谐RF 滤波器以控制边缘区域内的等离子体的阻抗以进一步控制边缘区域中的离子 通量的方向性。
图4A是网状电极的实施方式的图，其是嵌入耦合环内的电极 的示例。
图4B是作为电极的另一示例的环形电极的实施方式的图。
图5是用于示出馈电环的一部分以及该部分和电源引脚(power pin)之间的连接的等离子体室的实施方式的图。
图6是等离子体室的一部分的实施方式的图，以示出电极相对 于等离子体室的其余部件的位置。
图7是用于说明耦合到RF杆的馈电环的系统的实施方式的 图。
图8A是用于说明在等离子体室内处理的晶片的归一化蚀刻速 率随着提供给电极的功率量的变化而变化的曲线图的实施方式。
图8B是等离子体室的一部分的图，以示出离子通量的方向性 随着供给到电极的功率量的变化而变化。
图9A是用于说明蚀刻衬底的蚀刻速率随着RF滤波器的电容变 化而变化的曲线图的实施方式。
图9B是绘制边缘环的峰值电压与图9A的无源RF滤波器的电 容的关系的曲线图的实施方式。
图10是系统的实施方式的图，以说明主RF发生器和从RF发 生器之间的同步。
图11是系统的实施方式的图，以说明当主RF发生器和从RF 发生器都以连续波形(CW)模式工作时主RF发生器和从RF发生器之间的 频率锁定和相位锁定。
图12是用于说明因子和要由从RF发生器修改的RF信号的变 量之间的对应关系的表的实施方式的图。
图13是系统的实施方式的图，以说明当主RF发生器和从RF 发生器都在状态转换(state transition)(状态S1和S2)模式下操作时主RF 发生器和从RF发生器之间的频率锁定和相位锁定。
图14是时序图的实施方式的图示，以说明由图13的主RF发 生器、图13的从RF发生器和晶体管晶体管逻辑(TTL)信号产生的RF信 号的多个状态。
图15是表的实施方式的图示，以说明状态S1和S2的因子与将 由图13的从RF发生器针对状态S1和S2修改的RF信号的变量之间的对应 关系。
图16A是曲线图的实施方式的图，以说明与阻抗匹配电路的输 出相关联的变量和与另一个阻抗匹配电路的输出相关联的变量的相位差。
图16B是曲线图的实施方式的图，以说明与阻抗匹配电路的输 出相关联的变量的相位差的减小。
图16C是曲线图的实施方式的图，以说明电压波形的幅值变化 以实现因子。
图17A是曲线图的实施方式的图，以说明在处理1期间通过控 制由图10的从RF发生器产生的RF信号的变量的幅值来控制等离子体室的 边缘区域中的等离子体鞘的倾斜。
图17B是曲线图的实施方式的图，以说明在处理2期间通过控 制由图10的从RF发生器产生的RF信号的变量的幅值来控制边缘区域中的 等离子体鞘的倾斜。
具体实施方式
以下实施方式描述了通过使用耦合环内的电极来控制等离子体 室的边缘区域中的离子的方向性以及用于通过同步主射频(RF)发生器和边 缘RF发生器来实现与等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的系统和 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 况下实现。在其他情况下，未详细描述公知的处理操作，以免不必要地模糊 本实施方式。
图1是等离子体系统100的实施方式的图，以说明通过使用耦 合环112控制等离子体室104的边缘区域102中的离子的方向性。等离子体 系统100包括：x兆赫兹(MHz)射频(RF)发生器、z MHz RF发生器、x1 千赫兹(kHz)RF发生器、阻抗匹配电路(IMC)108、另一IMC113、和等 离子体室104。等离子体室104包括边缘环110、耦合环112和卡盘114(例 如，静电卡盘(ESC)等)。边缘环110执行许多功能，包括将衬底120定 位在卡盘114上并屏蔽等离子体室104的不受衬底120保护以免受等离子体 室104内形成的等离子体的离子损坏的下面的部件。卡盘114(例如下电极 等)由金属制成，例如阳极化铝、铝合金等。
耦合环112位于边缘环110下方并且耦合到边缘环110。耦合 环112由电绝缘材料(例如，介电材料、陶瓷、玻璃、复合聚合物、氧化铝 等等)制成。边缘环110将等离子体限制在衬底120上方的区域和/或保护卡 盘114免受等离子体侵蚀。边缘环110由一种或多种材料(例如，晶体硅、 多晶硅、碳化硅、石英、氧化铝、氮化铝、氮化硅等)制成。边缘环110和 耦合环112都位于卡盘114之外。衬底120的边缘放置在边缘环110上方， 并且边缘环110的边缘位于边缘区域102中。例如，边缘区域102从边缘环 110延伸从卡盘114的边缘沿卡盘114的半径的10毫米至15毫米的预定距 离。等离子体室104具有耦合到地的室壁115。
x MHz RF发生器经由RF电缆126、IMC 108和RF传输线122 耦合到耦合环112。此外，x1kHz RF发生器和z MHz RF发生器经由IMC 113以及另一RF传输线124耦合到卡盘114。RF传输线包括RF杆和围绕 RF杆的绝缘套筒。x1kHz RF发生器经由RF电缆128耦合到IMC113，并且 z MHz RF发生器经由RF电缆130耦合到IMC 113。x1kHz RF发生器的示例 包括工作频率为400kHz的发生器、工作频率在360kHz至440kHz范围内的 发生器等。x MHz RF发生器的示例包括具有2MHz的工作频率的发生器、具 有27MHz的工作频率的发生器等。z MHzRF发生器的示例包括具有27MHz 的工作频率的发生器、具有60MHz的工作频率的发生器等。
x1kHz发生器产生RF信号并将RF信号发送到IMC 113。类似 地，z MHz RF发生器产生RF信号并将RF信号发送到IMC 113。IMC 113将 耦合到IMC 113的输出端的负载(例如，RF传输线124、等离子体室104 等)的阻抗与耦合到IMC 113的输入端的源(例如，RF电缆128、RF电缆 130、x1kHz RF发生器、和z MHz RF发生器等)的阻抗匹配，以在其输出 端提供经修改的RF信号。类似地，IMC 108将耦合到IMC 108的输出端的负 载(例如，等离子体室104、RF传输线122等)的阻抗与耦合到IMC 108的 输入端的源(例如，x MHz RF发生器、RF电缆126等)的阻抗匹配，以在 其输出端提供经修改的RF信号。
在IMC 113的输出端处的经修改的RF信号被发送到卡盘114 以修改等离子体的阻抗，例如在等离子体室104内在等离子体室104的中心 区域132处产生并维持等离子体等。中心区域132位于边缘区域102附近并 且被边缘区域102包围。中心区域从边缘区域102的一端经由卡盘114的中 心延伸到边缘区域102的另一端。此外，在IMC 108的输出端处的经修改的 RF信号被发送到耦合环112，以修改等离子体的阻抗和等离子体室104的边 缘区域102内的离子的方向性。当一种或多种工艺气体(例如含氧气体、含 氟气体等)经由上电极121提供到等离子体室104的中心区域132时产生或 维持等离子体。
上电极121面对卡盘114，并且在上电极121和卡盘114之间 形成间隙。上电极121位于等离子体室104内并且由导电材料制成。等离子 体室104内的等离子体用于处理衬底120。例如，等离子体用于蚀刻衬底 120、在衬底120上沉积材料、清洁衬底120等。
在一些实施方式中，等离子体室104包括附加部件，例如围绕 上电极121的上电极延伸部、在上电极121和上电极延伸部之间的介电环、 位于上电极121和边缘环110的边缘之外以围绕等离子体室104内的间隙的 约束环等。
在各种实施方式中，由x MHz RF发生器产生的RF信号与由 x1kHz RF发生器产生的RF信号和由z MHz RF发生器产生的RF信号同步。 例如，由x MHz RF发生器产生的RF信号一旦从低状态脉冲到高状态，则由x1kHz RF发生器产生的RF信号从低状态脉冲到高状态，并且由z MHz RF 发生器产生的RF信号从低状态脉冲到高状态。作为另一个例子，由x MHzRF发生器产生的RF信号一旦从高状态脉冲到低状态，则由x1kHz RF发生 器产生的RF信号从高状态脉冲到低状态，并且由z MHz RF发生器产生的 RF信号从高状态脉冲到低状态。与RF信号的低状态相比，RF信号的高状态 具有较高的电平(例如RF信号的功率的均方根值、峰到峰(peak-to-peak) 幅值等)。
在一些实施方式中，由x MHz RF发生器产生的RF信号与由 x1kHz RF发生器产生的RF信号不同步，或者与由z MHz RF发生器产生的 RF信号不同步，或者与由x1kHz RF发生器产生的RF信号不同步并且与z MHz RF发生器产生的RF信号不同步。
图2A是系统200的实施方式的图，以说明将耦合环112中的 电极202经由RF滤波器208耦合到IMC108并且向电极202提供有源功率。 RF滤波器208减少RF电流的量以免到达经由IMC 108耦合到RF滤波器208 的x1kHz RF发生器或x MHz RF发生器，以防止RF电流的RF功率对x1 kHz RF发生器或x MHz RF发生器和IMC 108与电极202之间的RF传输系 统的任何部件的任何损害。作为示例，RF滤波器208包括一个或多个电容 器、或一个或多个电感器、或电容器和电感器的组合。RF电流由等离子体室 206内的等离子体产生。
系统200包括等离子体室206，等离子体室206为等离子体室 104(图1)的示例。系统200还包括x MHz RF发生器或x1kHz RF发生 器、IMC108和RF滤波器208。x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器经由 RF电缆126耦合到IMC 108，IMC 108通过RF传输线122耦合到RF滤波器 208。RF滤波器208经由电源引脚(power pin)204耦合到电极202。电极 202嵌入耦合环112内。例如，电极的任何部分202都不暴露在耦合环112的 外部。作为另一示例，电极202嵌入耦合环112内，以与耦合环112的下表 面214相比更接近耦合环112的上表面212。上表面212与边缘环110相邻， 并且下表面214与等离子体室206的绝缘体环216相邻。绝缘体环216位于 耦合环112的下方，并由电绝缘材料(例如石英等等)制成。
电源引脚204包括同轴电缆220和套筒222。套筒222覆盖同 轴电缆220，以使同轴电缆220与围绕同轴电缆220的电场绝缘。套筒222由 电绝缘材料(例如塑料、玻璃、塑料和玻璃的组合等)制成。电源引脚204 耦合到电极202，并且经由馈电环耦合到与RF滤波器208耦合的RF传输 线。例如，馈电环由导电金属(例如铝，铜等)制成。电源引脚204的一部 分位于绝缘体环216、设备板224之外，并且电源引脚204的剩余部分由耦 合环112包围。设备板224由金属(例如铝等)制成。
设备板224位于卡盘114的下方并且耦合到RF传输线124。由 诸如铝之类的金属制成的多个接地环226围绕绝缘体环228的一部分和绝缘 体环216，并且连接到地。绝缘体环228由诸如石英之类的绝缘材料制成， 并且防止边缘环110与直流(DC)功率耦合。
等离子体室206还包括面向卡盘114的上电极121。在上电极 121和卡盘114之间形成间隙232。在间隙232内形成等离子体，以处理衬底 120。多个约束环238被堆叠以围绕间隙232和上电极121的一部分。约束环 238通过马达机构打开或关闭，以控制间隙232内的压力和/或控制从间隙 232流出到位于等离子体室206下方的一个或多个真空泵的等离子体的量。 覆盖环241(例如，石英覆盖环等)覆盖在接地环226的顶部上，以保护接 地环226免受等离子体的RF功率的影响。
x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器向IMC 108提供RF信 号。IMC 108将负载(例如，RF传输线122、RF滤波器208和等离子体室 206)的阻抗与源(例如，RF电缆126、和x MHzRF发生器或x1kHz RF发 生器等)的阻抗匹配，以产生经修改的RF信号。经修改的RF信号经由RF 传输线122、RF滤波器208、馈电环和电源引脚204传递到电极202。由电 极202接收经修改的RF信号改变边缘区域102内的等离子体的阻抗，边缘区 域102的一部分位于间隙232内。阻抗的变化用于改变边缘区域102内的离 子通量的方向性，以控制边缘区域102内的衬底120的等离子体处理(例如 蚀刻、沉积、清洁等)。
在一个实施方式中，系统200不包括RF滤波器208，并且IMC 108经由RF传输线122耦合到馈电环。
图2B是系统250的实施方式的图，以说明向嵌入在耦合环112 内的电极202提供无源功率控制。系统250与系统200相同，除了系统250 包括RF滤波器207，RF滤波器207在其输出端处经由RF电缆254耦合到 RF滤波器208，并耦合到地。RF滤波器207包括一个或多个电容器、或一 个或多个电感器、或电容器和电感器的组合。例如，RF滤波器207包括与电 感器并联的电容器。作为另一示例，RF滤波器207包括电容器。作为又一示 例，RF滤波器207包括与电感器串联的电容器。在一个实施方式中，RF滤 波器207的一个或多个电容器是可变的，并且RF滤波器207的一个或多个电 感器是可变的。
RF滤波器207向从边缘区域102内的等离子体接收到的RF信 号提供接地的阻抗路径。RF信号由边缘区域102内的等离子体产生，并且经 由边缘环110和在电极202和边缘环110之间的电容而流到电极202，电极 202输出RF信号。来自电极202的RF信号通过电源引脚204和馈电环传递 到RF滤波器208。RF滤波器208滤除RF信号内的任何DC功率以输出经滤波的RF信号。经滤波的RF信号经由RF电缆254和RF滤波器207传递到 地。RF滤波器207的电容或电感或电容和电感的组合确定流到地的经滤波 的RF信号的量以修改边缘区域102内的等离子体的阻抗，以进一步控制边 缘区域102中的离子通量的方向性。
在各种实施方式中，RF滤波器207对从边缘区域102内的等离 子体接收到的RF信号的一部分进行滤波，以经由RF传输线254将经滤波的 信号输出到RF滤波器208。RF信号的该部分流到耦合到RF滤波器207的 地。由RF滤波器208经由RF传输线254接收到的经滤波的信号由RF滤波 器208滤波以去除DC功率以将经滤波的信号输出到电源引脚204的同轴电缆220。经滤波的信号通过同轴电缆220提供给电极202，以改变电极202和 边缘环110之间的电容。改变电容以改变边缘区域102内的等离子体的阻 抗。
在一些实施方式中，不包括RF滤波器208，并且RF滤波器 207经由RF传输线254耦合到电源引脚204。
图3A是系统300的实施方式的图，以说明调谐由x MHz RF发 生器或x1kHz RF发生器提供的功率，以控制边缘区域102内的等离子体的 阻抗，以进一步控制边缘区域102中的离子通量的方向性。系统300与图2A 的系统200相同，除了系统300还包括平面离子通量探针302、测量传感器 304和主计算机系统306。平面离子通量探针的示例是朗缪尔探针(Langmuir probe)。主计算机系统306的示例包括计算机、平板电脑、智能电话等。测 量传感器304的示例包括复电压传感器或复电流传感器。
平面离子通量探针302经由上电极121中的开口插入，并且在 离子通量探针302的导电部分(例如硅等)和上电极121之间具有间隔物。 平面离子通量探针302有具有暴露于与边缘区域102相关联的等离子体的表 面的部分(例如圆柱形部分、多边形部分等)。平面离子通量探针302经由 RF电缆308耦合到测量传感器304，测量传感器304经由传输电缆310(例 如，串行传输电缆、并行传输电缆、通用串行总线(USB)电缆等)耦合到 主计算机系统306。主计算机系统306经由传输电缆312(例如，串行传输电 缆、并行传输电缆、USB电缆等)耦合到x MHz RF发生器或x1kHz RF发 生器。串行传输电缆用于串行地传输数据，例如一次一个比特等。并行传输 电缆用于以并行方式传输数据，例如一次多个比特等。
平面离子通量探针302测量与边缘区域102相关联的等离子体 的离子通量(例如，离子通量探针302的每单位表面积的离子流量、离子通 量探针302的每单位表面积的电流量等)，以产生RF信号。RF信号经由 RF电缆308传送到测量传感器304，测量传感器304测量RF信号的复电压 或复电流。测量传感器304经由传输电缆310将测得的复电压或测得的复电 流作为数据输出到主计算机系统306。主计算机306包括处理器和存储器设 备。处理器的示例包括中央处理单元(CPU)、控制器、专用集成电路 (ASIC)或可编程逻辑器件(PLD)等。存储器设备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、存储盘的冗余阵列、闪存等。
主计算机系统306的处理器基于测得的复电压或测得的复电流 来确定要由耦合到IMC 108的x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的 功率量。例如，在预定复电压或预定复电流与由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率之间的对应关系(例如一对一关系、关联、映射等)存 储在耦合到处理器的存储器设备中。预定复电压或预定复电流与要在边缘区 域102内产生的预定量的离子通量对应(例如与要在边缘区域102内产生的 预定量的离子通量是一对一关系，映射到要在边缘区域102内产生的预定量 的离子通量等等)，并且该关系被存储在主计算机系统306的存储器设备 中。处理器根据测得的复电流确定测得的复电流与要实现的预定的复电流不 匹配或相差不在预定范围内。处理器基于预定复电流与要由x MHz RF发生 器或x1kHz RF发生器提供的功率量之间的对应关系来确定功率量。处理器 产生控制信号，该控制信号向x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器指示该功 率量要由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供。
在一个实施方式中，处理器根据测得的复电压确定测得的复电 压与要实现的预定的复电压不匹配或相差不在预定范围内。处理器基于预定 复电压和要由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率量之间的对应 关系来确定功率量。处理器产生控制信号，该控制信号向x MHz RF发生器 或x1kHz RF发生器指示该功率量要由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器 提供。
在接收到该功率量之后，x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器 产生具有该功率量的RF信号并将该RF信号经由RF电缆126提供给IMC 108。IMC 208将耦合到IMC 208的负载的阻抗与耦合到IMC 108的源的阻抗 匹配，以由从x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器接收到的RF信号生成经 修改的RF信号。经由RF滤波器208、耦合到RF滤波器208的馈电环和同 轴电缆220将经修改的RF信号提供给电极202。电极202与边缘环110的下 表面之间的电容在电极202接收经修改的RF信号时改变，以改变边缘区域 102内的等离子体的阻抗，以进一步修改边缘区域102内的离子通量的方 向。
图3B是系统320的实施方式的图，以说明调谐RF滤波器207 以控制边缘区域102内的阻抗，以进一步控制边缘区域102内的离子通量的 方向性。系统320与系统250(图2B)相同，除了系统320包括平面离子通 量探针302、测量传感器304、主计算机系统306、电源328和马达322(例 如DC马达、交流(AC)马达等)。电源328的示例包括AC电源或DC电 源。电源328经由传输电缆324耦合到主计算机系统306。此外，马达322经 由电缆330耦合到电源328，并且经由连接机构326耦合到RF滤波器207。 连接机构326的示例包括一个或多个杆、一个或多个齿轮或其组合。连接机 构326连接到RF滤波器207的电路部件(例如电感器、电容器等)，以改变 电路组件的参数(例如，电容、电感等)。例如，连接机构326旋转以改变 RF滤波器207的电容器的两个平行板之间的面积和/或板之间的距离。作为 另一示例，连接机构326用于移动由RF滤波器207的电感器的线圈包围的芯 以改变电感器的电感。
处理器根据由测量传感器304测得的复电流确定测得的复电流 与要实现的预定复电流不匹配或相差不在预定范围内。处理器基于该预定复 电流、要由电源328提供的功率(例如DC功率，AC功率等)的量和要实现 的RF滤波器207的预定电容之间的对应关系来确定功率量。处理器产生控 制信号，控制信号向电源328指示要由电源328提供该功率量以实现RF滤波 器207的预定电容。
在一个实施方式中，处理器根据测得的复电压确定测得的复电 压与要实现的预定复电压不匹配或相差不在预定范围内。处理器基于该预定 复电压、要实现的RF滤波器207的预定电容和将由电源328提供的功率量之 间的对应关系来确定功率量。处理器产生控制信号，控制信号向电源328指 示将由电源328提供该功率量。
控制信号经由传输电缆324发送到电源328。在接收到该信号 时，电源328产生该功率量并通过电缆330将该功率量提供给马达322。马 达322的定子接收该功率量以产生电场，这使得马达322的转子旋转。转子 的旋转使连接机构326旋转以改变RF滤波器207的参数，从而实现预定的电 容。参数(例如电容等)的变化改变经由RF滤波器207流到耦合到RF滤波 器207的地的RF功率的量，以进一步改变电极202和边缘环110之间的电 容。经由RF电缆254、RF滤波器208、耦合到RF滤波器208的馈电环和同 轴电缆220来改变电极202和边缘环110之间的电容。电容的变化改变从RF 滤波器207经由RF传输线254流向RF滤波器208的经滤波的信号的功率 量。功率量的变化改变边缘区域102内的等离子体的阻抗，以进一步改变边 缘区域102内的离子通量的方向性。
图3C是系统350的实施方式的示意图，以说明使用DC偏置来 调谐由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率以控制边缘区域102 内的等离子体的阻抗，以进一步控制边缘区域102中的离子通量的方向性。 系统350与系统300(图3A)相同，除了系统350包括测量传感器354和 DC偏置探针352而不包括平面离子通量探针302(图3A)和测量传感器304(图3A)。测量传感器354的示例是DC偏置电压传感器。
DC偏置传感器352的一部分经由边缘环110中的开口延伸到边 缘环110中，并且DC偏置传感器352的剩余部分经由绝缘体环228中的开 口延伸到绝缘体环228中。DC偏置传感器352通过电缆356连接到测量传感 器354。测量传感器354提供由边缘环110的RF功率产生的DC偏置(例 如，DC偏置电压等)的测量。边缘环110的RF功率基于边缘区域102内的 等离子体的RF功率。测量传感器354经由传输电缆310连接到主计算机系统 306。
DC偏置探针352感测边缘环110的DC偏置电压以产生电信 号，并且DC偏置电压由边缘区域102中的等离子体的RF功率感应。该电信 号经由电缆356发送到测量传感器354，测量传感器354基于电信号测量DC 偏置电压。测得的DC偏置电压的量作为数据从测量传感器354经由传输电 缆310发送到主计算机系统306。
主计算机系统306的处理器基于测得的DC偏置电压来确定要 由耦合到IMC 108的x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率量。 例如，DC偏置电压和由x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器提供的功率量 之间的对应关系(例如一对一关系、关联、映射等)存储在耦合到处理器的 存储器设备中。主计算机系统306的处理器根据测得的DC偏置电压确定该测得的DC偏置电压与要实现的预定DC偏置电压不匹配或相差不在预定范 围内。处理器基于预定DC偏置电压和要由x MHz RF发生器或x1kHz RF发 生器提供的功率量之间的对应关系来确定功率量。处理器产生控制信号，该 控制信号向x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器指示将由x MHz RF发生器 或x1kHz RF发生器提供该功率量。
在接收到该功率量时，x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器产 生具有该功率量的RF信号并将该RF信号经由RF电缆126提供给IMC 108。IMC 108将耦合到IMC 208的负载的阻抗与耦合到IMC 108的源的阻抗 匹配，以由从x MHz RF发生器或x1kHz RF发生器接收到的RF信号生成经 修改的RF信号。经由RF滤波器208、耦合到RF滤波器208的馈电环、和 同轴电缆220将经修改的RF信号提供给电极202。电极202与边缘环110之 间的电容在电极202接收经修改的RF信号时改变，以改变边缘区域102内的 等离子体的阻抗，以进一步修改边缘区域102内的离子通量的方向。
图3D是系统370的实施方式的示意图，以示出使用DC偏置电 压来调谐RF滤波器207以控制边缘区域102内的等离子体的阻抗，以进一步 控制在边缘区域102中的离子通量的方向性。系统370与系统320(图3B) 相同，除了系统370包括测量传感器354和DC偏置探针352而不包括平面 离子通量探针302(图3B)和测量传感器304(图3B)。如上参照图3C所 解释的，测量传感器354经由传输电缆310将测得的DC偏置电压输出到主 计算机系统306。
主计算机系统306的处理器基于测得的DC偏置电压来确定要 由电源328提供的功率量。例如，DC偏置电压和由电源328提供的功率量之 间的对应关系(例如，一对一关系、关联、映射等)被存储在耦合到处理器 的存储器设备中。主计算机系统306的处理器根据测得的DC偏置电压确定 测得的DC偏置电压与要实现的预定DC偏置电压不匹配或相差不在预定范 围内。处理器基于预定的DC偏置电压与要由电源328提供的功率量之间的 对应关系来确定该功率量。处理器产生控制信号，该控制信号向电源328指 示该功率量将由电源328提供。
控制信号经由传输电缆324发送到电源328。在接收到该信号 时，如上参照图3B所述，电源328产生该功率量并通过电缆330将该功率量 提供给马达322，马达322旋转以改变RF滤波器207的参数，并且参数的变 化改变电极202和边缘环110之间的电容。改变电极202和边缘环110之间 的电容以改变边缘区域102内的等离子体的阻抗，以进一步改变边缘区域 102内的离子通量的方向性。
在一些实施方式中，电流(例如复电流等)或电压(例如DC 偏置电压、复电压等)在本文中被称为变量。
图4A是嵌入在耦合环112(图1)内的网状电极402的实施方 式的图。网状电极402包括导线的多个交叉以形成网状结构，并且是电极 202(图2A)的示例。网状电极402由金属(例如铝、铜等)制成。
图4B是作为电极202(图2A)的示例的环形电极404的实施 方式的图。环形电极404在结构上是管状的，或在结构上是扁平的(例如板 状等)。环形电极404由金属(例如铝、铜等)制成。
图5是等离子体室500的实施方式的图，以示出馈电环502的 一部分以及该部分和电源引脚204之间的连接。等离子体室500是等离子体 室104(图1)的示例。馈电环502在一端506处连接到RF传输线122(图 1)的RF杆504，并且在相对端508处连接到电源引脚204的同轴电缆220。 等离子体室500包括RF传输线124(图1)的RF杆510。RF杆510位于 RF圆筒512内，RF圆筒512在其底部被另一个RF圆筒514包围。
经由RF传输线122从IMC 108发送的经修改的RF信号经由 RF传输线122的RF杆504和端506发送到馈电环502。经修改的RF信号的 一部分经由端508和同轴电缆220从端部506传送到嵌入在耦合环112内的 电极202，以在电极202和边缘环110之间提供电容耦合。
在其中将无源功率提供给电极202的一些实施方式中，RF杆 504是RF传输线254的而不是RF传输线122(图1)的。RF传输线254将 RF滤波器207耦合到RF滤波器208(图2B)。
在各种实施方式中，RF滤波器208耦合到RF传输线254的RF 杆504并且耦合到馈电环502。例如，在无源RF功率从连接到RF滤波器 207的地流向电极202的实施方式中，RF滤波器208的输入端耦合到RF杆 504，并且RF滤波器208的输出端耦合到馈电环502。作为另一个例子，在 来自边缘区域102的无源RF功率流到耦合到RF滤波器207的地的实施方式 中，RF滤波器208的输入端耦合到馈电环502，并且RF滤波器208的输出 端耦合到RF杆504。作为又一示例，RF滤波器208耦合到臂716的端506 并且耦合到RF杆504。
在其中使用有源功率的实施方式中，RF滤波器208的输入端耦 合到RF杆504，RF杆504进一步耦合到IMC 108(图2A)，并且RF滤波 器208的输出端被耦合到馈电环502。
图6是作为等离子体室104(图1)的示例的等离子体室的部分 650的实施方式的图，以示出电极202相对于等离子体室的其余部件的位 置。部分650包括等离子体室的绝缘体环652。绝缘体环652围绕绝缘体环 604的一部分，并且绝缘体环652的一部分位于绝缘体环604下方。绝缘体环 604位于另一绝缘体环654的下方。
绝缘体环654与耦合环112相邻并且在围绕边缘环110的绝缘 体环612的下方。耦合环112与卡盘114相邻。边缘环110覆盖在耦合环112 的部分608的顶部上。耦合环112的部分608的作用类似于电极202和边缘 环110的下表面之间的电介质，使得在电极202和边缘环110之间建立电容 耦合。部分608在边缘环110和耦合环112的剩余部分606之间产生电介质。绝缘体环612被耦合到地的可移动接地环614围绕。可移动接地环614 位于固定接地环616的顶部上，固定接地环616也耦合到地。
绝缘体环654位于卡盘114、设备板224和其内侧上的耦合环 112以及其外侧的固定接地环616附近。此外，绝缘体环604位于支撑卡盘 114的设备板224的下方。固定接地环616邻近并围绕绝缘体环654并且在绝 缘体环652的顶部上。
约束环238(图2A和2B)包括约束环部分656和约束环水平 部分658，例如开槽环等。上电极121被上电极延伸部660包围。
形成在上电极121和卡盘114之间的间隙232被上电极121、 上电极延伸部660、约束环部分656、约束环水平部分658、绝缘体环612、 边缘环110和卡盘114包围。
耦合环112由边缘环110、绝缘体环654和卡盘114包围。例 如，耦合环112邻近卡盘114、边缘环110和绝缘体环654。作为另一示例， 边缘环110位于耦合环112的顶部上，电极202嵌入耦合环112中，卡盘114 位于耦合环112的内侧附近，并且绝缘体环654位于耦合环112的外侧附 近。同轴电缆220通过绝缘体环604和绝缘体环654，以连接到位于耦合环 112的部分606内的电极202。
图7是系统700的实施方式的图，以示出耦合到RF杆504的馈 电环502。馈电环502包括连接到多个臂710、712、714和716的圆形部分 708。圆形部分708是平的或是环形的。臂716在端506处连接到RF杆 504，并且在相对端718处连接到圆形部分708。例如，臂716在端506处经 由装配机构(例如，螺钉、螺栓、夹具、螺母或其组合等)安装到RF杆 504。类似地，臂710在端720处连接到电源引脚702。例如，臂710在端 720处通过装配机构被安装到电源引脚702。电源引脚702的结构和功能与电 源引脚204相同。例如，电源引脚702包括同轴电缆和围绕同轴电缆的至少 一部分的套筒。臂710在相对端722处连接到圆形部分708。
此外，臂712在端724处连接到电源引脚704，电源引脚704 的结构和功能与电源引脚204相同。例如，电源引脚704包括同轴电缆和围 绕同轴电缆的至少一部分的套筒。作为示例，臂712在端724处经由装配机 构安装到电源引脚704。臂712在相对端726处连接到圆形部分708。
此外，臂714在端508处连接到电源引脚204。臂714在相对 端728处连接到圆形部分708。臂710从圆形部分708延伸以连接到电源引脚 702的同轴电缆，臂712从圆形部分708延伸以连接到电源引脚704的同轴电 缆，并且臂714从圆形部分798延伸以连接到电源引脚204的同轴电缆220。 电源引脚702(例如电源引脚702的同轴电缆等)在点730处连接到嵌入耦 合环112内的电极202。此外，电源引脚704(例如电源引脚704的同轴电缆 等)在点732处连接到电极202，并且电源引脚204(例如同轴电缆220等) 在点734处连接到电极202。
经由RF杆504和阻抗匹配电路108(图1)接收的经修改的 RF信号经由臂716被发送到圆形部分708，并且在臂710、712和714之间分 配。经修改的RF信号的一部分功率经由臂710和电源引脚702(例如，电源 引脚702的同轴电缆等等)传送到电极202，该经修改的RF信号的另一部分 功率经由臂712和电源引脚704(例如，电源引脚704的同轴电缆等)传送 到电极202，该功率的又另一部分经由臂714和电源引脚204(例如同轴电缆 220等)传送到电极202。
在一些实施方式中，馈电环502包括从圆形部分708延伸以连 接到耦合环112内的电极202的任何其它数量(例如，两个、一个、四个、 五个等)的臂。
在各种实施方式中，代替圆形部分708，使用另一形状(例如 椭圆形、多边形等)的部分。
图8A是说明在等离子体室104内处理的晶片的归一化蚀刻速 率随提供给电极202(图2A)的功率量的变化而变化的曲线图800的实施方 式。晶片是衬底120(图1)的示例。曲线图800绘制了当等离子体室104 (图1)的卡盘114经由IMC 113(图1)由x1kHz和z MHz RF发生器提供 RF功率并且电极202经由IMC 108(图1)由x MHz RF发生器提供RF功率 时，归一化蚀刻速率与晶片的半径的关系。
曲线图800包括三条曲线802、804和806。当经由IMC 108向 电极202提供x MHz RF发生器的RF功率P1的量时生成曲线802。当经由 IMC 108向电极202提供x MHz RF发生器的RF功率P2的量时生成曲线 804，并且当经由IMC 108向电极202提供x MHz RF发生器的RF功率P3的 量时生成曲线806。功率P3大于功率P2，功率P2大于功率P1。
图8B是等离子体室104(图1)的一部分的图，以示出离子通 量的方向性随着供给到电极202的功率量的变化而变化。当功率P1的量被提 供给电极202时，离子通量810的方向性812a使得离子不垂直地指向衬底 120，而是相对于垂直于耦合环112的直径的90度离子入射角以负角度-θ定 向。角度θ是相对于垂直于耦合环112的直径的竖直轴测得的。这增加了在 边缘区域102中蚀刻衬底120的蚀刻速率。
此外，当功率P2的量被提供给电极202时，离子通量810的方 向性812b使得离子垂直地定向，例如θ＝0。与功率P1相比，功率P2增加边 缘环110的电压。与当供给功率P1的量时相比，这降低了在边缘区域102中 蚀刻衬底120的蚀刻速率。蚀刻速率降低以在边缘区域102处获得均匀的蚀 刻速率并且在边缘区域102处实现平坦的等离子体鞘。例如，在晶片上的等 离子体鞘和在边缘环110上的等离子体鞘的水平之间几乎没有差异或没有差 异。
此外，当功率P3的量被提供给电极202时，离子通量810的方 向性812c使得离子不垂直地指向衬底120，而是以正角度θ定向。与提供功 率P2的量时相比，这降低了在边缘区域102中蚀刻衬底120的蚀刻速率。通 过控制提供给电极202的功率量，经由电源引脚204(图2A)和电极202来 控制离子通量810的方向性。
在一些实施方式中，代替增加由电极202提供的功率，增加RF 滤波器207(图2B)的电容的量，以将角度θ从负值改为零进一步改为正 值，以控制离子通量810的方向性。
图9A是曲线图900的实施方式，以说明蚀刻衬底120(图1) 的蚀刻速率随着RF滤波器207(图2B)的电容的变化而变化。曲线图900 绘制了针对RF滤波器207的不同电容值的归一化蚀刻速率与晶片的半径的 关系。随着RF滤波器207的电容增加，晶片在边缘区域102(图1)的蚀刻 速率减小以实现更均匀的蚀刻速率。
图9B是绘制边缘环110(图1)的峰值电压与RF滤波器207 的电容(图2B)的关系的曲线图902的实施方式。随着RF滤波器207的电 容增加，边缘环110的峰值电压增加，从而将离子通量810(图8B)的方向 性从负θ变为零到正θ。
图10是系统1000的实施方式的图，用以说明主RF发生器 1014和从RF发生器1012之间的同步。系统1000包括主RF发生器1014、 从RF发生器1012、IMC 108、IMC 113、RF发生器1002、另一个RF发生 器1018、变量传感器1020、变量传感器1022、卡盘114和边缘电极1016。 边缘电极1016的一个示例是耦合环112或边缘环110(图1)或其组合等。 例如，边缘电极1016包括在耦合环112的顶部上的边缘环110的堆叠。在一 些实施方式中，当边缘电极1016包括堆叠时，边缘电极1016在本文中被称 为边缘电极堆叠。边缘电极1016围绕卡盘114，以用于控制在边缘区域102 内形成的等离子体的等离子体鞘。卡盘114有时在本文中被称为主电极。变 量传感器1020和变量传感器1022中的每一个的示例包括复电压传感器、复 功率传感器或复电流传感器、复电压和电流传感器、或复阻抗传感器。
主RF发生器1014具有在向卡盘114提供功率的RF发生器的 工作频率中最低的工作频率，因此是低频(LF)发生器。例如，由主RF发 生器1014产生的RF信号的频率是低于也经由IMC 108向卡盘114提供RF 信号的RF发生器1002的频率的频率。为了说明，主RF发生器1014具有x1 kHz的工作频率，并且RF发生器1002具有x MHz或y MHz或z MHz的工 作频率。作为另一示例，主RF发生器1014具有xMHz的工作频率，并且RF 发生器1002具有y MHz或zMHz的工作频率。当x MHz频率为2MHz，z MHz频率为60MHz时，y MHz频率的示例为27MHz。类似地，从RF发生 器1012具有在向边缘电极1016提供功率的RF发生器的工作频率中的最低频 率，因此是低频(LF)发生器。例如，由从RF发生器1012产生的RF信号 的频率是低于也经由IMC 113向边缘电极1016提供RF信号的RF发生器 1018的频率的频率。为了说明，从RF发生器1012具有x1kHz的工作频 率，并且RF发生器1018具有x MHz或y MHz或z MHz的工作频率。作为 另一示例，从RF发生器1012具有x MHz的工作频率，并且RF发生器1018 具有y MHz或z MHz的工作频率。
主RF发生器1014和RF发生器1002耦合到IMC 108的输入 1038和1040，并且IMC108的输出1008经由RF传输线124耦合到卡盘 114。例如，主RF发生器1014经由RF电缆1036耦合到IMC 108的输入 1038，并且RF发生器1002经由RF电缆1034耦合到IMC 108的输入1040。 类似地，从RF发生器1012和RF发生器1018耦合到IMC 113的输入1042 和1044，并且IMC 113的输出1010经由RF传输线122耦合到边缘电极 1016。例如，从RF发生器1012经由RF电缆1046耦合到IMC 113的输入 1042，并且RF发生器1018经由RF电缆1048耦合到IMC 113的输入1044。 变量传感器1020在RF传输线124上的点1004处耦合，并且变量传感器 1022在RF传输线122上的点1006处耦合。变量传感器1020经由传输电缆 1030耦合到从RF发生器1012，并且变量传感器1022经由传输电缆1032耦 合到从RF发生器1012。主RF发生器1014经由传输电缆1050耦合到从RF 发生器1012。
RF发生器1002和主RF发生器1014产生RF信号。由主RF发 生器1014产生的RF信号的频率与主RF发生器1014的工作频率相差在预设 的限度内，例如，与主RF发生器1014的工作频率相同、与主RF发生器 1014的工作频率相差在预先存储的限度内等。由主RF发生器1002产生的 RF信号经由RF电缆1036和输入1040被提供给IMC 108。类似地，由RF发 生器1002产生的RF信号经由RF电缆1034和输入1038被提供给IMC 108。 IMC 108将耦合到IMC108的输出1008的负载(例如传输线124和卡盘114 等)的阻抗与耦合到IMC 108的输入1034和1036的源(例如RF电缆1034 和1036、以及RF发生器1002和1014等)的阻抗匹配以产生经修改的RF信 号。经修改的RF信号经由RF传输线124被提供给卡盘114，利用一种或多 种工艺气体以在等离子体室104(图1)内产生或维持等离子体。
主RF发生器1014经由传输电缆1050将主RF发生器1014的 工作频率提供给从RF发生器1012。从RF发生器1012接收主RF发生器 1014的工作频率，并确定生成频率与主RF发生器1014的工作频率相差在预 定范围内(例如，与主RF发生器1014的工作频率相同、与主RF发生器 1014的工作频率相差在预先存储的范围内等)的RF信号。例如，从RF发生 器1012接收主RF发生器1014的工作频率，并且将从RF发生器1018的工 作频率修改为处于主RF发生器1014的工作频率的预定范围内。
RF发生器1018和从RF发生器1012产生RF信号。由从RF发 生器1012产生的RF信号具有在预定范围内的频率，并且经由RF电缆1046 和输入1042提供给IMC 113。类似地，由RF发生器1018产生的RF信号经 由RF电缆1048和输入1044提供给IMC 113。IMC 113将耦合到IMC 113的 输出1010的负载(例如传输线122和边缘电极1016等)的阻抗与耦合到 IMC 113的输入1042和1044的源(例如RF电缆1046和1048、以及RF发 生器1012和1018等)的阻抗匹配以产生经修改的RF信号。经修改的RF信 号经由RF传输线122提供给边缘电极1016，以用于控制等离子体室104 (图1)的边缘区域102内的等离子体鞘。
一旦RF信号由从RF发生器1012产生并且经修改的RF信号经 由RF传输线122发送到边缘电极1016(例如，在RF信号由从RF发生器 1012产生并且经修改的RF信号经由RF传输线122发送到边缘电极1016之 后等)，则变量传感器1022测量与IMC 113的输出1010相关联的(例如在 输出1010处测量的、在RF传输线122上的点处测量的等)变量(例如，复 功率、复电压、复电流、复阻抗等)的值，并且将该值经由传输电缆1032提 供给从RF发生器1012。应当注意，复变量包括复变量的幅值(例如幅度 等)以及复变量的相位。此外，在RF信号由主RF发生器1014产生并且经 修改的RF信号经由RF传输线124发送到卡盘114之后，变量传感器1020 测量与输出1008相关联的(例如，在IMC 108的输出1008处测量的、在RF 传输线124上的点处测量的)变量的值，并且将该值经由传输电缆1030提供 给从RF发生器1012。
从RF发生器1012将由变量传感器1022测量的变量的值中的 相位与由变量传感器1020测量的变量的值中的相位进行比较。响应于该比 较，从RF发生器1012修改由从RF发生器1012产生的RF信号的相位，使 得由变量传感器1022测量的变量的值中的相位与由变量传感器1020测量的 变量的值的相位相差在预定范围内，例如，与由变量传感器1020测量的变量 的值的相位相同、与由变量传感器1020测量的变量的值的相位相差在预存储 的相位范围内等。为了说明，基于该比较，从RF发生器1012改变由从RF 发生器1012产生的RF信号的相位，使得RF信号的相位与由变量传感器 1020测量的变量的值中的相位相差在预设范围内。
一旦从RF发生器1012将从RF发生器1018的工作频率修改为 与主RF发生器1014的工作频率相差在预定范围内并且改变由从RF发生器 1012产生的RF信号的相位，使得RF信号的相位与由变量传感器1020测量 的变量的相位相差在预设范围内，则从RF发生器1012确定变量(例如复电 力、复电压、复电流等)的幅值。例如，在从RF发生器1012的工作频率与主RF发生器1014的工作频率相匹配并且由从RF发生器1012修改的RF信 号的相位被调整为使得与IMC 113的输出1010相关联的变量和与IMC 108 的输出1008相关联的变量的相位匹配，从RF发生器1012访问从RF发生器1012内的存储器设备内的因子，以确定要由从RF发生器1012修改的RF信 号的变量的幅值。该因子的示例包括边缘区域102中的等离子体鞘的倾斜、 边缘电极1016的晶片直流(DC)偏置、或在衬底120的顶表面处的圆的接 触的椭圆率、蚀刻衬底120的蚀刻速率、在衬底120上沉积材料的沉积速率 等。
应当注意，作为示例，由从RF发生器1012产生的RF信号的 变量的幅值和与输出1008和1010相关联的变量是不同的类型。为了说明， 当与输出1008和1010相关的变量是电压时，由从RF发生器1012产生的RF 信号的变量的幅值是功率幅值。作为另一个例子，当与输出1008和1010相 关联的变量是功率时，由从RF发生器1012产生的RF信号的变量的幅值是 电压幅值。作为另一示例，由从RF发生器1012产生的RF信号的变量的幅 值和与输出1008和1010相关联的变量是相同的类型。为了说明，当与输出 1008和1010相关联的变量是功率时，由从RF发生器1012产生的RF信号的 变量的幅值是功率幅值。
变量的幅值由从RF发生器1012施加以产生从从RF发生器 1012经由RF电缆1046和IMC 113的输入1042提供的RF信号。此外，RF 发生器1018产生RF信号，并将该RF信号经由RF电缆1048和输入1044提 供给IMC 113。IMC 113将耦合到IMC 113的输出1010的负载的阻抗与耦合 到IMC 113的输入1042和1044的源的阻抗相匹配以产生经修改的RF信 号。经修改的RF信号经由RF传输线124发送到边缘电极1016，以用于控制 与边缘区域102处的等离子体鞘相关联的因子。
在各种实施方式中，变量传感器1020连接到输出1008，并且 变量传感器1022连接到输出1010。在一些实施方式中，变量传感器1020在 RF传输线124上的在输出1008和卡盘114之间的任何点处耦合。类似地， 在几个实施方式中，变量传感器1022在RF传输线122上的在输出1010和边 缘电极1016之间的任何点处耦合。
在一些实施方式中，系统1000不包括RF发生器1002和/或RF 发生器1018。在各种实施方式中，系统1000包括耦合到IMC 108的具有不 同工作频率的任何数量的(例如三个等)RF发生器，和/或耦合到IMC 113 的具有不同工作频率的任何数量的(例如三个等)RF发生器。
在几个实施方式中，电极202(图2A)嵌入在边缘环110内， 而不是嵌入在耦合环112内并且以与上述方式类似的方式(例如，经由RF 滤波器208和电源引脚204(图2A))耦合到RF传输线122。
在一些实施方式中，代替使用边缘电极1016，卡盘114被分成 两个电极，例如中心下电极和周边下电极等。中心下电极耦合到RF传输线 124并且周边下电极耦合到RF传输线122。电极202(图2A)嵌入在周边下 电极内，并且电极202以与上述方式类似的方式(例如，经由RF滤波器208 和电源引脚204(图2A)等)耦合到RF传输线122。
在各种实施方式中，代替边缘电极1016，上电极延伸部660 (图6)被耦合到RF传输线122，并且代替卡盘114，上电极121(图6)被 耦合到RF传输线124。在这些实施方式中，电极202(图2A)嵌入上电极 延伸部660内，并且电极202以与上述方式类似的方式(例如经由RF滤波器 208和电源引脚204(图2A)等)耦合到RF传输线122。
在一些实施方式中，代替使用上电极延伸部660，上电极121 被分成两个电极，例如中心上电极和周边上电极等。中心上电极耦合到RF 传输线124并且周边上电极耦合到RF传输线122。电极202(图2A)嵌入周 边上电极内，并且电极202以与上述方式类似的方式(例如经由RF滤波器 208和电源引脚204(图2A)等)耦合到RF传输线122。
在各种实施方式中，主RF发生器1014具有在向卡盘114提供 功率的RF发生器的工作频率中的中间的工作频率，并且因此是中频(MF) 发生器。例如，主RF发生器1014具有yMHz的工作频率，并且向卡盘114 提供功率的其它RF发生器具有x MHz频率和z MHz频率。作为另一示例， 主RF发生器1014具有y MHz的工作频率，并且向卡盘114提供功率的其它 RF发生器具有x1kHz频率和z MHz频率。作为另一示例，主RF发生器 1014具有x MHz的工作频率，并且向卡盘114提供功率的其它RF发生器具 有x1kHz频率和z MHz频率。作为另一示例，主RF发生器1014具有x MHz的工作频率，并且向卡盘114提供功率的其它RF发生器具有x1kHz频 率和y MHz频率。作为另一示例，主RF发生器104的工作频率在向卡盘 114提供功率的其它RF发生器的工作频率之间。
在各种实施方式中，主RF发生器1014具有在向卡盘114提供 功率的RF发生器的工作频率中的最高的工作频率，因此是高频(HF)发生 器。例如，主RF发生器1014具有z MHz的工作频率，并且向卡盘114提供 功率的其它RF发生器具有x MHz频率和y MHz频率。作为另一示例，主 RF发生器1014具有z MHz的工作频率，并且向卡盘114提供功率的其他RF 发生器具有x1kHz频率和y MHz频率。作为另一示例，主RF发生器1014 具有z MHz的工作频率，并且向卡盘114提供功率的其它RF发生器具有x1 kHz频率和x MHz频率。作为另一示例，主RF发生器104的工作频率大于 向卡盘114提供功率的其它RF发生器的工作频率。
类似地，在一些实施方式中，从RF发生器1012具有在向边缘 电极1016提供功率的RF发生器的工作频率中的中间的工作频率，并且中频 发生器也是这样。例如，从RF发生器1012具有y MHz的工作频率，并且向 边缘电极1016提供功率的其它RF发生器具有x MHz频率和z MHz频率。作 为另一示例，从RF发生器1012具有y MHz的工作频率，并且向边缘电极1016提供功率的其它RF发生器具有x1kHz频率和z MHz频率。作为另一示 例，从RF发生器1012具有x MHz的工作频率，并且向边缘电极1016提供 功率的其它RF发生器具有x1kHz频率和y MHz频率。作为又一示例，从 RF发生器1012具有xMHz的工作频率，并且向边缘电极1016提供功率的其 它RF发生器具有x1kHz频率和z MHz频率。作为又一示例，从RF发生器1012的工作频率在向边缘电极1016提供功率的其他RF发生器的工作频率之 间。
在各种实施方式中，从RF发生器1012具有在向边缘电极1016 提供功率的RF发生器的工作频率中的最高的工作频率，因此是高频发生 器。例如，从RF发生器1012具有z MHz的工作频率，并且向边缘电极1016 提供功率的其它RF发生器具有x MHz频率和y MHz频率。作为另一示例， 从RF发生器1012具有z MHz的工作频率，并且向边缘电极1016提供功率 的其它RF发生器具有x1kHz频率和y MHz频率。作为另一示例，从RF发 生器1012具有z MHz的工作频率，并且向边缘电极1016提供功率的其它RF 发生器具有x1kHz频率和x MHz频率。作为又一示例，从RF发生器1012 的工作频率大于向边缘电极1016提供功率的其它RF发生器的工作频率。
在一些实施方式中，在从RF发生器1012的工作频率被调整到 在主RF发生器1014的工作频率的预定范围内之前，调整与输出1008和 1010相关联的变量的相位。在各种实施方式中，与将从RF发生器1012的工 作频率调整到在主RF发生器1014的工作频率的预定范围内同时地(例如， 在同一时间、在相同的时钟周期期间)调整与输出1008和1010相关联的变 量的相位。
图11是系统1100的实施方式的图，以说明当主RF发生器 1014A和从RF发生器1012A都以连续波形模式工作时在主RF发生器1014A 和从RF发生器1012A之间的频率锁定和相位锁定。主RF发生器1014A是 主RF发生器1014(图10)的示例，从RF发生器1012A是从RF发生器 1012(图10)的示例。例如，在连续波形模式中，RF发生器产生RF信号， 该RF信号具有在两个功率电平的预定义范围内的功率电平，例如RF信号的 最大幅值、RF信号幅值的均方根值、RF信号的包络等。连续波形模式的RF 信号具有一个状态(例如状态S1或状态S2等)而不具有多个状态，这将在 下面进一步描述。
系统1100包括主RF发生器1014A、从RF发生器1012A、 IMC 108、IMC 113和主计算机系统306。主RF发生器1014A包括数字信号 处理器(DSP)1102、驱动器1104和RF电源1106。这里描述的RF电源是 电源。DSP 1102经由诸如线、电缆等之类的导体耦合到驱动器1104，并且 驱动器1104经由导体耦合到RF电源1106。主计算机系统306经由传输电缆 1108耦合到DSP 1102。驱动器的示例包括一个或多个晶体管。
从RF发生器1012A包括DSP 1114、驱动器1116和RF电源 1118。DSP 1114经由导体耦合到驱动器1116，并且驱动器1114经由导体耦 合到RF电源1118。主计算机系统306经由传输电缆1110耦合到DSP 1114。
DSP 1102经由传输电缆1108从主计算机系统306接收要由主 RF发生器1014A产生的RF信号的频率和功率。DSP 1102向驱动器1104发 送控制信号以指示RF信号的功率和频率。驱动器1104基于(例如具有)从 控制信号接收的功率和频率等来驱动(例如产生等)诸如电流信号等之类的 驱动信号，并将该电流信号提供给RF电源1106。RF电源1106产生经由RF 电缆1036提供给IMC 108的输入1040的RF信号。该RF信号具有从控制信 号接收的频率和功率。
DSP 1102将由DSP 1102产生的RF信号的频率经由传输电缆 1050提供给从RF发生器1012A的DSP 1114。从RF发生器1102的DSP 1114从DSP 1102接收频率并确定产生控制信号，该控制信号指示在从DSP 1102接收到的频率的预定范围内的频率。此外，DSP 1114从主计算机系统 306的处理器经由传输电缆1110接收将由从RF发生器1012A产生的RF信 号的功率。DSP 1114向驱动器1116发送控制信号以指示从主计算机系统 306接收的功率和在RF信号的预定范围内的频率。驱动器1116基于(例如 具有)从控制信号接收的功率和频率等来驱动(例如生成)诸如电流信号等 之类的驱动信号，并将该电流信号提供给RF电源1118。RF电源1118产生 具有从主计算机系统306接收的功率和从DSP 1114接收的频率的RF信号。RF信号由RF电源1118经由RF电缆1046提供给IMC 113以产生经由RF传 输线122传送的经修改的信号。
此外，一旦基于由从RF发生器1012A产生的RF信号而经由 RF传输线122提供经修改的RF信号，则DSP 1114经由传输电缆1030接收 与输出1008相关联的变量以及经由传输电缆1032接收与输出1010相关联的 变量。与输出1008相关联的变量包括与输出1008相关联的变量的相位，并 且与输出1010相关联的变量包括与输出1008相关联的变量的相位。DSP 1114将与输出1010相关联的变量的相位和与输出1008相关联的变量的相位 进行比较，以确定相位彼此相差是否在预定范围内。一旦确定相位彼此相差 不在预设范围内，则DSP 1114确定要由从RF发生器1012A修改的RF信号 的相位，使得与输出1010相关联的变量的相位在与输出1008相关联的变量 的相位的预设范围内。例如，DSP 1114确定RF信号将由从RF发生器1012A 输出时的时间(例如时钟周期等)，使得RF信号的相位和与输出1008相关联的变量的相位相差在预设范围内。DSP 1114指示发送到驱动器1116的控 制信号内的要由从RF发生器1012A修改的RF信号的相位。例如，DSP 1114 确定在此时将控制信号发送到驱动器1116，使得与输出1010相关联的变量 的相位和与输出1008相关联的变量的相位相差在预设范围内。
此外，一旦DSP 1114确定与从DSP 1102接收的频率相差在预 定范围内的频率以及处于预设范围内的RF信号的相位，则DSP 1114确定 RF信号的变量的幅值来实现因子。例如，在确定与从DSP 1102接收的频率 相差在预定范围内的频率以及处于预设范围内的RF信号的相位之后，DSP 1114从存储在存储器设备1112中的表1200(参见图12)访问要由从RF发 生器1012A修改的RF信号的变量(例如复功率、复电压等)的幅值，并指 示要发送到驱动器1116的控制信号内的幅值。DSP 1114确定与该因子的值 对应(与该因子的值具有一对一关系、与该因子的值有关联、被映射到该因 子的值等)的变量的幅值。
此时，DSP 1114将指示与从DSP 1102接收到的频率相差在预 定范围内的频率以及要由从RF发生器1012A修改的RF信号的变量的幅值的 控制信号发送到驱动器1116。此外，此时，驱动器1116基于(例如具有等 等)从DSP 114接收的频率和从DSP 114接收的控制信号内指示的变量的幅 值来生成驱动信号并且将该驱动信号提供给RF电源1118。此外，此时，RF 电源1118产生具有在预定范围内的频率和一旦从驱动器1116接收到驱动信 号就基于因子确定的幅值的RF信号，并且经由RF电缆1046将RF信号发送 到IMC 113的输入1042。
在一些实施方式中，锁相回路(PLL)(例如耦合到振荡器的 相位检测器等)与输出1008和1010相关联，以确定经由RF传输线122和 124传送的经修改的RF信号之间的相位差。例如，相位检测器的输入耦合到 输出1008和输出1010。作为另一示例，相位检测器的输入耦合到RF传输线 122上的任何点，并且相位检测器的另一个输入耦合到RF传输线124上的任 何点。相位检测器的输出耦合到PLL的振荡器，并且PLL的振荡器的输出耦 合到DSP1114。PLL的相位检测器确定通过RF传输线122的经修改的RF 信号的相位与通过RF传输线124的经修改的RF信号的相位之间的差异，并 将信号发送到PLL的振荡器，使得PLL的振荡器产生信号以实现与输出 1008相关联的变量的相位和与输出1010相关联的变量的相位之间的预设范 围。振荡器产生的信号被提供给确定信号的相位的DSP 114。
在一些实施方式中，RF发生器的驱动器是RF发生器的RF电 源的一部分。例如，驱动器1104是RF电源1106的一部分。作为另一示例， 驱动器1116是RF电源1118的一部分。
图12是表1200的实施方式的图，以说明因子和将由从RF发 生器1012A(图11)修改的RF信号的变量之间的对应关系。表1200包括因 子的各种值(例如FTR1、FTR2、FTR3等)和要由从RF发生器1012A修改 的RF信号的变量(例如，VR1、VR2、VR3等)的值之间的对应关系。例 如，值FTR1与值VR1对应(例如唯一地相关联)，值FTR2对应于值 VR2，值FTR3对应于值VR3。值VR1、VR2和VR3中的每一个是要由RF 电源1118修改的RF信号的变量(例如复功率、复电压、复电流等)的幅 值。
图13是系统1300的实施方式的图，以说明当主RF发生器 1014B和从RF发生器1012B都以状态转换模式工作时在主RF发生器1014B 和从RF发生器1012B之间的频率锁定和相位锁定。在状态转换模式中，每 个RF发生器在多个状态之间转换，例如在状态S1和状态S2之间转换，在 三种状态S1、S2和S3之间转换，在任何其他数量的状态之间转换等。在状态S1期间，每个RF发生器产生具有与在状态S2期间的RF信号的功率电平 相差在预定义范围之外的功率电平的RF信号。主RF发生器1014B是主RF 发生器1014(图10)的示例，从RF发生器1012B是从RF发生器1012(图 10)的示例。
主RF发生器1014B包括DSP 1102、用于状态S1的功率控制 器1302、用于状态S2的功率控制器1304、用于状态S1的自动频率调谐器 (AFT)1306和用于状态S2的AFT 1308。DSP1102耦合到功率控制器 1302和1304以及AFT 1306和1308。此外，功率控制器1302和1304以及 AFT 1306和1308耦合到驱动器1104。
类似地，从RF发生器1012B包括DSP 1114、用于状态S1的 功率控制器1310、用于状态S2的功率控制器1312、用于状态S1的AFT 1314和用于状态S2的AFT 1316。DSP 1114耦合到功率控制器1310和1312 以及AFT 1314和1316。而且，功率控制器1310和1312以及AFT1314和 1316耦合到驱动器1116。
DSP 1102经由传输电缆1108从主计算机系统306的时钟源 (例如时钟源、数字振荡器、数字脉冲发生器、处理器等)接收晶体管-晶 体管逻辑(TTL)信号，例如时钟信号等，并且DSP 1114经由传输电缆1110 从主计算机系统306的时钟源接收TTL信号。该TTL信号在状态S1和S2 (例如，逻辑电平高低、逻辑电平0和1等)之间转换。
DSP 1102接收TTL信号并区分TTL信号的状态S1和S2。 DSP 1102还经由传输电缆1108从主计算机系统306的处理器接收状态S1的 功率电平、状态S2的功率电平、状态S1的频率以及状态S2的频率。作为示 例，在状态S1期间由RF发生器产生的RF信号的频率与在状态S2期间由 RF发生器产生的RF信号的频率不同。作为另一示例，在状态S1期间由RF 发生器产生的RF信号的频率与在状态S2期间由RF发生器产生的RF信号的 频率相同。当TTL信号处于状态S1时，DSP 1102向功率控制器1302发送指 示要由主RF发生器1014B产生的RF信号的功率电平的信号，并且向AFT 1306发送指示要由主RF发生器1014B产生的RF信号的频率的信号。功率 控制器1302向驱动器1104发送指示从DSP 1102接收的功率电平的控制信号，并且AFT 1306向驱动器1104发送指示从DSP 1102接收的频率的控制信 号。
驱动器1104产生具有状态S1的频率和状态S1的功率电平的驱 动信号，例如电流信号等，并将该驱动信号提供给RF电源1106。一旦在状 态S1期间接收到该驱动信号，则RF电源1106产生具有状态S1的频率和状 态S1的功率电平的RF信号。
类似地，当TTL信号处于状态S2时，DSP 1102向功率控制器 1304发送指示要由主RF发生器1014B产生的RF信号的功率电平的信号， 并向AFT 1308发送指示要由主RF发生器1014B产生的RF信号的频率的信 号。功率控制器1304向驱动器1104发送指示从DSP 1102接收的功率电平的 控制信号，并且AFT 1308向驱动器1104发送指示从DSP 1102接收的频率的 控制信号。
驱动器1104产生具有状态S2的频率和状态S2的功率电平的驱 动信号，并将该驱动信号提供给RF电源1106。在状态S2期间接收到该驱动 信号时，RF电源1106产生具有状态S2的频率和状态S2的功率电平的RF信 号。
在状态S1期间，DSP 1102将由DSP 1102产生的RF信号的状 态S1的频率经由传输电缆1050提供给从RF发生器1012B的DSP 1114。从 RF发生器1102的DSP 1114从DSP 1102接收状态S1的频率，并且确定产生 指示与针对状态S1从DSP 1102接收的频率相差在针对状态S1的预定范围内 的针对状态S1的频率的信号。指示状态S1的处于预定范围内的频率的信号 从DSP 1114提供给AFT 1314。
此外，DSP 1114接收TTL信号并区分TTL信号的状态S1和 S2。DSP 1114还经由传输电缆1110从主计算机系统306的处理器接收状态 S1的功率电平和状态S2的功率电平。当TTL信号处于状态S1时，DSP 1114向功率控制器1310发送指示要由从RF发生器1012B产生的RF信号的 功率电平的信号，并且向AFT 1314发送指示要由从RF发生器1012B产生的 RF信号的频率的信号。要产生的RF信号的针对状态S1的频率在从DSP 1102接收到的针对状态S1的频率的预定范围内。功率控制器1310向驱动器 1116发送指示从DSP 1114接收的功率电平的控制信号，并且AFT 1314向驱 动器1116发送指示从DSP 1114接收到的频率的控制信号。
驱动器1116基于(例如具有等)从DSP 1102接收的针对状态 S1的频率和针对状态S1的功率电平等来产生驱动信号，例如电流信号等， 并将该驱动信号提供给RF电源1118。在状态S1期间接收到该驱动信号时， RF电源1118产生具有状态S1的频率和状态S1的功率电平的RF信号。
此外，在状态S1期间，一旦经由RF传输线122发送的经修改 的RF信号基于由从RF发生器1012B产生的RF信号来生成，则DSP 1114 接收针对状态S1的经由传输电缆1030与输出1008相关联的变量以及针对状 态S1的经由传输电缆1032与输出1010相关联的变量。针对状态S1的与针 对状态S1的输出1008相关联的变量包括与输出1008相关联的变量的相位， 并且针对状态S1的与输出1010相关联的变量的相位包括与输出1008相关联 的变量的相位。在状态S1期间，DSP 1114将针对状态S1的与输出1010相 关联的变量的相位和针对状态S1的与输出1008相关联的变量的相位进行比 较，以确定针对状态S1相位彼此相差是否处于预设范围内。此外，在状态 S1期间，一旦确定状态S1的相位彼此相差不在对于状态S1的预设范围内 时，DSP 1114确定对于状态S1的要由从RF发生器1012B修改的RF信号的 相位，使得针对状态S1的与输出1010相关联的变量的相位和与输出1008相 关联的变量的相位相差在针对状态S1的预定范围内。例如，DSP 1114确定 RF信号由从RF发生器1012B输出时的时间，例如时钟周期等，使得对于状 态S1的RF信号的相位与针对状态S1的与输出1008相关联的变量的相位相 差在对于状态S1的预设范围内。在状态S1期间，DSP 1114在该时间发送信 号到AFT 1314和功率控制器1310。当在该时间从DSP 1114接收到该信号 时，AFT1314产生并发送指示从DSP 1114接收到的状态S1的频率的控制信 号给驱动器1116。对于状态S1，由AFT 1314从DSP 1114接收到的频率针 对状态S1与从DSP 1102接收到的频率相差在预定范围内。
此外，在状态S1期间，一旦DSP 1114确定对于状态S1与从 DSP 1102接收到的频率相差在对于状态S1的预定范围内的对于状态S1的频 率以及要由从RF发生器1012B修改的RF信号的对于状态S1的相位，则 DSP 1114确定RF信号的变量的对于状态S1的幅值以实现针对状态S1的因 子。例如，在确定对于状态S1与从DSP 1102接收到的频率相差在对于状态S1的预定范围内的对于状态S1的频率以及要由从RF发生器1012B修改的 RF信号的针对状态S1的相位之后，DSP 1114从存储在存储器设备1112中 的表1500(参见图15)访问要由从RF发生器1012B修改的RF信号的变量 (例如复功率、复电压等)的对于状态S1的幅值，并指示信号中的幅值。 DSP 1114在该时间向功率控制器1310发送指示变量的幅值的信号，并且在 接收到该信号时，功率控制器1310产生指示针对状态S1的幅值的控制信 号，并且将该控制信号发送到驱动器1116。
在状态S1期间，驱动器1116在此时针对状态S1生成具有在从 AFT 1314接收的信号内指示的对于状态S1的频率并且具有从功控制器1310 接收的对于状态S1的变量的幅值的驱动信号，并将该驱动信号提供给RF电 源1118。在状态S1期间，当从驱动器1116接收驱动信号时，RF电源1118 在此时产生具有状态S1的频率和状态S1的变量的幅值的RF信号，并且经 由RF电缆1046将该RF信号发送到IMC 113的输入1042。
此外，在状态S2期间，DSP 1102经由传输电缆1050向从RF 发生器1012B的DSP1114提供由DSP 1102生成的RF信号的针对状态S2的 频率。作为示例，针对状态S2的的频率不同于(例如小于、大于等)针对状 态S1的频率。作为另一示例，针对状态S2的频率与针对状态S1的频率相 同。从RF发生器1102的DSP 1114从DSP 1102接收针对状态S2的频率， 并且确定生成指示针对状态S2与从DSP 1102接收的针对状态S2的频率相差 在针对状态S2的预定范围内的频率的信号。应当注意，作为示例，针对状态 S2的预定范围不同于(例如小于、大于等)针对状态S1的预定范围。作为 另一示例，针对状态S2的预定范围与针对状态S1的预定范围相同。
当TTL信号处于状态S2时，DSP 1114向功率控制器1312发送 指示要由从RF发生器1012B产生的RF信号的从主计算机系统306接收到的 功率电平的信号，以及向AFT 1316发送指示要由从RF发生器1012B产生的 RF信号的针对状态S2的频率的信号。针对状态S2的频率与从DSP 1102接 收的针对状态S2的频率相差在针对状态S2的预定范围内。功率控制器1312 向驱动器1116发送指示从DSP 1114接收的功率电平的控制信号，并且AFT 1316向驱动器1116发送指示从DSP 1114接收到的频率的控制信号。
驱动器1116产生具有针对状态S2的频率和针对状态S2的功率 电平的驱动信号，并将该驱动信号提供给RF电源1118。在状态S2期间接收 到该驱动信号时，RF电源1118产生具有针对状态S2的频率和针对状态S2 的功率电平的RF信号。
此外，一旦经由RF传输线124传送的经修改的RF信号是基于 具有在由从RF发生器1012B产生的针对状态S2的预定范围内的频率的RF 信号产生的，则DSP 1114经由传输电缆1030接收与输出1008相关联的针对 状态S2的变量，并且经由传输电缆1032接收与输出1010相关联的针对状态 S2的变量。针对状态S2的与输出1008相关的变量包括与输出1008相关联 的变量的相位，并且针对状态S2与输出1010相关的变量包括与输出1008相 关联的变量的相位。作为示例，针对状态S2的与输出1008相关联的变量的 相位不同于(例如小于、大于等)针对状态S1的与输出1008相关联的变量 的相位。作为另一示例，针对状态S2的与输出1008相关联的变量的相位与 针对状态S1的与输出1008相关联的变量的相位相同。作为示例，针对状态 S2的与输出1010相关联的变量的相位不同于(例如小于、大于等)针对状态S1的与输出1010相关联的变量的相位。作为另一示例，针对状态S2的与 输出1010相关联的变量的相位与针对状态S1的与输出1010相关联的变量的 相位相同。
在状态S2期间，DSP 1114将针对状态S2的与输出1010相关 联的变量的相位与针对状态S2的与输出1008相关联的变量的相位进行比 较，以确定相位针对状态S2彼此相差是否在预设范围内。应当注意，作为示 例，针对状态S2的预设范围不同于(例如小于、大于等)针对状态S1的预 设范围。作为另一个示例，针对状态S2的预设范围与针对状态S1的预设范 围相同。此外，在状态S2期间，一旦确定针对状态S2的相位彼此相差不在 针对状态S2的预设范围内，则DSP 1114确定由从RF发生器1012B产生的 RF信号的针对状态S2的相位，使得针对状态S2的与输出1010相关联的变 量的相位针对状态S2和与输出1008相关联的变量的相位相差在针对状态S2 的预设范围内。例如，DSP 1114确定RF信号要由从RF发生器1012B输出 时的时间，例如时钟周期等，使得针对状态S2的RF信号的相位针对状态S2 和与输出1008相关联的变量的相位相差在针对状态S2的预设范围内。在状 态S2期间，DSP 1114此时向AFT 1316和功率控制器1312发送针对状态S2 的信号。在该时间从DSP 1114接收到该信号时，AF T1316生成并发送指示 从DSP 1114接收的针对状态S2的频率的控制信号到驱动器1116。由AFT 1316从DSP 1114接收的频率针对状态S2与从DSP 1102接收的频率相差在 针对状态S2的预定范围内。
此外，在状态S2期间，一旦DSP 1114确定要由从RF发生器 1012B修改的RF信号的与针对状态S2的频率相差在针对状态S2的预定范围 内的频率和在针对状态S2的预定范围内的针对状态S2的相位，则DSP 1114 确定RF信号的变量的针对状态S2的幅值，以实现针对状态S2的因子。例 如，确定要由从RF发生器1012B修改的RF信号的与针对状态S2的频率相差在针对状态S2的预定范围内的频率和在针对状态S2的预定范围内的针对 状态S2的相位之后，DSP 1114从存储在存储器设备1112中的表1500访问 待由从RF发生器1012B修改的RF信号的变量(例如复功率、复电压等)的 针对状态S2的幅值，并指示信号内的幅值。此时DSP1114将该信号发送到 功率控制器1312，并且功率控制器1312在接收到该信号时产生指示针对状 态S2的幅值的控制信号，并将该控制信号发送到驱动器1116。
驱动器1116此时针对状态S2产生具有在从AFT 1316接收的 信号内指示的针对状态S2的频率并且具有从功率控制器1312接收到的针对 状态S2的变量的幅值的驱动信号，并且向RF电源1118提供驱动信号。在 状态S2期间，在从驱动器1116接收到该驱动信号时，RF电源1118此时针 对状态S2产生具有针对状态S2的频率和针对状态S2的幅值的RF信号，并 且经由RF电缆1046将该RF信号发送到IMC 113的输入1042。
在一些实施方式中，PLL与输出1008和1010相关联，以在状 态S1期间确定经由RF传输线122和124传送的经修改的RF信号之间的相 位差。在状态S1期间，PLL的相位检测器确定通过RF传输线122的经修改 的RF信号的相位与通过RF传输线124的经修改的RF信号的相位之间的差 异，并将信号发送到PLL的振荡器，使得振荡器产生信号以实现与输出1008相关联的变量的相位和与输出1010相关联的变量的相位之间的针对状态S1 的预设范围。在状态S1期间，由振荡器产生的信号被提供给确定信号的相位 的DSP 114。
类似地，在各种实施方式中，PLL与输出1008和1010相关 联，以在状态S2期间确定经由RF传输线122和124传送的经修改的RF信 号之间的相位差。作为示例，在状态S2期间经由RF传输线122和124传送 的修改信号之间的相位差不同于(例如小、大于等)在状态S1期间的修改信 号之间的相位差。作为另一示例，在状态S2期间经由RF传输线122和124 传送的修改信号之间的相位差与在状态S1期间的修改信号之间的相位差相 同。此外，在状态S2期间，PLL的相位检测器确定通过RF传输线122的经 修改的RF信号的相位与通过RF传输线124的经修改的RF信号的相位之间 的差异，并将信号发送到PLL的振荡器使得振荡器产生信号以实现针对状态 S2的在与输出1008相关联的变量的相位和与输出1010相关联的变量的相位 之间的预设范围。在状态S2期间，由振荡器产生的信号被提供到确定信号的 相位的DSP 114。
在一些实施方式中，代替从主计算机系统306提供给从RF发 生器1012B的TTL信号，TTL信号由DSP 1102从主机系统306的时钟源接 收，并且DSP 1102经由传输电缆1050将TTL信号发送到DSP 1114，以使从 RF发生器1012B的操作与主RF发生器1014B的操作同步。
图14是时序图的实施方式的图示，以示出由主RF发生器 1014B(图13)生成的RF信号1402、由从RF发生器1012B(图13)产生 的RF信号和TTL信号1406的多个状态。曲线1408绘制TTL信号1406的逻 辑电平(例如0和1、低电平和高电平等等)与时间t的关系。一个逻辑电平 对应于状态S1，另一个逻辑电平对应于状态S2。此外，曲线图1410绘制针 对状态S1和S2的由主RF发生器1014B产生的RF信号1402的功率电平与 时间t的关系，并且曲线图1412绘制针对状态S1和S2的由从RF发生器 1012B产生的RF信号1404的功率电平与时间t的关系。
如曲线图1410所示，状态S1期间的RF信号1402的功率电平 为P1，并且在状态S2期间RF信号1402的功率电平为0。此外，如曲线图 1412所示，在状态S1期间RF信号1404的功率电平为P2，在状态S2期间 RF信号1404的功率电平为0。作为示例，功率电平P1等于功率电平P2。作 为另一示例，功率电平P1不同于(例如大于、小于等)功率电平P2。RF信 号1402和RF信号1404中的每一个以与TTL信号1408同步地以周期性方式 在状态S1和S2之间转换。例如，在TTL信号1408的半占空比期间，RF信 号1402具有功率电平P1，并且在TTL信号1408的剩余半占空比期间，RF 信号1402的功率电平为零。作为另一示例，在TTL信号1408的半占空比期 间，RF信号1404具有功率电平P2，并且在TTL信号1408的剩余半占空比 期间，RF信号1404的功率电平为零。占空比的其他例子包括40％的占空 比、30％的占空比、70％的占空比、60％的占空比等。
在各种实施方式中，状态S1期间的RF信号1402的频率不同 于(例如小于、大于等)状态S1期间的RF信号1404的频率。作为另一示 例，在状态S1期间的RF信号1402的频率与在状态S1期间的RF信号1404 的频率相同。
在几个实施方式中，状态S2期间的RF信号1402的频率不同 于(例如小于、大于等)状态S2期间的RF信号1404的频率。作为另一示 例，在状态S2期间的RF信号1402的频率与在状态S2期间的RF信号1404 的频率相同。
在一些实施方式中，在状态S1期间RF信号1402的功率电平 为P1，并且在状态S2期间RF信号1402的功率电平为P3，其中P3小于P1 并且大于零。在各种实施方式中，在状态S1期间RF信号1404的功率电平 为P2，并且在状态S2期间RF信号1404的功率电平为P4，其中P4小于P2 并且大于零。
图15是表1500的实施方式的图，用于说明针对状态S1和S2 的因子的值与针对状态S1和S2将由从RF发生器1012B(图13)修改的RF 信号的变量的幅值之间的对应关系。表1500包括针对状态S1的因子的各种 值(例如FTRS11、FTRS12等)和在状态S1期间要由从RF发生器1012B修 改的RF信号的针对状态S1的变量的值(例如，VRS11、VRS12等)之间的 对应关系。例如，对于状态S1，值FTRS11与值VRS11对应(例如，与值 VRS11唯一关联、被映射到值VRS11、被链接到值VRS11等等)，并且值 FTRS12对应于值VRS12。值VRS11和VRS12中的每一个是在状态S1期间 要由RF电源1118修改的RF信号的变量(例如复功率、复电压、复电流等)的幅值。
此外，表1500包括针对状态S2的因子的的各种值(例如 FTRS21、FTRS22等)和在状态S2期间要由从RF发生器1012B修改的RF 信号的针对状态S2的变量的值(例如，VRS21、VRS22等)之间的对应关 系。例如，对于状态S2，值FTRS21对应于值VRS21，并且值FTRS22对应 于值VRS22。值VRS21和VRS22中的每一个是在状态S2期间要由RF电源 1118修改的RF信号的变量(例如复功率、复电压、复电流等)的幅值。
图16A是曲线图1600的实施方式的图，以示出与输出1008 (图10)相关联的变量和与输出1010(图10)相关联的变量的相位差，例 如相移等。曲线图1600绘制电压V与时间t的关系。曲线图1600包括由变 量传感器1020(图10)测量的电压波形的曲线1602和由变量传感器1022 (图10)测量的电压波形的曲线1604。在由从RF发生器1012(图10)调 节与输出1008和1010相关联的变量的相位之前，在电压波形1602和1604 之间存在相移。
图16B是曲线图1606的实施方式的图，以示出与输出1008 (图10)相关联的变量和与输出1010(图10)相关联的变量的相位差的减 小。曲线图1606绘制电压V与时间t的关系。曲线1606包括由变量传感器 1020(图10)测量的电压波形的曲线1602和由变量传感器1022(图10)测 量的电压波形的曲线1604。在由从RF发生器1012(图10)调节与输出 1008和1010相关联的变量的相位之后，电压波形1602和1604之间的相移被 减小，例如不存在、被减小到零、被减小到预设范围内等。
图16C是曲线图1608的实施方式的图，以说明电压波形1604 的幅值的变化(例如增加、减小等)，以实现该因子。曲线1608绘制电压与 时间的关系。当实现由从RF发生器1012产生的RF信号的变量的幅值的变 化时，实现电压波形1604的幅值的变化。
图17A是曲线图1700的实施方式的图，以说明在处理1期 间，通过控制由从RF发生器1012产生的RF信号的变量的幅值来控制边缘 区域102(图10)中的等离子体鞘的倾斜。此外，当由从RF发生器1012产 生的RF信号的变量的幅值改变以实现因子时，对中心区域132(图10)中 的等离子体鞘几乎没有影响或没有影响。当由从RF发生器1012(图10)产 生的RF信号的相位与由主RF发生器1014(图10)所生成的RF信号的相位 相差在预设范围内和/或由从RF发生器1012产生的RF信号的频率与由主RF 发生器1014产生的RF信号的频率相差在预定范围内时，实现这种几乎没有 影响或没有影响。曲线图1700包括曲线1702、曲线1704和曲线1706，并且 绘制以度为单位的倾斜角与衬底120(图10)的以毫米(mm)为单位的半径之间的关系。如图所示，当从RF发生器1012向边缘电极1016施加第一量的 功率幅值时，在边缘区域102中存在等离子体鞘的向外倾斜。此外，当从RF 发生器1012向边缘电极1016施加第二量的功率幅值时，边缘区域102中的 等离子体鞘的向外倾斜被减小到边缘区域102中的等离子体鞘的基本上平坦 的倾斜。而且，当从RF发生器1012向边缘电极1016施加第三量的功率幅值 时，基本上平坦的倾斜被改变为边缘区域102中的等离子体鞘的向内倾斜。第一功率幅值大于第二功率幅值，第二功率幅值大于第三功率幅值。
图17B是曲线图1708的实施方式的图，以示出在处理2期间， 通过控制由从RF发生器1012产生的RF信号的变量的幅值来控制边缘区域 102(图10)中的等离子体鞘的倾斜。曲线1708包括曲线1710、曲线1712 和曲线1714，并且绘制倾斜角度与衬底120(图10)的半径之间的关系曲 线。如图所示，当从RF发生器1012向边缘电极1016施加第四量的功率幅值时，边缘区域102中存在等离子体鞘的向外倾斜。此外，当从RF发生器 1012向边缘电极1016施加第五量的功率幅值时，边缘区域102中的等离子体 鞘的向外倾斜减小。此外，当从RF发生器1012向边缘电极1016施加第六量 的功率幅值时，曲线1712所示的倾斜度改变为边缘区域102中的等离子体鞘 的向内倾斜。第四功率幅值大于第五功率幅值，第五功率幅值大于第六功率 幅值。
在一些实施方式中，针对处理2的配方的至少一部分(例如等 离子体室104(图1)中的压力或等离子体室104内的温度、或上电极121 (图1)和卡盘114(图1)之间的间隙、或工艺气体的类型、或工艺气体的 量、或工艺气体的流速、或边缘电极1016(图10)的高度、或边缘电极 1016的材料、或等离子体离开等离子体室104的退出速率、或其两个或多个 的组合等等)与处理1期间的配方部分不同。
应当注意，在一些上述实施方式中，将RF信号提供给卡盘 114，并且上电极121接地。在不同实施方式中，将RF信号施加到上电极 121并且卡盘114接地。
在一些实施方式中，电极202和耦合环112中的每一个被分段 成多个段。电极202的每个段独立地提供有来自一个或多个RF发生器的RF 功率。
本文描述的实施方式可以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。本文描述的实施方式也可以用分布式计算 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 述示例的一部分。该系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一 个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定 处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片 或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件 可以被称为“控制器”，其可以控制该系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括工 艺气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、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、进出工具和其他输送工具和/或连接到特定系统或 与特定系统接口的装载锁的晶片输送。
概括地说，在各种实施方式中，控制器可以定义为电子器件， 电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用终点测 量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路包括存储程序指令 的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路 (ASIC)的芯片、可编程逻辑器件(PLD)、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。程序指令可以是以各种单独设置(或 程序文件)的形式输送到控制器的指令，单独设置(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工艺的操作参数。在一些实施方式 中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，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/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、 以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例 如，控制器可以在“云”中或在晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分中， 其可以允许对晶片处理的远程访问。控制器可以实现对系统的远程访问以监 测制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、从多个制造操作研究趋 势或性能度量，以改变当前处理的参数、设置要跟随当前处理的处理步骤、 或者开始新的处理。
在一些实施方式中，远程计算机(例如服务器)可以通过计算 机网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机 可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户接口，然后将该参数和/或 设置从远程计算机输送到系统。在一些示例中，控制器以用于处理晶片的设 置的形式接收指令。应当理解，设置可以特定于要在晶片上执行的工艺的类 型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上 所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如完成本 文所述的工艺)工作的一个或多个离散控制器而呈分布式。用于这种目的的 分布式控制器的示例包括在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部 分)定位的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合 以控制在室中的工艺。
在各种实施方式中，示例系统可以包括但不限于：等离子体蚀 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)室或模块、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、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其 它半导体处理室。
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 应器的等离子体室、变压器耦合等离子体(TCP)反应器、导体工具、介电 工具、包括电子回旋共振(ECR)反应器的等离子体室，等。例如，一个或 多个RF发生器耦合到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，根据工具要执行的处理操作，所述控制器与一个或 多个其他工具电路或模块、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瞬态计算 机可读介质上的计算机可读代码。非瞬态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。 非瞬态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，非瞬态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)

1.一种用于实现与等离子体室内的边缘区域相关联的预定因子的方法，其包括：
经由第一阻抗匹配电路向所述等离子体室内的主电极提供射频(RF)信号，其中基于第一RF发生器的工作频率产生所述RF信号；
经由第二阻抗匹配电路向所述等离子体室内的边缘电极提供另一RF信号，其中基于所述第一RF发生器的所述工作频率产生所述另一RF信号；
接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值；
接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第二测量值；
基于所述第一测量值和所述第二测量值来修改所述另一RF信号的相位；以及
改变与第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在产生所述另一RF信号之后并且在所述另一RF信号的所述相位被修改之后执行改变所述幅值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中修改所述RF信号和所述另一RF信号的相位包括修改所述相位以实现与所述第二测量值的相位相差在预设范围内的所述第一测量值的相位。
4.根据权利要求1所述的方法，其中与所述第二RF发生器相关联的所述变量不同于与所述第一和第二阻抗匹配电路的所述输出相关联的所述变量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述第一测量值包括从所述第一阻抗匹配电路的所述输出接收所述第一测量值，其中接收所述第二测量值包括从所述第二阻抗匹配电路的所述输出接收所述第二测量值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述主电极被配置为支撑衬底以在所述等离子体室内的中心区域处理所述衬底，并且所述边缘电极被配置为在所述边缘区域处理所述衬底。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述主电极是卡盘，并且所述边缘电极是边缘环或耦合环。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述主电极是上电极，并且所述边缘电极是上电极延伸部。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二RF发生器被控制为具有与所述第一RF发生器的所述工作频率相差在预定范围内的工作频率。
10.一种用于实现与边缘区域相关联的预定因子的系统，其包括：
具有主电极和边缘电极的等离子体室；
耦合到所述主电极的第一阻抗匹配电路；
耦合到所述边缘电极的第二阻抗匹配电路；
耦合到所述第一阻抗匹配电路以经由所述第一阻抗匹配电路向所述主电极提供RF信号的第一射频(RF)发生器，其中所述RF信号基于所述第一RF发生器的工作频率而产生；
耦合到所述第二阻抗匹配电路以经由所述第二阻抗匹配电路向所述边缘电极提供另一RF信号的第二RF发生器，其中所述另一RF信号基于所述第一RF发生器的所述工作频率而产生，
其中所述第二RF发生器被配置为接收与所述第一阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第一测量值，
其中所述第二RF发生器被配置为接收与所述第二阻抗匹配电路的输出相关联的变量的第二测量值，
其中所述第二RF发生器被配置为基于所述第一测量值和所述第二测量值来修改所述另一RF信号的相位，以及
其中所述第二RF发生器被配置为改变与所述第二RF发生器相关联的变量的幅值以实现所述预定因子。
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