CN114207768A

CN114207768A - 用于在kHz RF发生器的操作循环内调谐MHz RF发生器的系统和方法

Info

Publication number: CN114207768A
Application number: CN202080055749.XA
Authority: CN
Inventors: 阿瑟·M·霍瓦尔德; 约翰·C·小瓦尔科
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2022-03-18
Also published as: US11929235B2; WO2020247138A1; US20240186111A1; JP2022535282A; KR20220017496A; US20220165543A1

Abstract

描述了用于在千赫(kHz)RF发生器的操作循环内调谐兆赫射频(RF)发生器的系统和方法。在所述方法中的一种中，将预定的周期性波形提供给处理器。处理器使用基于计算机的模型来确定预定周期性波形的多个频率参数。频率参数被应用于兆赫RF发生器以在千赫RF发生器的一个或多个操作循环期间产生具有频率参数的RF信号。

Description

用于在kHz RF发生器的操作循环内调谐MHz RF发生器的系统和方法

技术领域

所呈现的一实施方案涉及用于在千赫(kHz)射频(RF)发生器的操作循环期间调谐兆赫(MHz)RF发生器的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

在等离子体工具中，一个或多个射频(RF)发生器耦合到阻抗匹配电路。阻抗匹配电路耦合到等离子体室。RF信号从RF发生器提供给阻抗匹配电路。阻抗匹配电路在接收到RF信号时输出RF信号。RF信号从阻抗匹配电路提供给等离子体室，以用于在等离子体室中处理晶片。在晶片处理期间，一定量的功率通过阻抗匹配电路从等离子体室的等离子体反射到一个或多个RF发生器。反射功率降低了处理晶片的效率并且还对一个或多个RF发生器造成损坏。

本公开中描述的一实施方案正是在这种情况下出现的。

发明内容

本公开的实施方案提供了用于在千赫(kHz)RF发生器的操作循环期间调谐兆赫(MHz)射频(RF)发生器的装置、方法和计算机程序。应当理解，所呈现的实施方案可以以多种方式实现，例如，处理、装置、系统、一件硬件或计算机可读介质上的方法。下面描述几个实施方案。

几种等离子体蚀刻系统以两种不同的RF频率运行，一种较低，例如400千赫(kHz)，另一种高出100倍以上，例如60兆赫(MHz)。较高RF频率的负载阻抗可能会受到较低射频频率的强烈调制。每个射频频率的匹配网络使用一个可变电容器加上可变射频频率进行调谐。例如，较高的RF频率被调谐到介于57MHz到63MHz之间的范围内的值。负载阻抗的单一值可以被调谐到具有接近于零的电压反射系数Γ，但是由于较高RF频率的阻抗随着低频RF的相位而变化，因此难以确定适用于较低RF频率的循环的所有部分的可变电容器和较高的RF频率的单一组合。在没有单一组合的情况下，时间平均功率反射系数Γ²可以高达50％。

在一个实施方案中，提供了一种方法，其中较高的RF频率具有平均值加上该平均值附近的变化。该变化在较低的RF频率下是周期性的，并具有预定的函数形式。例如，该变化是具有相对于较低的RF频率的幅值和相位的方波。作为另一示例，该变化是正弦函数或矩形函数。作为又一个示例，该变化是具有通过频率斜坡连接的高频段和低频段的梯形函数。

在第一实施方案中，提供了一种用于确定频率参数和匹配网络参数的方法，以用于控制较高频率的RF发生器。在第一实施方案中，执行以下操作：

1.等离子体工具检测低频波形的频率和相位。举例而言，通过查询较低频率的RF发生器来检测较低频率，并且通过检测较低频率的电压过零点来推断较低频率的相位。

2.等离子体工具使用传感器和快速数据采集来保存在较低频率的一个或几个循环的时间段内在较高频率的RF发生器和匹配网络之间测得的较高频率的波形。例如，传感器测量复电压和电流。

3.计算机计算一些短的(例如约0.1微秒)的时间间隔的瞬时复电压反射系数Γ。计算机还计算在较低频率周期内与较高频率的RF发生器相关的平均功率反射系数Γ²。

4.计算机计算成组的最佳参数，以最小化平均功率反射系数的预测值。例如计算机：

a.将测得的较低频率的电压波形划分为每个约0.1微秒的短区段，以在较低频率的每个周期中生成约25个短区段。

b.计算每区段的较高频率的复电压反射系数。

c.应用等离子体工具的RF路径的基于计算机的模型，以根据复电压反射系数Γ计算每个区段的负载阻抗。计算的输入包括已知的RF频率和可变电容器值。

d.对于较高频率的预定函数形式，计算成组的频率参数，其最小化与较高频率的RF发生器相关联的周期平均反射系数。例如，频率参数包括：

i.较高频率的RF发生器的恒定平均频率。

ii.梯形频率变化的幅值。

iii.梯形频率变化的高段和低段的持续时间，以及

iv.相对于较低频率的相位的梯形频率变化的相位，

5.最小化平均功率反射系数的优化包括可变电容器以及更高的频率的值。

6.计算机应用频率变化。

7.计算机重复操作2至5。应用该方法后，较高频率的RF发生器处的功率反射系数从约35％降低到约3％。

在第二实施方案中，提供了一种降低基于计算机的模型的输入处的电压反射系数和功率反射系数的方法。该方法在配方开发期间执行以确定操作参数，且在衬底处理期间应用操作参数。在该方法中执行以下操作：

1.快速数据采集设备和传感器在配方开发过程中安装，并且在处理过程中不使用在生产工具上，以减少与使用快速数据采集设备和传感器相关的难度和时间。快速数据采集设备的示例包括示波器。

2.在配方开发过程中，进行了两个操作：

a.调谐操作，其确定将应用于较高频率的RF发生器的平均频率值。

b.快速的数据感测、采集和计算机分析操作，其确定平均频率的频率变化。举例而言，执行这两个操作以最小化平均电压反射系数，对于该平均电压反射系数，正值和负值可以平均为零。这意味着即使平均功率反射系数可能很大，平均电压反射系数也可以为零。进一步举例而言，选择频率变化的操作与确定平均频率的操作一致。平均频率附近的频率变化与确定平均频率的操作同时确定。对于多个RF发生器，平均频率是通过最小化基频处的一部分反射功率同时忽略反射功率的一个或多个调制边带频率处的反射功率的剩余部分来确定的。这相当于最小化基频处的反射功率的傅立叶峰值，或最小化平均电压反射系数，其是复数，对于该复数，正负部分相互抵消。

3.在配方开发过程中，以与上文在第一实施方案中描述的方式相同的方式确定平均频率和频率变化，但附加的约束条件是平均电压反射系数要同时最小化。

4.计算机储存频率参数。

5.在处理过程中，对于给定的配方，工具与工具之间的变化或晶片与晶片之间的变化是较高频率的平均值。在处理过程中应用在配方开发期间确定的平均频率，以最小化平均电压反射系数。然后，除了平均频率之外，先前为该配方确定的频率变化应用于工具与工具之间或晶片与晶片之间。频率变化的时序和持续时间与较低频率的RF发生器的过零点和周期同步。在第二实施方案中，在处理期间不使用快速数据采集设备和/或传感器。

在一实施方案中，提供了一种方法，其中较高的RF频率在两个部分中被调谐。第一部分确定较高RF频率的平均值，该平均值在较低RF频率的许多循环内保持不变。第二部分确定将在较低射频频率的循环内应用的平均值附近的快速变化。

在第三实施方案中，描述了一种在较低RF频率的循环内降低每区间的功率反射系数的方法。较低的RF频率被分成多区间。在第三实施方案中没有使用预定的函数形式。在第三实施方案中执行以下操作：

1.在配方开发过程中，计算机通过将较低RF频率的周期或循环细分为多个较短时间区间来执行快速频率变化操作。例如，较低RF频率的周期被划分为16个区间。每个区间的长度或时间段取决于较低RF频率的值。较低RF频率的一个示例是范围从340kHz到440kHz的频率。

2.在配方开发期间，计算机应用基于计算机的模型以通过改变以下项来最小化区间的平均功率反射系数：

a.用于确定电容的可变电容器，

b.较高RF频率的平均频率，

c.相对于平均频率的频率变化，和

d.受到平均电压反射系数也最小化的约束

3.在处理衬底的工具操作期间，假设对于给定的配方，工具与工具或晶片与晶片之间的变化处于较高RF频率的平均值中。

4.此外，在工具操作期间，除了较高RF频率的平均频率之外，先前为该配方确定的频率变化由计算机从区间与区间之间应用。频率变化的时序和持续时间通过计算机与较低RF频率的过零点和周期同步。此外，在工具操作期间，将在配方开发期间确定的电容应用于较低RF频率的所有区间。

在一个实施方案中，描述了一种调谐方法。该调谐方法包括：针对第一射频发生器的第一组一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值。该调谐方法包括：通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值。所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间。该调谐方法还包括：接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数。该调谐方法进一步包括：通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值。确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的反射系数参数。该调谐方法包括：在所述第一射频发生器的第二组一个或多个操作循环期间根据所述多个调频参数的值控制所述第二射频发生器。

在一实施方案中，描述了一种调谐方法。该调谐方法的一部分在配方开发期间执行，而该调谐方法的另一部分在处理期间执行。在该配方开发期间执行的该一部分包括：针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值。此外，在配方开发期间执行的所述一部分还包括：通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值。所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数。在配方开发期间执行的所述一部分进一步包括：通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值。确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的一个或多个反射系数参数。该方法的另一部分在另一等离子体室内处理衬底期间执行。该方法的另一部分包括：根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器。控制所述第三射频发生器的操作在第四射频发生器的成组的一个或多个操作循环期间执行。

在一实施方案中，描述了一种调谐方法。该调谐方法的一部分在配方开发期间执行，而该调谐方法的另一部分在处理期间执行。在该配方开发期间执行的该一部分包括：针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值，所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数。所述多个调频参数包括所述射频信号的频率变化。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值。确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的一个或多个反射系数参数。所述方法的另一部分在另一等离子体室内处理衬底期间执行。所述方法的另一部分包括根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器。控制所述第三射频发生器的操作包括将所述多个调频参数的所述值应用于所述第三射频发生器的基准操作频率上。

在一实施方案中，描述了一种调谐方法。该调谐方法的一部分在配方开发期间执行，而该调谐方法的另一部分在处理期间执行。在该配方开发期间执行的该一部分包括：针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值。所述多个反射参数值中的每一个对应于所述第一射频发生器的所述一个或多个操作循环中的每一个的区间。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值。所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间。在该配方开发期间执行的所述一部分还包括：通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定多个调频参数的值。确定所述多个调频参数的所述值以使所述区间中的每个区间的所述基于计算机的模型的所述输入处的多个反射系数参数值最小化。所述方法的所述另一部分在另一等离子体室内处理衬底期间执行。所述方法的所述另一部分包括：根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器。控制所述第三频率发生器的操作在第四射频发生器的成组的一个或多个操作循环期间执行。

本文描述的系统和方法的一些优点包括找到较高RF频率的值和可变电容器的值，从而在千赫RF发生器的每个操作循环期间减小朝向兆赫RF发生器反射的功率和/或电压。其他优点包括在衬底处理期间减少传感器和快速数据采集设备的数量。例如，在第二和第三实施方案中，不需要在配方开发后使用快速数据采集设备和传感器。一旦确定了具有较高RF频率和可变电容器的值的配方，则在处理衬底期间应用该配方。在衬底处理过程中无需再次测量复电压和电流。

其他优点包括应用预定的函数形式。预定的函数形式的应用简化了频率参数的确定和操作参数的应用。很容易控制较高频率的射频发生器以遵循预定的函数形式。

此外，当使用基于计算机的模型时，不需要在RF路径上使用传感器。例如，传感器不耦合到RF传输线或阻抗匹配网络的输出。相反，复电压和电流由耦合到兆赫RF发生器的输出的传感器测量，并通过基于计算机的模型传播，以促进确定较高频率和可变电容器的值。在RF路径上使用传感器比使用基于计算机的模型更加困难和耗时。

根据以下结合附图的详细描述，其他方面将变得显而易见。

附图说明

通过参考以下结合附图进行的描述来理解实施方案。

图1A是系统的一实施方案的图，其用于说明在X千赫射频(RF)发生器的一个或多个操作循环中确定电压反射系数的值。

图1B-1是表格的一实施方案，其用于说明电压反射系数的值是基于在X千赫RF发生器的操作循环中以周期性时间间隔获得的复电压和电流来确定的。

图1B-2是图表的一实施方案，其用于说明在X千赫RF发生器产生的RF信号的循环期间电压反射系数的值和时间间隔之间的对应关系。

图1C是RF路径模型的一实施方案的图，其用于说明根据电压反射系数的值计算负载阻抗值。

图1D-1是RF路径模型的一实施方案的示意图，其用于说明基于在RF路径的输出处应用负载阻抗值来确定包括频率参数和匹配网络参数的操作参数模型以最小化RF路径模型输入处的平均功率反射系数。

图1D-2是用于说明由X千赫RF发生器产生的RF信号的多个循环的图表的一实施方案。

图1D-3是在衬底处理期间在图1的X千赫RF发生器的成组的操作循环期间应用操作参数值的系统的一实施方案的图。

图2A是用于说明RF信号的循环的图表的一实施方案。

图2B是用于说明由Y兆赫(MHz)RF发生器提供的RF信号的正向电压波形的图表的一实施方案。

图2C是用于说明由Y MHz RF发生器提供的RF信号的反向电压波形的图表的一实施方案。

图2D是用于在一个图表中说明正向电压波形和反向电压波形的一实施方案的图。

图2E是史密斯圆图(Smith chart)的一实施方案，其用于说明在应用本文所述方法之前Y MHz RF发生器的输出处的电压反射系数的值。

图3A是图表的一实施方案的示意图，其用于说明在应用本文所述的方法之后从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率与在应用这些方法之前从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率之间的比较。

图3B是史密斯圆图的一实施方案，其用于说明在应用本文所述的方法之后Y MHzRF发生器的输出处的电压反射系数的值。

图4A是系统的一实施方案的示意图，其用于说明上文关于图1A描述的方法在配方开发期间而不是在衬底处理期间适用于图4A的系统。

图4B是表格的一实施方案的示意图，其由处理器在配方开发期间以与在衬底处理期间由处理器产生图1B-1的表格相同的方式产生。

图4C是RF路径模型的一实施方案的图，其用于说明从用于配方开发或在配方开发期间的电压反射系数的值生成负载阻抗值。

图4D是一实施方案的示意图，其用于说明为配方开发或在配方开发期间确定操作参数的值。

图4E是系统的一实施方案的图，其用于说明在配方开发期间确定的操作参数的值在处理期间的应用。

图5A是系统的一实施方案的图，其用于说明在针对X千赫RF发生器的操作循环的每个区间(bin)的配方开发期间由处理器生成电压反射系数的值。

图5B是由处理器为X千赫RF发生器的一个或多个操作循环的每个区间的配方开发而生成的表格的一实施方案的图。

图5C是RF路径模型的一实施方案的图，其用于说明在配方开发期间根据电压反射系数的值生成X千赫RF发生器的操作循环的每个区间的负载阻抗值。

图5D是RF路径模型的一实施方案的图，其用于说明确定操作参数的值，对于这些值，X千赫RF发生器的操作循环的区间的功率反射系数的值在配方开发期间被最小化。

图5E是系统的一实施方案的示意图，其用于说明在处理衬底期间每个区间的操作参数的使用。

具体实施方式

以下实施方案描述了用于在千赫(kHz)RF发生器的操作循环期间调谐兆赫(MHz)射频(RF)发生器的系统和方法。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所呈现的实施方案。在其他情况下，没有详细描述众所周知的处理操作，以免不必要地使所呈现的实施方案难以理解。

图1A是系统100(例如等离子体工具)的一实施方案的图，其用于说明在X千赫RF发生器112的一个或多个操作循环中确定电压反射系数的值。系统100包括X千赫RF发生器112、Y兆赫RF发生器114、计算机118和等离子体室108。系统100还包括阻抗匹配网络110、传感器120和快速数据采集设备121。传感器120的示例是电压传感器，并且快速数据采集设备的示例是数字存储示波器。快速数据采集设备的另一示例是快速数据采集电路板。传感器120和快速数据采集设备121一起测量正向电压和反向电压。举例而言，传感器120和快速数据采集设备121测量正向电压幅值、反向电压幅值以及正向电压幅值和反向电压幅值之间的相位。应当注意，术语反向电压和反射电压在本文中可互换使用。

如本文所述，X千赫RF发生器的示例包括400kHz RF发生器或以千赫频率操作的另一RF发生器。如本文所述，Y兆赫RF发生器的示例包括2MHz RF发生器或13.56MHz RF发生器或27MHz RF发生器或60MHz RF发生器。本文描述的计算机的示例包括台式计算机、膝上型计算机、智能电话和平板电脑。

计算机118包括处理器126和存储器设备128。处理器126耦合到存储器设备128并且还耦合到RF电源122和124。如本文所使用的，代替处理器，使用中央处理单元(CPU)、控制器、专用集成电路(ASIC)或可编程逻辑设备(PLD)，这些术语在本文中可互换使用。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、存储磁盘的冗余阵列、闪存等。处理器126经由诸如串行传输电缆、并行传输电缆或通用串行总线(USB)电缆之类的电缆耦合到传感器120的快速数据采集设备121。

本文描述的快速数据采集设备的示例是用于采集关于在RF发生器的输出端子处输出的RF信号的电压或功率的振荡或振荡频率的数据的设备。传感器120通过定向耦合器耦合到X兆赫RF发生器112的输出O1。Y兆赫RF发生器114包括传感器131，例如复电压和电流探针或复电压传感器。传感器131耦合到Y兆赫RF发生器114的输出端O2。传感器131还耦合到快速数据采集设备123，该快速数据采集设备123通过电缆耦合到处理器126。上文提供了电缆的示例。

阻抗匹配网络106包括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个或更多个等，它们彼此耦合。例如，阻抗匹配网络106包括两个分支。两个分支中的每一个都包括以串联或并联方式彼此耦合的多个电路部件。两个分支中的一个耦合到X千赫RF发生器112，两个分支中的另一个耦合到Y兆赫RF发生器114，并且这些分支耦合到阻抗匹配网络106的输出。应该注意的是，术语阻抗匹配网络、匹配、阻抗匹配电路、匹配电路和匹配网络在本文中可互换使用。

等离子体室108的一个示例是电容耦合(CCP)等离子体室，其中上电极106和下电极等离子体激励电极104以彼此电容耦合的方式放置。例如，上电极106放置在等离子体激励电极104上方以在上电极106和等离子体激励电极104之间形成间隙。上电极106耦合到地电位。射频功率通过间隙电容耦合在上电极106和等离子体激励电极104之间。下电极和上电极106中的每一个由金属(例如阳极氧化铝、铝合金等)制成。

X千赫RF发生器112的输出端O1经由RF电缆RFC1耦合到阻抗匹配网络110的输入端I1，并且Y兆赫RF发生器114的输出端O2经由另一RF电缆RFC2耦合到阻抗匹配网络110的另一个输入端I2。此外，阻抗匹配网络110的输出经由RF传输线RFT1耦合到下电极等离子体激励电极104。

X千赫RF发生器112包括RF电源122，其是RF振荡器。类似地，Y千赫RF发生器114包括RF电源124，其也是RF振荡器。射频振荡器122耦合到输出端O1，射频振荡器124耦合到输出端O2。RF电缆RFC2、耦合在阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的阻抗匹配网络110的分支、RF传输线RFT1和等离子体激励电极104的组合在本文中被称为RF路径102。阻抗匹配网络110的另一分支耦合在输入I1和阻抗匹配网络110的输出之间。

诸如半导体晶片之类的衬底S被放置在等离子体激励电极104的顶表面上以进行处理，其可以包括蚀刻衬底S的层，或在衬底S上沉积材料，或溅射衬底S，或清洗衬底S，或其组合。在衬底S的处理期间，处理器126提供一或多个功率值以及一或多个频率值至X千赫射频发生器112的RF电源122，并提供一或多个功率值以及一或多个频率值至Y兆赫RF发生器114的RF电源124。

在接收到功率值和频率值时，RF电源122生成具有功率值和频率值的RF信号130，并且通过输出O1和RF电缆RFC1将RF信号130提供给阻抗匹配网络110的输入I1。类似地，当接收到功率值和频率值时，RF电源124产生具有功率值和频率值的RF信号132，并通过输出O2和RF电缆RFC2提供给阻抗匹配网络110的输入I2。

阻抗匹配网络110接收RF信号130和132并且使耦合到阻抗匹配网络110的输出的负载的阻抗与耦合到阻抗匹配网络110的输入I1和I2的源的阻抗匹配，并且组合RF信号130和132以在阻抗匹配网络110的输出处输出修改的RF信号134。耦合到阻抗匹配网络110的输出的负载的示例包括等离子体室108和射频传输线RFT1。耦合到输入I11和I21的源的示例包括X千赫RF发生器112、Y兆赫RF发生器114以及RF电缆RFC1和RFC2。经修改的RF信号134经由RF传输线RFT1提供给下电极等离子体激励电极104，以在等离子体室108的等离子体激励电极104和上电极106之间形成的间隙中激励或维持等离子体。等离子体室108的等离子体具有处理衬底S的RF功率。

在衬底S的处理期间，传感器120和快速数据采集设备121测量从X千赫RF发生器112输出的RF信号130的电压或功率以输出波形，例如电压波形或功率波形。由传感器120和快速数据采集设备121测量的波形具有RF信号130的相位φ。RF信号130的相位φ提供使RF信号130的波形穿过电压或功率的零值的交叉点或时间。RF信号130的波形是正弦的或基本上正弦的并且以周期性时间间隔穿过电压或功率的零值。

处理器126经由电缆接收由传感器120和快速数据采集设备121测得的波形值以确定RF信号130的波形的相位。例如，处理器126确定RF信号130的波形在正交叉处变为零的时间并且所述时间定义相位φ。在正交叉处，RF信号130的波形从负值转变为正值。

此外，在衬底S的处理过程中，传感器131和快速数据采集设备测量Y兆赫RF发生器114的输出O2处的正向电压幅值、反向电压幅值以及在正向和反向电压幅值之间的相位并通过电缆将幅值和相位提供给处理器126。处理器126在RF信号130的一个循环(例如一个时间段)中基于正向电压幅值、反向电压幅值和相位确定电压反射系数的多个值Γ11、Γ21到Γn1，其中n是大于2的整数。例如，处理器126将电压反射系数的值确定为在输出O2处向Y兆赫RF发生器114反射的电压与在输出O2处从Y兆赫RF发生器114供给的电压的比率。反射的电压是具有幅值和相位的复数，而供给的电压也是具有幅值和相位的复数。术语供给的电压和正向电压在本文中可互换使用。向Y兆赫RF发生器114反射的电压经由RF路径102从等离子体室108反射。在输出O2处反射的电压和供给的电压由处理器126根据正向电压幅值、反向电压幅值以及在由传感器131和快速数据采集设备123测量的幅值之间的相位来识别。处理器126将电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1存储在存储器设备128中并且从存储器设备128访问，例如，获得或读取值Γ11、Γ21到Γn1。电压反射系数是反射参数或反射系数参数的示例。反射参数的另一示例是复电压和电流或具有复数值的另一参数。

在一实施方案中，处理器126通过RF发生器的数字信号处理器和RF发生器的一个或多个功率控制器以及RF发生器的一个或多个频率调谐器耦合到RF发生器的RF电源。数字信号处理器耦合到处理器126和一个或多个功率控制器以及一个或多个频率调谐器。功率控制器控制在不同状态(例如高逻辑状态和低逻辑状态)期间从射频发生器的RF电源输出的功率值，频率调谐器是控制在不同状态期间从RF发生器的RF电源输出的频率值的控制器。

在一实施方案中，传感器120和快速数据采集设备121测量RF信号130在输出O1处的电压。测得的电压从电压传感器经由将电压传感器耦合到处理器126的电缆提供给处理器126。处理器126确定测得的电压为零同时穿过正交叉的时间以确定RF信号130的电压的相位φ。

在一实施方案中，传感器120耦合到X千赫RF发生器112的输出O1用于X千赫RF发生器112或RF信号130的预定数量的初始操作循环。在预定数量的初始循环之后，传感器120与输出O1断开。处理器126确定RF信号130的相位将继续与利用从传感器120接收的RF信号130的电压测量值确定的相位相同。

在一个实施方案中，传感器131位于Y兆赫RF发生器114的外部并且耦合到Y兆赫RF发生器114的输出O2。在一实施方案中，传感器120位于X千赫RF发生器112内。

应该注意，在一实施方案中，代替将修改的RF信号134施加到下电极等离子体激励电极104以及将上电极106耦合到接地电位，将修改的RF信号134施加到上电极106，以及将下电极等离子体激励电极104耦合到接地电位。

在一实施方案中，代替将上电极106耦合到接地电位，将上电极经由阻抗匹配网络耦合到一个或多个RF发生器。

在一实施方案中，代替传感器120，使用测量复合电压和电流的电压和电流探针(VI探针)。复电压和电流包括电流幅值、电压幅值以及电流幅值和电压幅值之间的相位。

在一个实施方案中，RF发生器的操作循环发生以产生RF信号的循环。例如，在本文所述的RF发生器的一个操作循环期间，RF信号的一个周期由RF发生器产生。

在一实施方案中，传感器131和快速数据采集设备123测量复电压和电流，其包括电压幅值、电流幅值以及电压幅值和电流幅值之间的相位。传感器131和快速数据采集设备123通过电缆将幅值和相位提供给处理器126。处理器126在RF信号130的一个循环中基于电压幅值、电流幅值和相位确定电压反射系数的多个值Γ11、Γ21到Γn1。

在一个实施方案中，传感器120和131都耦合到相同的快速数据采集设备121或123。

在一实施方案中，术语值和量在本文中可互换使用。例如，术语调频参数的值和调频参数的量在本文中可互换使用。举例而言，该量代表调频参数的数量，该值代表调频参数的另一数量。

图1B-1是表格130的一实施方案，其用于说明在X千赫RF发生器112(图1)的一个操作循环中基于在周期性时间间隔(例如每0.1微秒(μs)或每0.2μs)获得的复电压和电流而确定电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1。例如，值Γ11由处理器126(图1)根据在RF信号130(图1)的一个循环期间的正交叉后0.1μs处测得的复电压和电流计算得出，值Γ12是由处理器126(图1)根据在RF信号130的所述循环期间正交叉后0.2μs处测得的复电压和电流计算得出。类似地，值Γn1对应于在RF信号130的周期的正交叉后0.n微秒处测得的复电压和电流。

在一个实施方案中，值Γ11、Γ21到Γn1中的每一个是由处理器126在RF信号130的成组的多个循环中计算的平均值。例如，处理器126以与计算值Γ11、Γ21到Γn1相同的方式根据在输出O2处测得的复电压和电流计算电压反射系数的多个值Γ11A、Γ21A到Γn1A。值Γ11A是根据从RF信号130的第一循环开始时起在0.1μs处测得的复电压和电流计算得出的，值Γ21A是根据从RF信号130的第二循环开始时起在0.1μs处测得的复电压和电流计算得出的，依此类推，直到计算出值Γn1A。RF信号130的第二循环与RF信号130的第一循环连续。处理器126将值Γ11计算作为值Γ11A、Γ21A到Γn1A的平均值。类似地，值Γn1是电压反射系数的多个值的平均值，并且电压反射系数的值是根据从RF信号130的每个对应循环开始时起在0.nμs处测得的复电压和电流计算出的。

在一个实施方案中，代替计算电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1，处理器126使用在RF信号130的一个循环中的复电压和电流的测得值。

图1B-2是曲线图140的一实施方案，其用于说明RF信号130(图1)的循环1期间的值Γ11、Γ21到Γn1与时间间隔之间的对应关系。图表140描绘了RF信号130的电压波形142与时间t的关系。电压波形142是正弦的或基本上正弦的并且在多个循环中振荡，例如循环1和循环2。循环2与循环1连续。例如，循环1和循环2之间没有RF信号130的其他循环。

值Γ11对应于0μs和0.1μs之间的时间间隔。在0.1μs的时间，电压波形142具有正交叉。类似地，值Γ21对应于0.1和0.2μs之间的时间间隔，依此类推，直到值Γn1对应于0.(n-1)μs和0.nμs之间的时间间隔。

图1C是RF路径模型150的一实施方案的图，其用于说明根据电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1计算负载阻抗值ZL11到ZLn1。RF路径模型150是基于计算机的模型，其由处理器126从RF路径102的至少一部分生成或执行或同时生成和执行。例如，RF路径模型150包括多个电路元件，其以与RF路径102的一部分或RF路径102的电路元件相同的方式连接。电路元件的示例包括电容器、电感器和电阻器。RF路径模型102的任何两个相邻电路元件通过连接以与RF路径102的一部分的相应两个相邻电路元件彼此耦合的相同方式彼此耦合。举例而言，当RF路径102的两个电容器彼此串联耦合时，RF路径模型150的两个电容器也彼此串联耦合。RF路径模型150的两个电容器中的每一个具有与RF路径102的两个电容器中的对应一个的电容相同的电容，或者RF路径模型150的两个电容器具有与RF路径102的两个电容器的总电容或组合电容相同的总电容或组合电容。作为另一说明，当RF路径102的两个电容器彼此并联耦合时，RF路径模型150的两个电容器也彼此并联耦合，并且RF路径模型150两个电容器具有与RF路径102的两个电容器的总电容或组合电容相同的总电容或组合电容。

作为又一说明，RF路径模型150具有与RF路径102的一部分或RF路径102的电路部件的组合阻抗相同或基本相同的阻抗。当RF路径模型150的阻抗与组合阻抗相差在预定范围内时，RF路径模型150具有与RF路径102的一部分的电路部件的组合阻抗基本相同的阻抗。所述预定范围存储在存储器设备128中并由处理器126访问。举例而言，RF路径模型150由处理器126经由输入设备接收并由处理器126执行。RF路径模型150是由操作输入设备150的用户创建。RF路径模型150由用户通过使用由处理器126执行的计算机程序创建。作为另一示例，RF路径模型150由处理器126生成并且由处理器126执行。作为另一示例，RF路径模型150包括多个模块并且每个模块包括一个或多个电阻器，或一个或多个电容器，或一个或多个电感器，或它们的组合。作为说明，每个模块都表示为一个包含电阻和电抗的方程。

RF路径102的一部分的示例包括RF电缆RFC2(图1)、或耦合在阻抗匹配网络110的输入I2(图1)和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支、或RF传输线RFT1(图1)，或等离子体激励电极104(图1)。RF路径102的部分的其他示例包括RF电缆RFC2和耦合在阻抗匹配网络110的输入I2和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支的组合，或者RF电缆RFC2和阻抗匹配网络110的分支和RF传输线RFT1的组合，或者RF电缆RFC2和阻抗匹配网络110的分支和RF传输线RFT1以及等离子体激励电极104的组合。

处理器126将值Γ11、Γ21到Γn1提供给RF路径模型150的输入In以在RF路径模型150的输出Out处生成负载阻抗值ZL11到ZLn1。例如，处理器126经由RF路径模型150的电路元件从输入In正向传播值Γ11以在输出Out处产生负载阻抗值ZL11。在正向传播之前和期间，RF路径模型150被初始化为具有电容Cknown1和射频RFknown。电容Cknown1是在处理衬底S(图1A)期间在阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的阻抗匹配网络110的分支的电容器的电容，并且射频RFknown是Y兆赫RF发生器114(图1A)的操作频率。举例而言，射频RFknown是Y兆赫RF发生器114的操作频率。例如，Y兆赫RF发生器114在57MHz和63MHz之间操作。进一步举例而言，频率RFknown对于每个时间间隔(例如0和0.1μs之间的时间间隔、0.1μs和0.2μs之间的时间间隔等)都是不同的。值Cknown1和RFknown作为输入由用户通过输入设备提供给处理器134，该输入设备通过输入/输出接口(例如串行接口、并行接口、通用串行总线(USB)接口等)连接到处理器126。输入设备的示例包括鼠标、键盘、触控笔、小键盘、按钮和触摸屏。

继续该示例，处理器126根据值Γ11、Γ21到Γn1确定RF路径模型150的输入In处的阻抗值Z11、Z21到Zn1。举例而言，处理器126从存储器设备128存取阻抗值Z11与值Γ11之间的对应关系，例如映射或一对一关系，以识别阻抗值Z11。以类似的方式，RF路径模型150的输入In处的阻抗值Z21至Zn1由处理器126根据值21至n1确定。

进一步继续该示例，处理器126通过RF路径模型150的电路元件传播阻抗值Z11以计算在RF路径模型150的输出Out处的值ZL11。举例而言，处理器126计算值Z11与RF路径模型150的电路元件的阻抗值的方向和，以计算RF路径模型150的输出Out处的负载阻抗值ZL11。电路元件的阻抗值存储在存储设备128中。以类似的方式，处理器126根据RF路径模型150的输入In处的阻抗值Z21到Zn1确定RF路径模型150的输出Out处的负载阻抗值ZL21到ZLn1.

在一个实施方案中，代替在RF路径模型150的输入In处接收电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1，通过RF路径模型150在输入In处接收来自耦合到Y MHz RF发生器114(图1A)的输出的传感器131和快速数据采集设备123(图1A)的复电压和电流的值。在本实施方案中，处理器126无需根据复电压和电流的值来计算电压反射系数的值Γ11、Γ21到Γn1。负载阻抗的值ZL11到ZLn1由处理器126通过经由RF路径模型150传播由传感器131和快速数据采集设备123测得的复电压和电流的值来计算。例如，处理器126从存储器设备128访问与RF路径模型150的每个电路元件相关联的阻抗值或复电压和电流值，计算输入In处的复电压和电流值中的每一个和与RF路径模型150的电路元件相关联的阻抗或复电压和电流的值的方向和来计算RF路径模型150的输出Out处的负载阻抗的值ZL11至ZLn1。

图1D-1是RF路径模型150的一实施方案的示意图，其用于说明基于在RF路径模型150的输出处应用负载阻抗的值ZL11到ZLn1来确定包括频率参数或频率参数和匹配网络参数的操作参数模型以最小化RF路径模型150的输入处的平均功率反射系数Γ1avmin²。例如，处理器126通过输入设备提供输入，该输入指示将从Y MHz RF发生器114(图1A)输出的RF信号132的周期性波形类型。举例而言，通过输入设备向处理器126提供输入并且该输入包括下述操作参数的初始值。输入由操作输入设备的用户提供。作为另一说明，操作参数由用户作为输入提供并且处理器126初始化操作参数的值。周期性波形的类型或操作参数定义RF信号132的包络的形状。例如，周期性波形的类型或操作参数提供RF信号132的峰-峰幅值的形状。周期性波形的类型或周期性波形的形状的示例包括正弦波形、梯形波形、锯齿形波形、矩形波形和方形波形。在该示例中，正弦、梯形、矩形、锯齿形和方形是RF信号132的包络形状。有时，术语周期性波形和周期性函数在本文中可互换使用。功率反射系数是反射参数或反射系数参数的另一个示例。

继续该示例，RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11至ZLn1经由RF路径模型150的电路元件反向传播以确定在RF路径模型150的输入处的负载阻抗的多个值ZL1a至ZLna。处理器126计算值ZL11和RF路径模型的电路元件的阻抗值的方向和以确定值ZL1a并且计算值ZL21和RF路径模型150的电路元件的阻抗值的方向和，以确定值ZL2a。以类似的方式，由处理器126根据值ZLn1确定值ZLna。

继续该示例，处理器126根据RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1a到ZLna来确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²到Γna²。例如，处理器126从存储器设备126访问电压反射系数的值Γ1a至Γna与负载阻抗的值ZL1a至ZLna之间的对应关系，例如映射或链接，以识别或确定电压反射系数的值Γ1a至Γna。举例而言，存储器设备126存储值Γ1a与值ZL1a之间的对应关系，并存储值Γna与值ZLna之间的另一对应关系。

进一步继续该示例，处理器126计算RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a到Γna中的每一个的平方以确定在RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²到Γna²。处理器126进一步计算功率反射系数的值Γ1a²至Γna²的平均值以产生第一平均值ΓAavmin²。处理器126确定计算第一平均值ΓAavmin²的操作参数的值，例如yMHzavfreqA、yMHzfreqvariationA、thighA、tlowA、φrelativeA和CA，其中yMHzavfreqA是操作Y兆赫RF发生器114所使用的平均操作频率，yMHzfreqvariationA是平均频率的变化，thighA是Y兆赫RF发生器114的功率电平或电压电平保持在高电平的高驻留时间，tlowA是Y兆赫RF发生器114的功率电平或电压电平保持在低电平的低驻留时间，φrelativeA是与由X千赫RF发生器112输出的RF信号130(图1A)的相位相比待由Y兆赫RF发生器114输出的RF信号132(图1A)的相对相位，CA是要施加到耦合在阻抗匹配网络110(图1A)的输入I2和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支的总电容。低电平是低于对应于高电平的电压或功率电平的电压或功率电平。高电平在本文中有时被称为高状态并且低电平在本文中有时被称为低状态。此外，低电平是RF信号的多个值的底部包络或底部边界，而高电平是RF信号的多个值的顶部包络或顶部边界。RF信号在低电平和高电平之间振荡。

为了说明确定操作参数的值，例如yMHzavfreqA、yMHzfreqvariationA、thighA、tlowA、φrelativeA和CA，处理器126将操作参数的值提供给RF路径模型150。通过提供将这些值提供给RF路径模型150，处理器126使RF路径模型150可使用这些值。一旦RF路径模型150从处理器126接收到操作参数的值以由这些值表征，则处理器126在RF路径模型150的输出处反向传播负载阻抗的值ZL11至ZLn1以确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a至Γna。处理器126从存储器设备126访问操作参数的值并且使这些值可使用以例如将这些值提供给确定电压反射系数的值Γ1a到Γna所针对的RF路径模型150。

继续该示例，RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11至ZLn1经由RF路径模型150的电路元件反向传播以确定在RF路径模型150的输入处的负载阻抗的多个值ZL1x至ZLnx。处理器126计算值ZL11和RF路径模型150的电路元件的阻抗值的方向和以确定值ZL1x并且计算值ZL21和RF路径模型150的电路元件的阻抗值的方向和以确定值ZL2x。以类似的方式，值ZLnx由处理器126根据值ZLn1来确定。

继续该示例，处理器126根据RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1x到ZLnx来计算RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²到Γn1²。例如，处理器126从存储器设备126访问电压反射系数的值Γ11至Γn1与负载阻抗的值ZL1x至ZLnx之间的对应关系，例如映射或链接，以识别或确定电压反射系数的值Γ11至Γn1。举例而言，存储器设备126存储值Γ11和值ZL1x之间的对应关系，并且存储值Γn1和值ZLnx之间的另一对应关系。

进一步继续该示例，处理器126计算RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ11到Γn1中的每一个的平方以确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²到Γn1²。处理器126进一步计算功率反射系数的值Γ11²到Γn1²的平均值以产生第二平均值Γ1avmin²。

处理器126确定计算第一平均值Γ1avmin²的操作参数的值，例如yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，其中yMHzavfreq1是操作Y兆赫RF发生器114所使用的平均操作频率，yMHzfreqvariation1是平均频率的变化，thigh1是Y兆赫RF发生器114的功率电平或电压电平保持在高电平的高驻留时间，tlow1是Y兆赫RF发生器114的功率电平或电压电平保持在低电平的低驻留时间，φrelative1是与由X千赫RF发生器112输出的RF信号130(图1A)的相位相比待由Y兆赫RF发生器114输出的RF信号132(图1A)的相对相位，C1是在阻抗匹配网络110(图1A)的输入I2(图1A)和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支的总电容，例如组合电容。为了说明确定操作参数的值，例如yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，处理器126将操作参数的值提供给RF路径模型150。通过提供将这些值提供给RF路径模型150，处理器126使RF路径模型150可使用这些值。一旦RF路径模型150从处理器126接收到操作参数的值以由这些值表征，则处理器126在RF路径模型150的输出处反向传播负载阻抗的值ZL11至ZLn1以确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ11至Γn1。处理器126从存储器设备126访问操作参数的值并且使这些值可使用以例如将这些值提供给确定电压反射系数的值Γ11到Γn1所针对的RF路径模型150。

处理器126确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的第二平均值Γ1avmin²小于或低于RF路径模型150的输入处的功率反射系数的第一平均值ΓAavmin²。响应于该确定，处理器126确定应用频率参数yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1，而不是应用将yMHzavfreqA、yMHzfreqvariationA、thighA、tlowA、φrelativeA于Y兆赫RF发生器114，并确定应用匹配网络参数C1，而不是应用匹配网络参数CA于阻抗匹配网络110。一旦处理器126确定值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，处理器126用操作参数的确定值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1更新操作的操作参数的初始值。

操作参数的确定值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1在X千赫RF发生器112的下一组的一个或多个操作循环期间应用，并且下一组在X千赫RF发生器112(处理器126确定要应用于该X千赫RF发生器112的操作参数)的成组的一个或多个操作循环之后，例如跟随该成组的一个或多个操作循环。例如，处理器126接收在Y兆赫RF发生器114的输出O2(图1A)处测得的复电压和电流以用于X千赫RF发生器112的10个操作循环，根据复电压和电流确定操作参数，并且X千赫RF发生器112的后续10个操作循环期间将操作参数应用于Y MHz RF发生器114。在处理器126确定操作参数所花费的时间量之后发生随后的10个周期。时间量的示例包括X千赫RF发生器112的10个操作循环的一部分以及与X千赫RF发生器112的10个操作循环连续的一个或多个循环。一个或多个连续循环是X千赫RF发生器112的操作循环。处理器126将操作参数的值，例如值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1存储在存储设备128中。

在一个实施方案中，处理器126重复确定操作参数的操作或方法，直到操作参数的值收敛到预定范围内。例如，在确定了操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1的10个循环之后的10个循环期间，处理器126控制Y兆赫RF发生器114以应用这些值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1，并且控制输入I2(图1A)和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支的一个或多个可变电容器以应用值C1。在应用操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1的10个循环之后的10个循环期间，或者在应用yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1值的相同的10个循环期间，除了处理器126启动RF路径模型150以具有作为值yMHzavfreq1和yMHzfreqvariation1的方向和并且具有电容C1之外，处理器126以与确定值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1相同的方式，确定操作参数的值yMHzavfreqVAL1、yMHzfreqvariationVAL1、thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1。处理器126确定是否值yMHzavfreqVAL1与值yMHzavfreq1相差在预定范围内，或者值yMHzfreqvariationVAL1与值yMHzfreqvariation1相差在预定范围内，等等，以用于剩余的值thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1以及thigh1、tlow1、φrelative1和C1。在确定值yMHzavfreqVAL1与值yMHzavfreq1相差在预定范围内并且值yMHzfreqvariationVAL1与值yMHzfreqvariation1相差在预定范围内，等等，以用于剩余的值thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1以及thigh1、tlow1、φrelative和C1时，处理器126确定操作参数的值的收敛性，并且不进一步确定操作参数的值。

另一方面，继续该实施方案，在确定值yMHzavfreqVAL1与值yMHzavfreql相差不在预定范围内或值yMHzfreqvariationVALl与值yMHzfreqvariationl相差不在预定范围内等等，以用于剩余的值thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1以及thigh1、tlow1、φrelative1和C1时，处理器126继续应用操作和方法以确定在X千赫RF发生器112的进一步操作循环期间操作参数的进一步的值。处理器126在确定值yMHzavfreqVAL1、yMHzfreqvariationVAL1、thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1的10个循环之后的接下来的10个循环期间以与处理器126应用操作参数值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1相同的方式应用值yMHzavfreqVAL1、yMHzfreqvariationVAL1、thighVAL1、tlowVAL1、φrelativeVAL1和CVAL1，如下面参考图1D-3所述。

应注意，操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1是针对梯形波形的。在一实施方案中，在应用本文描述的方法之后，针对将由本文描述的Y兆赫RF发生器输出的另一种类型的波形计算不同类型的值。例如，当波形类型为正弦波时，操作参数包括：平均频率，相对于平均频率的频率变化，例如频率幅值，与本文描述的X kHz RF发生器生成的RF信号的周期相同的周期，以及相对于由X kHz RF发生器生成的RF信号的相位的相位。又例如，当波形类型为矩形时，操作参数包括：高频值，高频值保持的高频时间，低频值，低频值保持的低频时间，与本文描述的X kHz RF发生器生成的RF信号的周期相同的周期，以及相对于由X kHz RF发生器生成的RF信号的相位的相位。高频值大于低频值。作为又一示例，当波形类型为三角形时，操作参数包括：高频值，低频值，第一斜坡速率或高频值和低频值之间的第一斜坡时间，第二斜坡速率或低频值和高频值之间的第二斜坡时间，与本文描述的X kHz RF发生器生成的RF信号的周期相同的周期，以及相对于由X kHz RF发生器生成的RF信号的相位的相位。高频值大于低频值。第一斜坡速率低于、等于或大于第二速率。

在一个实施方案中，匹配网络参数C1不是由处理器126确定的，并且匹配网络参数C1的确定是任选的。

在一实施方案中，术语频率参数和调频参数在本文中可互换使用。

图1D-2是图表170的一实施方案，其用于说明由本文所述的X千赫RF发生器产生的RF信号172的多个循环。例如，RF信号172是图1A的RF信号130的示例。图表170描绘了RF信号172的电压与时间t的关系。RF信号172是表示由X千赫RF发生器输出的电压的电压波形。RF信号172是正弦的或基本上正弦的并且以周期性方式在电压的正值和负值之间振荡。例如，RF信号172具有正交叉PC1，这是电压波形的值从负变为正的时间。类似地，在一时间段之后，RF信号172具有另一个正交叉PC2，这是电压波形的值从负变为正的另一个时间。

RF信号172的循环1表示出现电压波形的时间段。RF信号172的另一个循环2代表出现电压波形的时间段的另一个实例。循环2与循环1连续。例如，在循环1和2之间没有循环。此外，RF信号172的附加循环3到(m-1)在循环2之后。循环3与循环2连续。循环1到(m-1)形成RF信号172的第1组循环，其中m是大于2的整数。

此外，循环m、(m+1)等直到(m+q)形成RF信号172的第2组循环，其中q是大于1的整数。第2组与第1组是连续的。例如，第2组与第1组之间没有循环组。从循环m到(m+q)的循环数与从第1组的循环1到(m-1)的循环数相同。举例而言，上文所述的十个循环(在该十个循环期间，在Y兆赫射频发生器114(图1A)的输出O2处测量复电压和电流以确定操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1)是第1组的循环1到(m-1)的示例。此外，上文所述的随后的10个循环(在该十个循环期间，应用操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1)是第2组的循环m到(m+q)的示例。

在一个实施方案中，代替电压波形，使用RF信号172的功率波形。

图1D-3是系统180(例如等离子体工具)的一实施方案的示意图，其用于在处理衬底S2期间，在X千赫RF发生器的第2组循环期间应用操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1。除了系统180不包括快速数据采集设备123、传感器131和快速数据采集设备121，并且包括电压传感器182、比较器184、电机系统186和驱动器系统188外，系统180在结构和功能上与系统100相同。比较器184的示例包括处理器或专用集成电路或可编程逻辑设备。马达系统186的示例包括一个或多个电动马达，并且每个电动马达具有定子和转子。驱动器系统188的一个示例包括一个或多个晶体管，这些晶体管彼此耦合以在从马达系统186接收到一个或多个信号时输出一个或多个电流信号。比较器184耦合到电压传感器182并且还耦合到处理器126。电压传感器182耦合到X千赫RF发生器112的输出O1。

驱动器系统188耦合到处理器126，并且马达系统186耦合到驱动器系统188。马达系统186通过对应的一个或多个连接部件耦合到阻抗匹配网络110的一个或多个电路部件。每个连接部件的示例包括一个或多个杆，或者一个或多个杆与一个或多个齿轮的组合。

射频信号130由X千赫RF发生器112以与上面参照图1A所描述的方式类似的方式生成，并通过X千赫RF发生器112的输出O1和射频电缆RFC1发送到阻抗匹配网络110的输入I1。例如，RF信号130的第2组循环从X千赫RF发生器112输出。电压传感器182在X千赫RF发生器112的输出O1处测量RF信号130的电压。比较器184将电压传感器182测得的电压与零值进行比较以输出比较结果并将比较结果提供给处理器126。比较结果提供电压是高于还是低于零或为零，例如电压是正的还是负的还是零。处理器126根据比较结果确定其中电压为零且即将从负变为正的多次或多次实例。基于由处理器126确定的多次或多次实例，RF信号130的相位由处理器126确定。

此外，处理器126从存储器设备128访问频率参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1，并将这些值提供给RF电源124。相对相位φrelative1由处理器126根据在衬底S的处理期间确定的RF信号130的相位来确定。当接收到频率参数时，RF电源124产生具有值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1和φrelative1的RF信号190。例如，RF信号190具有梯形形状或脉冲形状或方波形状或正弦形状的包络或峰-峰幅值。RF信号190的相对相位φrelative1相关于(例如滞后于)使用电压传感器182、比较器184和处理器126确定的RF信号130的相位。RF信号190本身是正弦信号或基本上正弦的信号。RF信号190由RF电源124经由输出O2和RF电缆RFC2供应给阻抗匹配网络110的输入I2。

此外，处理器126从存储器设备128访问值C1，生成指令信号，并将指令信号发送到驱动器系统188。指令信号的示例是包括一个或多个电流量的指令信号，所述电流量由驱动器系统188输出以控制马达系统186来实现阻抗匹配网络110的在阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的分支的组合电容。在接收到指令信号后，驱动器系统186产生一个或多个电流信号并将电流信号发送到马达系统186。

马达系统186根据一个或多个电流信号操作并控制阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的分支的一个或多个可变电容器以实现阻抗匹配网络110的该分支的电容C1。例如，马达系统186的马达操作以在线性方向上旋转或移动阻抗匹配网络110中的可变电容器的板，以改变该板与电容器的另一个板之间的距离或面积，从而改变电容器的电容以实现阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的分支的电容C1。

具有电容C1的阻抗匹配网络110接收RF信号130和190，并以上文参照RF信号130和132(图1A)描述的方式处理RF信号130和190，以输出修改的RF信号192。例如，阻抗匹配网络110将耦合到阻抗匹配网络110的输出的负载的阻抗与耦合到阻抗匹配网络110的输入I1和I2的源的阻抗匹配，以输出修改后的RF信号192。当一种或多种处理气体被供应到上电极106和下电极等离子体激励电极104之间的间隙，并且下电极等离子体激励电极104经由RF传输线RFT1从阻抗匹配网络110的输出接收修改后的RF信号192时，等离子体被激励或保持在等离子体室108内以在X千赫RF发生器112的第2组操作循环期间处理衬底S。处理气体的示例包括含氧气体，例如O₂。处理气体的其他示例包括含氟气体，例如四氟甲烷(CF₄)、六氟化硫(SF₆)、六氟乙烷(C₂F₆)等。

在一个实施方案中，比较器184是处理器126的一部分，并且本文描述为由比较器184执行的功能由处理器126执行。

在未确定电容C1的一实施方案中，处理器126不控制阻抗匹配网络110来实现电容C1。

在一个实施方案中，在由处理器126确定或在收敛后确定操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1之后，传感器120(图1A)与X千赫RF发生器112的输出O1解耦。此外，传感器131与Y兆赫RF发生器114的输出O2解耦。

图2A是图表200的一实施方案，其用于说明RF信号202的操作循环。RF信号202是图1A的RF信号130的示例。曲线图200描绘了RF信号130的电压与以微秒为单位的时间t的关系。

图2B是图表206的一实施方案，其用于说明由本文所述的YMHz RF发生器提供的RF信号的正向电压波形208。例如，正向电压波形208是图1A的RF信号132的正向电压的示例。图表206描绘了在RF信号202(图2A)的一个循环期间在Y MHz RF发生器的输出处供应的正向电压或电压与以微秒为单位的时间t的关系。应当注意，正向电压波形208在由X千赫RF发生器提供的如上文参考图2A所述的RF信号202的一个循环期间具有多个循环。

图2C是图表210的一实施方案，其用于说明由本文所述的YMHz RF发生器提供的RF信号的反向电压波形212。例如，反向电压波形212是图1A的RF信号132的反向电压的示例。图表210描绘了在RF信号202(图2A)的一个循环期间向RF发生器的输出反射的反向电压或电压与以微秒为单位的时间t的关系。应当注意，反向电压波形212在由X千赫RF发生器提供的如上文参考图2A所述的RF信号202的一个循环期间具有多个循环。

从图2B的正向电压波形208和图2C的反向电压波形212可以看出，电压反射系数是具有幅值和相位的复数。正向电压具有相似的峰-峰幅值或基本恒定的包络。反向电压的峰-峰幅值或包络周期性地变低以及周期性地变高。正向电压和反向电压共同产生电压反射系数的复数。复数包括幅值和相位。

图2D是图表214的一实施方案的图，其用于在一个图表中说明正向电压波形208和反向电压波形212。同样，反向电压波形212的峰-峰幅值的变化和正向电压波形208产生电压反射系数的复数。

图2E是史密斯圆图220的一实施方案，其用于说明本文所述的Y MHz RF发生器的输出处的电压反射系数的值。例如，史密斯圆图220说明当本文描述的方法不应用于X kHzRF发生器112的一个操作循环时YMHz RF发生器114(图1A)的输出O2处的电压反射系数的值(图1A)。例如，如图2E所示，电压反射系数的大多数值不靠近史密斯圆图220的中心。因此，在不应用本文描述的方法的情况下，大量电压被反射到Y兆赫RF发生器。

图3A是图表300的一实施方案的图，其用于说明在应用本文所述的方法之后从本文所述的Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率与在应用这些方法之前从Y兆赫射频发生器输出的RF信号的频率之间的比较。图表300描绘了RF信号的频率302和另一个RF信号的另一个频率304与以微秒为单位的时间t的关系。频率302是在应用本文描述的方法之前由Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率，并且频率304是在应用该方法之后由Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率。

频率304是应用本文描述的方法之后的RF信号190(图1D-3)的频率的示例，并且频率302是应用这些方法之前的RF信号132的频率。频率302是从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的包络的频率或峰-峰幅值，并且频率304是从Y兆赫射频发生器输出的RF信号的另一包络的频率或峰-峰幅值。如图所示，由频率302所示的RF信号的包络基本恒定或基本相同。另一方面，频率304所示的RF信号的包络线具有梯形形状。

图表300还说明了在应用本文描述的方法之后从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率参数。例如，频率参数306是值yMHzavfreq1的示例。举例而言，频率参数306是在X MHzRF发生器112的一个循环或成组的循环期间的RF信号190的平均频率。作为另一示例，频率参数308是值yMHzfreqvariation1的示例。举例而言，频率参数308是在应用本文描述的方法之后从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的平均频率在正方向或负方向上的变化值。正方向是从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的电压值与平均频率yMHzavfreq1相比为正的方向，负方向是从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的电压值与平均频率yMHzavfreq1相比为负的方向。作为又一示例，频率参数310是值thigh1的示例。举例而言，频率参数310是在应用本文描述的方法之后从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率高(例如在预定的高频率范围内)的时间段。作为又一示例，频率参数312是值tlow1的示例。举例而言，频率参数312是在应用本文描述的方法之后从Y兆赫RF发生器输出的RF信号的频率低(例如在预定的低频率范围内)的时间段。

图3B是史密斯圆图350的一实施方案的图，其用于说明在应用本文所述的方法之后在本文所述的Y兆赫RF发生器的输出处的电压反射系数的值。例如，史密斯圆图350说明了当Y兆赫RF发生器114产生RF信号190(图1D-3)时图1D-3的Y兆赫RF发生器114的输出O2处的电压反射系数的值。史密斯圆图350是针对例如本文所述的X千赫RF发生器112(图1A)之类的X千赫RF发生器的一个操作循环绘制的。如图3B所示，与图2E的史密斯圆图220所示的电压反射系数的值相比，电压反射系数的大部分值较接近史密斯圆图350的中心。

图4A是系统400(例如等离子体工具)的一实施方案的图，其用于说明上文参照图1A描述的方法在配方开发期间而不是在处理衬底S(图1A)期间适用于系统400。除了在系统400中，代替处理衬底S，使用虚拟衬底402进行配方开发外，系统400在结构和功能上与图1A的系统100相同。例如，虚拟衬底402被放置在等离子体室108中的等离子体激励电极104的顶表面上。X千赫RF发生器112产生RF信号130并且Y兆赫RF发生器114产生RF信号132。RF信号130和132由阻抗匹配网络110以上述方式修改以产生修改的RF信号134。修改的RF信号134被提供给嵌入等离子体激励电极104中的下电极以在等离子体室108中产生等离子体，但没有处理虚拟衬底402。例如，在配方开发期间不向等离子体室108供应一种或多种处理气体。

传感器120和快速数据采集设备121测量输出O1处的电压以生成电压波形，处理器126以上面参考图1A描述的方式对该电压波形进行分析以确定X千赫RF发生器112提供的RF信号130的相位。此外，传感器131和快速数据采集设备123测量在输出O2处的复电压和电流，其通过处理器126和上面参考图1描述的方式进行分析，以确定用于X千赫RF发生器112的一个操作循环的电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1。

图4B是表格130的一个实施方案的图，该表格由处理器126(图4A)以与在处理衬底S期间在配方开发期间由处理器126(图1A)生成图1B-1的表格130相同的方式在配方开发期间生成。处理器126在配方开发期间为X千赫RF发生器112(图4A)的一个操作循环确定电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1。

如上所述，在一个实施方案中，代替为X千赫RF发生器112的一个操作循环确定每个值Γ11、Γ21至Γn1，电压反射系数的每个值Γ11、Γ21至Γn1是由处理器126根据在配方开发期间的X千赫RF发生器112的成组的操作循环期间在输出O2处测得的复电压和电流确定的电压反射系数的平均值。

图4C是RF路径模型150的一实施方案的图，其用于说明针对配方开发或在配方开发期间根据电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1生成负载阻抗值ZL11到ZLn1。除了负载阻抗值是在配方开发期间而不是在处理衬底S(图1A)期间生成的之外，负载阻抗值ZL11到ZLn1由处理器126(图4A)以与上文参考图1C描述的相同方式根据值Γ11、Γ21至Γn1生成。

图4D是一实施方案的图，其用于说明针对或在配方开发期间确定操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1。用于配方开发或在配方开发期间的操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1以与上文参考图1D-1描述的方式相同的方式确定，其中平均功率反射系数已最小化。

在一个实施方案中，处理器126确定针对配方开发或在配方开发期间的操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，以最小化平均功率反射系数和平均电压反射系数。例如，处理器126以与上文参考图1D-1描述的方式相同的方式根据RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11至ZLn1确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a至Γna和功率反射系数的值Γ1a²至Γna²。在确定电压反射系数的值Γ1a至Γna和功率反射系数的值Γ1a²至Γna²之前，RF路径模型150由处理器126初始化为具有电容Cknown1和射频RFknown。电容Cknown1是在阻抗匹配网络的输入I2和阻抗匹配网络110的输出之间的阻抗匹配网络110的分支的电容器的电容，并且射频RFknown是Y兆赫RF生成器114在配方开发期间正在操作所使用的值。

处理器126进一步计算RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²至Γna²的平均值，以产生功率反射系数的第一平均值ΓAavmin²。此外，处理器126计算RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a到Γna的平均值，以产生电压反射系数的第一平均值ΓAavmin。处理器126确定计算第一平均值ΓAavmin²和ΓAavmin所针对的操作参数的值，例如yMHzavfreqA、yMHzfreqvariationA、thighA、tlowA、φrelativeA和CA，其中yMHzavfreqA是在处理衬底期间操作Y兆赫RF发生器(图4E)所使用的平均操作频率，yMHzfreqvariationA是平均频率的变化，thighA是Y兆赫RF发生器的功率电平或电压电平将保持在高电平的高停留时间，tlowA是Y兆赫RF发生器的功率电平或电压电平保持在低电平的低停留时间，φrelativeA是用于处理衬底的Y兆赫RF发生器输出的RF信号与X千赫RF发生器输出的RF信号的相位相比的相对相位，而CA是用于处理衬底的施加到阻抗匹配网络的分支的总电容。阻抗匹配网络的分支位于耦合到Y兆赫RF发生器的阻抗匹配网络的输入和阻抗匹配网络的输出之间。

此外，处理器126以与上面参考图1D-1描述的相同的方式根据在RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11到ZLn1确定在RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²至Γn1²和电压反射系数的值Γ11至Γn1。在确定功率反射系数的值Γ11²至Γn1²和电压反射系数的值Γ11至Γn1之前，RF路径模型150由处理器126初始化以具有电容Cknown1和射频RFknown。

处理器126进一步计算功率反射系数的值Γ11²至Γn1²的平均值以产生第二平均值Γ1avmin²，并且还计算电压反射系数的值Γ11至Γn1的平均值以产生在RF路径模型150的输入处的电压反射系数的第二平均值Γ1avmin。处理器126确定计算第二平均值Γ1avmin²和Γ1avmin所针对的操作参数的值，例如yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，其中yMHzavfreq1是操作Y兆赫RF发生器以处理衬底所使用的平均操作频率，yMHzfreqvariation1是平均频率的变化，thigh1是Y兆赫RF发生器的功率电平或电压电平保持在高电平的高驻留时间，tlow1是Y兆赫RF发生器的功率电平或电压电平保持在低电平的低驻留时间，φrelative1是与由X千赫RF发生器输出以处理衬底的RF信号的相位相比待由Y兆赫RF发生器输出的RF信号的相对相位，而C1是用于处理衬底的施加到阻抗匹配网络的分支的总电容。

处理器126确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的第二平均值Γ1avmin²小于或低于RF路径模型150的输入处的功率反射系数的第一平均值ΓAavmin²并且还确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的第二平均值Γ1avmin小于或低于RF路径模型150的输入处的电压反射系数的第一平均值ΓAavmin。响应于该确定，处理器126确定应用频率参数yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1于Y兆赫RF发生器，而不是应用将yMHzavfreqA、yMHzfreqvariationA、thighA、tlowA、φrelativeA于Y兆赫RF发生器，并确定应用匹配网络参数C1，而不是应用匹配网络参数CA于阻抗匹配网络110以用于处理衬底。处理器126在存储器设备128中存储操作参数的值，例如值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1，以供处理器464(图4E)稍后从另一个存储器设备468(图4E)访问。

图4E是系统450(例如等离子体工具)的一实施方案的示意图，其用于说明在配方开发期间确定的操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和Cl的应用。操作参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1在等离子体室458中处理衬底Su期间应用。举例而言，衬底SU的处理由执行配方开发的实体完成并在配方开发之后执行。系统450包括X千赫RF发生器452、Y兆赫RF发生器454、等离子体室458、阻抗匹配网络456、计算机463、驱动器系统470、马达系统472、比较器480和电压传感器482。

X千赫RF发生器452在结构和功能上与X千赫RF发生器112(图4A)的结构和功能相似，并且包括RF电源474。例如，X千赫RF发生器452是400kHz RF发生器。RF电源474也与X千赫RF发生器112的RF电源122(图4A)有相似的结构和功能。举例而言，RF电源474是RF振荡器。

类似地，Y兆赫RF发生器454在结构和功能上与Y兆赫RF发生器114(图4A)的结构和功能相似，并且包括RF电源476。例如，Y兆赫RF发生器454是60MHz RF发生器。RF电源476也与Y兆赫RF发生器114的RF电源124(图4A)有相似的结构和功能。举例而言，RF电源476是RF振荡器。

比较器480在结构和功能上与图1D-3的比较器184相似。例如，比较器480可以实现为计算机463的处理器464的一部分。

阻抗匹配网络456在结构和功能上也与图4A的阻抗匹配网络110相似。例如，阻抗匹配网络456的输入I21和阻抗匹配网络456的输出之间的阻抗匹配网络456的分支具有与阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的分支的组合阻抗相差在预定范围内的组合阻抗。举例而言，如本文所述，阻抗匹配网络的分支的组合阻抗是阻抗匹配网络的分支的所有电气部件的阻抗的组合或总和。

马达系统472在结构和功能上与马达系统186(图1D-3)的结构和功能相似，并且驱动器系统470在结构和功能上也与驱动器系统188(图1D-3)的结构和功能相似。例如，马达系统472包括一个或多个马达，马达系统470包括晶体管网络。

上面提供了计算机的示例，例如计算机463。计算机463包括处理器464和存储器设备468。上面提供了诸如处理器464之类的处理器的示例。上面提供了诸如存储器设备468之类的存储器设备的示例。处理器464耦合到存储器设备468并且还耦合到RF电源474和476。

等离子体室458包括等离子体激励电极462和耦合到地电位的上电极460。等离子体激励电极462在结构和功能上与等离子体室108的等离子体激励电极104(图4A)相似。例如，等离子体激励电极462的下电极由铝或铝合金制成。此外，上电极460在结构和功能上与图4A的上电极106相似，并且设置在等离子体激励电极462上方以在上电极460和等离子体激励电极462之间形成间隙。例如，上电极460由铝或铝合金制成。

X千赫RF发生器452的RF电源474经由X千赫RF发生器452的输出O11和RF电缆RFC11耦合到阻抗匹配网络456的输入I11。以类似的方式，Y兆赫RF发生器454的RF电源476通过Y兆赫RF发生器454的输出O21和RF电缆RFC21耦合到阻抗匹配网络456的输入I21。

阻抗匹配网络456的输出通过RF传输线RFT11耦合到下电极等离子体激励电极462。处理器464耦合到驱动器系统470和比较器480。驱动器系统470耦合到马达系统472，马达系统472通过一个或多个连接部件连接到阻抗匹配网络456，上面提供了这些连接部件的示例。电压传感器482耦合到X千赫RF发生器452的输出O11并且耦合到比较器480。

X千赫射频发生器452的射频电源474产生一个或多个循环的射频信号484，并通过输出O11和射频电缆RFC11将射频信号484提供给阻抗匹配网络456的输入I11。电压传感器482在X千赫RF发生器452的输出O11处测量RF信号484的电压。比较器480将电压传感器482测量的电压与零值进行比较以输出比较结果并且将比较结果提供给处理器464。比较结果提供电压是高于还是低于零还是零，例如电压是正的还是负的还是零。处理器464根据比较结果确定电压为零并且即将从负变为正的多次或多次实例。基于由处理器464确定的时间或实例，RF信号484的相位由处理器464确定。

计算机463从图4A的计算机118接收操作参数的值。例如，操作参数的值由计算机463的处理器464经由计算机网络(例如因特网或内联网或其组合)从计算机118的处理器126接收。处理器464将操作参数的值，例如值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1和C1存储在计算机463的存储器设备468中。

此外，处理器464向RF电源476提供频率参数的值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1、φrelative1。相对相位φrelative1由处理器464根据在处理衬底SU期间确定的RF信号484的相位确定。在接收到频率参数时，RF电源476生成具有值yMHzavfreq1、yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1和φrelative1的RF信号486。例如，RF信号486具有梯形形状或脉冲形状或方波形状或正弦形状的包络或峰-峰幅值。RF信号486本身是正弦信号或基本上正弦的信号。RF信号486由RF电源476经由输出O21和RF电缆RFC21提供到阻抗匹配网络456的输入I21。RF信号486在RF信号484的一个或多个循环期间产生。

此外，处理器464生成指令信号并将指令信号发送到驱动器系统470。指令信号的示例是包括要由驱动器系统470输出以控制驱动器来实现阻抗匹配网络456的输入I21和输出之间的分支的组合电容的一个或多个电流量的指令信号。在接收到指令信号后，驱动系统470产生一个或多个电流信号并将电流信号发送到马达系统472。

马达系统472根据一个或多个电流信号进行操作并且控制阻抗匹配网络456的一个或多个可变电容器以实现阻抗匹配网络456的电容C1。例如，马达系统472的马达操作以沿线性方向旋转或移动阻抗匹配网络456中的电容器的极板以改变该极板与电容器的另一极板之间的面积或距离，从而改变电容器的电容以获得阻抗匹配网络456的电容C1。

具有电容C1的阻抗匹配网络456接收RF信号484和486，并以上面参考RF信号130和132(图4A)描述的方式处理RF信号484和486，以输出修改的RF信号488。例如，阻抗匹配网络456将耦合到阻抗匹配网络456的输出的负载的阻抗与耦合到阻抗匹配网络456的输入I11和I21的源的阻抗匹配以输出修改的RF信号488。耦合到阻抗匹配网络456的输出的负载的示例包括等离子体室458和RF传输线RFT11。耦合到输入I11和I21的源的示例包括X千赫RF发生器452、Y兆赫RF发生器454以及RF电缆RFC11和RFC21。

等离子体激励电极462的下电极经由RF传输线RFT11从阻抗匹配网络456的输出接收修改的RF信号488。除了接收修改的RF信号488之外，一种或多种处理气体由等离子体室458接收以在等离子体室458内激励或维持等离子体。等离子体有助于在X千赫RF发生器452的一个或多个操作循环期间处理衬底SU。

在一个实施方案中，本文参考图4E描述的方法用于处理等离子体室458内的许多衬底，或用于在结构和功能上与系统450相似的不同系统。

在一个实施方案中，代替Y兆赫RF发生器的平均频率，使用或确定基准频率。基准频率的示例包括平均频率和中值频率。

在一个实施方案中，在处理衬底SU期间，处理器126继续将在配方开发期间确定的频率参数应用于Y兆赫RF发生器454的基准频率。例如，在处理衬底S期间，值yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1和φrelative1由处理器126应用于Y兆赫RF发生器454的平均操作频率。举例而言，处理器126在处理衬底SU期间通过值yMHzfreqvariation1、thigh1和tlow1修改Y MHz RF发生器454的平均频率，同时在Y MHz RF发生器454产生的RF信号486和X MHz RF发生器452产生的RF信号484之间实现相对相位φrelative1。

在该实施方案中，Y兆赫RF发生器454的基准频率由处理器464通过应用多种方法中的一种来确定。例如，诸如复电压和电流传感器之类的传感器耦合到Y兆赫RF发生器454的输出O21。传感器还耦合到处理器464。耦合到处理器464的传感器测量复电压和电流，并且将复电压和电流提供给处理器464。处理器464根据复电压和电流计算或确定基于功率的参数，例如以Y兆赫RF发生器454的基本操作频率朝向Y兆赫RF发生器454反射的平均功率，以X兆赫RF发生器452和Y兆赫RF发生器454的具有边带的基频向Y兆赫RF发生器454反射的平均功率，以X千赫RF发生器452和Y兆赫RF发生器454的没有边带的基频向Y兆赫RF发生器454反射的平均功率，平均功率发射系数，以及平均功率反射系数和平均电压反射系数。边带包括与X千赫RF发生器452和Y兆赫RF发生器454的基频相关联(例如，从该基频产生、基于该基频等的)的谐波频率。举例而言，处理器454访问存储在存储器设备468中的查找表以根据由耦合到处理器454的传感器测得的复电压和电流来确定基于功率的参数。

继续该实施方案，处理器464确定从传感器接收到的所确定的基于功率的参数的一个或多个值是否与存储在存储器设备468中的基于功率的参数值相差在预定范围内。当确定所确定的基于功率的参数的一个或多个值与存储在存储器设备468中的基于功率的参数值相差不在预定范围内时，处理器464改变Y兆赫RF发生器454的操作频率。处理器464继续改变Y兆赫RF发生器454的操作频率，直到从传感器接收到的所确定的基于功率的参数的一个或多个值与存储在存储器设备468中的基于功率的参数值相差在预定范围内。处理器464确定Y兆赫RF发生器454的操作频率的平均值以确定基准频率，对于该操作频率的平均值，从传感器接收到的所确定的功率的一个或多个值与存储在存储器设备468中的基于功率的参数值相差在预定范围内。作为另一示例，处理器468将Y兆赫RF发生器454的操作频率值的中值确定为基准，而不是Y兆赫RF发生器454的操作频率值的平均值。基于基于功率的参数的平均频率的确定允许基准频率从一个等离子体工具到另一个等离子体工具(例如从一个等离子体工具的RF发生器到另一个等离子体工具的RF发生器)发生变化。等离子体工具的射频发生器以与另一个等离子体工具的射频发生器不同的基准频率操作。将值yMHzfreqvariation1、thigh1、tlow1和φrelative1应用于等离子体工具的RF发生器的不同基准频率使得工具与工具之间的基准频率能变化。

图5A是系统500(例如等离子体工具)的一实施方案的图，其用于说明在配方开发期间由处理器126生成电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1。除了在系统500中，值Γ11、Γ21至Γn1是针对由X千赫RF发生器112输出的RF信号130的循环的每个区间或区段或时间段的一部分确定的外，系统500与系统100(图1A)或系统400(图4A)相同。系统500除了以下不同点外与系统100或系统400具有相同的结构和相同的功能：在系统500中，值Γ11是从由传感器131和快速数据采集设备123在RF信号130的循环的第一区间期间测得的复电压和电流的值生成，值Γ12是从由传感器131和快速数据采集设备123在RF信号130的循环的第二区间期间测得的复电压和电流的值生成，依此类推，直到值Γn1是从由传感器131和快速数据采集设备123在RF信号130的循环的第n区间期间测得的复电压和电流的值生成。第二区间与第一区间连续，RF信号130的循环的第三区间与第二区间连续，依此类推，直到第n区间与RF信号130的循环的第n-1区间连续。举例而言，RF信号142(图1B-2)从0到0.1微秒的时间区段是第一区间的示例，RF信号142从0.1微秒到0.2微秒的时间区段是第二区间的示例，RF信号142从0.2微秒到0.3微秒的时间区段是第三区间的示例，并且RF信号142从0.(n-1)微秒到0.n微秒的时间区段是第n区间的示例。系统500除了以下不同点外以与系统100或400相同的方式操作：在系统500中，使用虚拟衬底402并且为RF信号130的循环的区间生成值Γ11、Γ21至Γn1。在系统500中，没有处理衬底S。

图5B是由处理器126(图5A)生成的用于配方开发的表510的一实施方案的示意图。表510除了以下不同点外与图1B-1或图4B的表130相同：在表510中，值Γ11、Γ21至Γn1中的每一个对应于RF信号130(图5A)的循环的不同区间。例如，值Γ11由处理器126根据在RF信号130的循环的区间1(例如，第一区间)期间测得的复电压和电流的值确定，并且值Γ21由处理器126基于在RF信号130的循环的区间2(例如，第二区间)期间测得的复电压和电流的值确定。表510由处理器126存储在存储器设备128中(图5A)。

在一个实施方案中，电压反射系数的每个值Γ11、Γ21至Γn1是由处理器126在RF信号130的多个循环中针对相应的区间计算的平均值。例如，值Γ11是电压反射系数的多个值的平均值，并且多个值中的每一个由处理器126针对RF信号130的每个对应循环的区间1确定。举例而言，值Γ11是第一值和第二值的平均值。第一值由处理器126基于在RF信号130的第一循环的区间1期间由传感器131和快速数据采集设备123(图5A)测得的复电压和电流的值来计算。类似地，第二值由处理器126基于在RF信号130的第二循环的区间1期间由传感器131和快速数据采集设备123测得的复电压和电流的值来计算。第二循环与第一循环连续。第一和第二循环中的每一个由处理器126分成从第1区间到第n区间的n个区间数。

图5C是RF路径模型150的一实施方案的示意图，其用于说明根据在配方开发期间的电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1生成RF信号130(图5A)的循环的每个区间的负载阻抗值ZL11至ZLn1。例如，由处理器126根据值Γ11确定区间1的负载阻抗值ZL11，由处理器126根据值Γ21确定区间2的负载阻抗值ZL21，依此类推，直到由处理器126根据值Γn1确定区间n的负载阻抗值ZLn1。应注意，RF信号130的循环的每区间的负载阻抗值ZL11至ZLn1是以与上面参照图1C所述的方式相同的方式根据电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1确定。

在一个实施方案中，代替电压反射系数的值Γ11、Γ21至Γn1，由处理器126应用复电压和电流的测得值以确定RF信号130的循环的每个区间的负载阻抗值ZL11到ZLn1

图5D是RF路径模型150的一个实施方案的图，其用于说明在配方开发期间确定操作参数的值，对于所述操作参数的值，RF信号130(图5A)的循环130的区间的功率反射系数的值被最小化。没有提供给处理器126(图5A)的操作参数的预定波形或初始值。例如，要从YMHz RF发生器114输出的RF信号132的周期性波形的类型不提供给RF路径模型150。

由处理器126确定每个区间的操作参数的值，对于所述操作参数的值，当负载阻抗的值被施加到RF路径模型150的输出时，RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值被最小化。例如，RF路径模型150被初始化为具有电容Cknown1和射频RFknown。电容Cknown1是阻抗匹配网络110的输入I2和输出之间的阻抗匹配网络110的分支的电路部件的电容器的电容，并且射频RFknown是在配方开发过程中操作的在Y兆赫RF发生器114处的值。RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11经由RF路径模型150的电路元件反向传播以确定RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1a。处理器126计算值ZL11和RF路径模型150的电路元件的阻抗值的方向和以确定值ZL1a。

继续该示例，处理器126根据RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1a计算RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a2。例如，处理器126从存储器设备126访问电压反射系数的值Γ1a和负载阻抗的值ZL1a之间的对应关系，例如映射或链接，以识别或确定电压反射系数的值Γ1a。

进一步继续该示例，处理器126计算RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a的平方以确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²。处理器126确定计算功率反射系数的值Γ1a²的操作参数的值，例如yMHzavfreq1A和yMHzfreqvariation1A以及C1A，其中yMHzavfreq1A是将在从X KHz RF发生器452(图5E)输出的RF信号的循环的区间1期间Y兆赫RF发生器454操作所使用的平均操作频率(图5E)，yMHzfreqvariation1A是区间1期间平均频率yMHzavfreq1A的变化，并且C1A是施加到输入I21和阻抗匹配网络456(图5E)的输出之间的分支的总电容。

为了说明确定操作参数的值，例如yMHzavfreq1A、yMHzfreqvariation1A和C1A，处理器126将操作参数的值提供给RF路径模型150。通过将值提供给RF路径模型150，处理器126使这些值可用于RF路径模型150。一旦RF路径模型150已经从处理器126接收到操作参数的值以由这些值表征，处理器126反向传播在RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11以确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ1a。处理器126从存储器设备126访问操作参数的值并且使这些值可用于(例如，将这些值提供给)RF路径模型150，从而为其确定电压反射系数的值Γ1a。

继续该示例，处理器126经由RF路径模型150的电路元件反向传播RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11以确定在RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1x。处理器126计算值ZL11和RF路径模型的电路元件的阻抗值的方向和以确定值ZL1x。

继续该示例，处理器126根据RF路径模型150的输入处的负载阻抗的值ZL1x计算RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²。例如，处理器126从存储器设备126访问电压反射系数的值Γ11和负载阻抗的值ZL1x之间的对应关系，例如映射或链接，以识别或确定电压反射系数的值Γ11。

进一步继续该示例，处理器126计算RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ11的平方以确定RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²。处理器126确定计算功率反射系数的值Γ11²的操作参数的值，例如yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1和Cn1，其中yMHzavfreqn1是操作Y兆赫RF发生器454(图5E)将使用的平均操作频率，yMHzfreqvariationn1是平均频率的变化，Cn1是要施加到输入I21和阻抗匹配网络456(图5E)的输出之间的分支的总电容。

为了说明确定操作参数的值，例如yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1和Cn1，处理器126将操作参数的值提供给RF路径模型150。通过将值提供给RF路径模型150，处理器126使这些值可用于RF路径模型150。一旦RF路径模型150已经从处理器126接收到操作参数的值以由这些值表征，处理器126反向传播在RF路径模型150的输出处的负载阻抗的值ZL11以确定RF路径模型150的输入处的电压反射系数的值Γ11。处理器126从存储器设备126访问操作参数的值并且使这些值可用于(例如，将这些值提供给)RF路径模型150，从而为其确定电压反射系数的值Γ11。

处理器126确定，对于区间1，RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²小于或低于RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²。响应于该确定，处理器126确定应用频率参数yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1于Y兆赫RF发生器454(图5E)，而不是应用频率参数yMHzavfreq1A和yMHzfreqvariation1A于Y兆赫RF发生器454(图5E)，并确定应用匹配网络参数Cn1于阻抗匹配网络456(图5E)，而不是应用匹配网络参数C1A于阻抗匹配网络456(图5E)。

以类似的方式，对于由X千赫RF发生器452(图5E)生成的RF信号484(图5E)的区间2，由处理器126确定操作参数的值yMHzfreqvariationn2和Cn1，不同之处在于，对于区间2，处理器126将值yMHzavfreqn2确定为针对区间1计算的值yMHzavfreqn1和值yMHzfreqvariationn1的方向和。此外，对于区间2，处理器126启动RF路径模型150以处于值yMHzavfreqn2。此外，类似地，对于将由X千赫RF发生器452(图5E)产生的RF信号484的区间n，由处理器126确定值yMHzavfreqnn、yMHzfreqvariationnn和Cn1。处理器126在存储器设备128中存储区间1至n的操作参数的值，例如值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2、yMHzfreqvariationnn和Cn1。

在一个实施方案中，RF路径模型150的匹配网络参数的值Cn1是在确定区间1至n的RF路径模型150的频率参数的值之后确定的。例如，除了处理器126不确定值Cn1和C1A之外，处理器126以与上面参考图5D描述的方式类似的方式确定值yMHzfreqvariationnn。在值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2等等直到值yMHzfreqvariationnn确定之后，处理器126确定使RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值的平均值最小的值Cn1。举例而言，处理器126计算在RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ1a²、Γ2a²和Γna²的第一平均值并且确定RF路径模型150具有值C1A以实现第一平均值，计算RF路径模型150的输入处的功率反射系数的值Γ11²、Γ21²和Γn1²的第二平均值Γ1avmin²并确定RF路径模型150具有值Cn1以实现第二平均值Γ1avmin²。处理器126进一步确定第二平均值Γ1avmin²低于第一平均值。在确定第二平均值Γ1avmin²低于第一平均值时，处理器126确定计算第二平均值Γ1avmin²的匹配网络参数的值Cn1将应用于图5E的阻抗匹配网络456。处理器126将操作参数的值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2、和yMHzfreqvariationnn以及值Cn1存储在存储器设备128中(图5A)。

图5E是系统450的一实施方案的示意图，其用于说明在处理衬底SU期间使用值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2和yMHzfreqvariationnn以及值Cn1。在系统450中，计算机463从图5A的计算机118接收操作参数的值。例如，操作参数的值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2和yMHzfreqvariationnn以及值Cn1由计算机463的处理器464经由计算机网络从计算机118的处理器126接收。处理器464将操作参数的值，例如值yMHzavfreqn1、yMHzfreqvariationn1、yMHzfreqvariationn2和yMHzfreqvariationnn以及值Cn1存储在计算机463的存储设备468中。

当在等离子体室458中处理衬底SU时，处理器464响应于确定RF信号484的相位使得RF信号484已经从负电压或功率值穿过过零点以实现正电压或功率值，将RF信号484的区间1的频率参数的值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1发送到RF电源476。在接收到值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1时，RF电源476生成RF信号550，该RF信号550的频率是在RF信号484的第一循环的区间1的时间段期间值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1的方向和。

处理器464确定RF信号484的第一循环的区间2的时间段即将开始。在确定这样时，处理器464从存储器设备468访问值yMHzfreqvariationn2并将值yMHzfreqvariationn2提供给RF电源476。在RF信号484的第一循环的区间2的时间段期间，RF电源476输出具有频率参数的平均值和值yMHzfreqvariationn2的方向和的RF信号550。RF信号484的区间2的频率参数的平均值是值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1的方向和。以类似的方式，处理器464在由X千赫RF发生器452生成的RF信号484的第一循环的剩余区间期间，将用于从区间3到区间n的剩余区间的频率参数的剩余值提供给RF电源476以输出射频信号550。

在RF信号484的后续循环期间，每个后续循环的区间1至n的频率参数与第一循环的区间1至n期间的频率参数相同。例如，RF信号550在RF信号484的第二循环的区间1期间具有值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1。RF信号550在RF信号484的第二循环的区间2期间具有频率参数的平均值和值yMHzfreqvariationn2的方向和。RF信号484的第二循环的频率参数的平均值是值yMHzavfreqn1和yMHzfreqvariationn1的方向和。

此外，处理器464通过以与上面参考图4E所述的方式相同的方式控制马达系统472来控制阻抗匹配网络456的输入I21和输出之间的分支的组合电容。例如，处理器464通过驱动系统470和马达系统472控制阻抗匹配网络456的一个或多个电容器，以在处理衬底SU期间实现阻抗匹配网络456的输入I21和输出之间的支路的电容Cn1。

RF电源476经由Y兆赫RF发生器454的输出O21和RF电缆RFC21将RF信号550提供给具有组合电容Cn1的阻抗匹配网络456的输入I21。在接收到RF信号484和550时，阻抗匹配网络456将耦合到阻抗匹配网络456的输出的负载的阻抗与耦合到阻抗匹配网络456的输入I11和I21的源的阻抗匹配以在阻抗匹配网络456的输出处输出修改的RF信号552。一旦等离子体室458的下电极接收到修改的RF信号552并且一种或多种处理气体被供应到等离子体室458的上电极460和下电极等离子体激励电极462之间的间隙，等离子体被激励或保持在等离子体室458内以在等离子体室458内处理衬底SU。

在一个实施方案中，如本文所使用的方向和是矢量和。

在一个实施方案中，本文参考图5E描述的方法用于等离子体室458内处理许多衬底，或者用于在结构和功能上与系统450相似的不同系统。

应该注意的是，在一实施方案中，不是将RF信号施加到下电极等离子体激励电极462并将上电极460耦合到接地电位，而是将RF信号施加到上电极460并且下电极等离子体激励电极462耦合到接地电位。

本发明描述的实施方案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案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。

在一些实施方案中，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处理，包含控制处理气体输送、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，在多种实施方案中，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、数字信号处理器(DSP)、定义为ASIC的芯片、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。在一些实施方案中，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。

在一些实施方案中，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处理。

在一些实施方案中，远程计算机(例如，服务器)通过计算机网络给系统提供处理配方，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处理类型以及工具类型，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，本文所述的实现处理)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处理。

在多种实施方案中，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，但在一些实施方案中，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处理步骤，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。

考虑到上述实施方案，应该理解的是，一些实施方案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。

一些实施方案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。

在一些实施方案中，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案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硬件单元(例如，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硬件单元。在一些实施方案中，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，在不同的实施方案中，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，在一个实施方案中，在不脱离本公开内容所描述的各种实施方案中描述的范围的情况下，来自上述的任何实施方案的一个或多个特征与任何其他实施方案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案，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，本发明的实施方案应被视为说明性的，而不是限制性的，并且这些实施方案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

1.一种调谐方法，其包括：

针对第一射频发生器的第一组一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值；

通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值，其中所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间；

接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数；

通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值，其中确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的反射系数参数；以及

在所述第一射频发生器的第二组一个或多个操作循环期间根据所述多个调频参数的值控制所述第二射频发生器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述访问所述多个反射参数值、所述计算所述多个负载阻抗参数值、所述确定所述调频参数的值以及所述控制所述第二射频发生器在处理所述等离子体室中的衬底期间执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个反射参数值包括多个电压反射系数值，并且其中，所述反射系数参数是平均功率反射系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二组一个或多个操作循环在所述第一组一个或多个操作循环之后。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组包括所述第一射频发生器的两个或更多个操作循环，并且其中，所述多个反射参数值中的每一个是在所述第一组中的所述两个或更多循环中计算的多个反射系数值的平均值。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括：

针对所述第一射频发生器的第三组一个或多个操作循环，重复所述访问所述多个反射参数值、所述计算所述多个负载阻抗参数值、以及所述确定所述多个调频参数的值；以及

在所述第一射频发生器的第四组一个或多个操作循环期间重复所述控制所述第二射频发生器，

其中所述第三组在所述第二组之后，而所述第四组在所述第三组之后。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个反射参数值包括多个复电压和电流值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于计算机的模型包括多个电路元件，其中所述多个电路元件中的两个相邻的电路元件通过连接而彼此耦合，并且其中所述基于计算机的模型具有与所述射频路径的阻抗基本上相同的阻抗。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于计算机的模型包括多个电路元件，其中所述多个电路元件中的两个相邻的电路元件通过连接而彼此耦合，并且其中所述多个电路元件代表所述射频路径的多个电路部件并且以与所述射频路径的多个电路部件连接的方式相同的方式连接。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述射频路径包括：

将所述第二射频发生器与匹配网络的分支耦合的射频电缆，

所述分支，

将所述匹配网络与所述等离子体室耦合的射频传输线，以及

所述等离子体室的电极。

11.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定匹配网络的电容，其中所述匹配网络耦合在所述第二射频发生器和所述等离子体室之间以及在所述第一射频发生器和所述等离子体室之间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型包括：

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以促进计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第一多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的量能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第一多个反射参数输入值；

计算所述第一多个反射参数输入值的第一平均值；

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的所述输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以促进计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第二多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的所述值能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第二多个反射参数输入值；

计算所述第二多个反射参数输入值的第二平均值；以及

确定所述第二平均值是否低于所述第一平均值。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的所述多个调频参数描述与所述第一射频发生器的所述一个或多个操作循环中的一个相关联的周期函数。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述周期函数是梯形函数、正弦函数、脉冲函数和锯齿函数中的一者。

15.一种调谐方法，其包括：

在配方开发过程中，

针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值；

通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定所述多个调频参数的值，其中确定所述多个调频参数的值以最小化所述基于计算机的模型的输入处的一个或多个反射系数参数；

在另一等离子体室内处理衬底期间，

根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器，其中所述控制所述第三射频发生器在第四射频发生器的成组的一个或多个操作循环期间执行。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述配方开发期间被最小化的所述一个或多个反射系数参数包括平均功率反射系数，并且其中所述多个反射参数值包括多个电压反射系数值。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第三射频发生器被指定为具有与所述第二射频发生器的操作频率相同的操作频率，并且所述第四射频发生器被指定为具有与所述第一射频发生器的操作频率相同的操作频率。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一射频发生器的所述成组的一个或多个操作循环包括所述第一射频发生器的两个或更多个操作循环，并且其中所述多个反射参数值中的每一个是在所述第一射频发生器的所述两个或更多个操作循环中确定的多个反射系数值的平均值。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个反射参数值包括多个复电压和电流值。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个调频参数定义梯形函数、或正弦函数、或矩形函数、或三角函数。

21.根据权利要求15所述的方法，其还包括通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定匹配网络的电容，其中所述匹配网络耦合在所述第三射频发生器和所述另一等离子体室之间以及在所述第四射频发生器和所述另一等离子体室之间。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型包括：

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第一多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的量能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第一多个反射参数输入值；

计算所述第一多个反射参数输入值的第一平均值；

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的所述输出反向传播所述多个负载阻抗参数值以计算在所述基于计算机的模型的所述输入处的第二多个反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的所述值能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第二多个反射参数输入值；

计算所述第二多个参数输入值的第二平均值；以及

确定所述第二平均值低于所述第一平均值。

23.一种调谐方法，其包括：

在配方开发过程中，

通过将所述多个反射参数值应用于射频路径的至少一部分的基于计算机的模型，根据所述多个反射参数值来计算多个负载阻抗参数值，所述射频路径介于所述第二射频发生器和等离子体室的电极之间；

接收将由所述第二射频发生器产生的射频信号的多个调频参数，其中，所述多个调频参数包括所述射频信号的频率变化；

在另一等离子体室内处理衬底期间，

根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器，其中控制所述第三射频发生器包括将所述多个调频参数的所述值应用于所述第三射频发生器的基准操作频率上。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述多个调频参数定义梯形函数、或正弦函数、或矩形函数、或三角函数。

25.根据权利要求23所述的方法，其中在所述配方开发期间被最小化的所述一个或多个反射系数参数包括平均功率反射系数，并且其中所述多个反射参数值包括多个电压反射系数值。

26.根据权利要求23所述的方法，其中所述基准频率用于最小化与所述第三射频发生器相关联的基于功率的参数。

27.一种调谐方法，包括：

在配方开发过程中，

针对第一射频发生器的成组的一个或多个操作循环，访问与第二射频发生器相关联的多个反射参数值，其中所述多个反射参数值中的每一个对应于所述第一射频发生器的所述一个或多个操作循环中的每一个的区间；

通过将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型来确定多个调频参数的值，其中确定所述多个调频参数的所述值以使所述区间中的每个区间的所述基于计算机的模型的所述输入处的多个反射系数参数值最小化；

在另一等离子体室内处理衬底期间，

根据在所述配方开发期间确定的所述多个调频参数的所述值控制第三射频发生器，其中所述控制所述第三频率发生器在第四射频发生器的成组的一个或多个操作循环期间执行。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述反射系数参数包括功率反射系数参数。

29.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一射频发生器的所述成组的一个或多个操作循环包括所述第一射频发生器的两个或更多个操作循环，并且其中，所述多个反射参数值中的每一个是在所述第一射频发生器的所述两个或更多个操作循环中确定的多个反射系数值的平均值。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个调频参数包括将由所述第三射频发生器输出的射频信号的平均频率和将由所述第三射频发生器输出的所述射频信号的频率变化，并且其中，所述频率变化是针对将由所述第四射频发生器产生的射频信号的每个区间。

31.根据权利要求27所述的方法，其中将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型以确定匹配网络的电容，并且其中所述匹配网络耦合在所述第三射频发生器和所述另一等离子体室之间以及在所述第四射频发生器和所述另一等离子体室之间。

32.根据权利要求27所述的方法，其中所述将所述多个负载阻抗参数值应用于所述基于计算机的模型包括：

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的输出反向传播所述多个负载阻抗参数值中的第一个以促进计算在所述基于计算机的模型的输入处的第一反射参数输入值，其中当所述多个调频参数的量能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第一反射参数输入值；

经由所述基于计算机的模型从所述基于计算机的模型的输出反向传播所述多个负载阻抗参数值中的所述第一个以计算在所述基于计算机的模型的输入处的第二反射参数输入值，其中当所述多个调频参数所述值能用于所述基于计算机的模型时，确定所述第二反射参数输入值；

确定所述第二反射参数输入值是否低于所述第一反射参数输入值。