CN115552565A - 调谐可调谐边缘鞘系统的脉冲rf信号中的电压设定点 - Google Patents

Abstract

用于在等离子体处理系统中调谐多状态脉冲RF信号的电压设定点的方法，其包括：将来自第一发生器的RF功率施加到ESC，来自所述第一发生器的所述RF功率定义第一多状态脉冲RF信号；将来自第二发生器的RF功率施加到围绕所述ESC并且设置在围绕所述ESC的边缘环下方的边缘电极，来自所述第二发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第二多状态脉冲RF信号，其中对于所述第二多状态脉冲RF信号的每个状态，所述第二发生器自动引入相位调整以使相位与所述第一多状态脉冲RF信号的对应状态基本匹配；调整所述第二多状态脉冲RF信号的所述第二状态的电压设定点以将所述相位调整调谐到目标相位调整设置。

Description

调谐可调谐边缘鞘系统的脉冲RF信号中的电压设定点

技术领域

本公开涉及半导体器件制造。

背景技术

等离子蚀刻工艺通常用于在半导体晶片上制造半导体器件。在等离子体蚀刻工艺中，包括制造中的半导体器件的半导体晶片暴露于等离子体处理体积内产生的等离子体。等离子体与半导体晶片上的材料相互作用，以便从半导体晶片上去除材料和/或改性材料以使它们能够随后从半导体晶片上去除。可以使用特定的反应物气体产生等离子体，该反应物气体将导致等离子体的成分与要从半导体晶片去除/改性的材料相互作用，而不会与晶片上不被去除/改性的其他材料显著相互作用。等离子体是通过使用射频信号为特定的反应气体提供能量而产生的。这些射频信号通过包含反应物气体的等离子体处理体积传输，同时半导体晶片保持暴露于等离子体处理体积。射频信号通过等离子体处理体积的传输路径会影响等离子体如何在等离子体处理体积内产生。例如，反应物气体可以在等离子体处理体积的传输大量射频信号功率的区域中更大程度地被激励，从而导致整个等离子体处理体积的等离子体特性的空间不均匀性。等离子体特性的空间不均匀性可以表现为离子密度、离子能量和/或反应成分密度以及其他等离子体特性的空间不均匀性。等离子体特性的空间不均匀性会相应地导致半导体晶片上等离子体处理结果的空间不均匀性。因此，射频信号通过等离子体处理空间的传输方式会影响半导体晶片上等离子体处理结果的均匀性。本公开正是在这种背景下产生的。

发明内容

概括地说，本公开的实施方案提供了用于调谐可调边缘鞘(TES)系统中的脉冲RF信号的次级状态的电压设定点的方法和系统，由此独立于静电卡盘(ESC)的主电极向边缘电极独立供电。

在一些实现方案中，提供了一种用于在等离子体处理系统中调谐多状态脉冲RF信号的电压设定点的方法，其包括：将来自第一发生器的RF功率施加到ESC，来自所述第一发生器的所述RF功率定义第一多状态脉冲RF信号；将来自第二发生器的RF功率施加到围绕所述ESC并且设置在围绕所述ESC的边缘环下方的边缘电极，来自所述第二发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第二多状态脉冲RF信号，其中对于所述第二多状态脉冲RF信号的每个状态，所述第二发生器自动引入相位调整以使相位与所述第一多状态脉冲RF信号的对应状态基本匹配；以及，调整所述第二多状态脉冲RF信号的所述第二状态的电压设定点以将所述相位调整调谐到目标相位调整设置。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置是通过用户界面获取的。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置是基于模型计算的。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置定义预定义的相位调整量，将来自所述第二发生器的所述RF功率的相位调整所述预定义的相位调整量。

在一些实现方案中，调整所述电压设定点以调谐所述相位调整包括对所述电压设定点执行逐步调整直到所述相位调整已经达到所述目标相位调整设置。

在一些实现方案中，所述逐步调整基于与所述第二多状态脉冲RF信号的所述第一状态相关联的指定电压设定点。

在一些实现方案中，当所述相位调整达到所述目标相位调整设置或者所述相位调整在所述目标相位调整设置的预定义的范围内时，将所述相位调整调谐到所述目标相位调整设置。

在一些实现方案中，调整所述电压设定点以将所述相位调整调谐到所述目标相位调整设置使得所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分。

在一些实现方案中，对于匹配电路的电容变化，有助于所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分的所述目标相位调整设置保持基本相同，其中来自所述第二发生器的所述RF功率通过所述匹配电路被施加到所述边缘电极。

在一些实现方案中，所述匹配电路的所述电容变化响应于所述第二多状态脉冲RF信号的所述第一状态的电压设定点的变化。

在一些实现方案中，所述第一状态的所述电压设定点的变化是基于所述边缘环的使用量产生的。

在一些实现方案中，所述边缘环的使用量被定义为所述边缘环的RF暴露时间量。

在一些实现方案中，提供了一种用于在等离子体处理系统中调谐多状态脉冲RF信号的电压设定点的方法，其包括：将来自第一发生器的RF功率施加到ESC，来自所述第一发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第一脉冲RF信号；将来自第二发生器的RF功率施加到围绕所述ESC并且设置在围绕所述ESC的边缘环下方的边缘电极，来自所述第二发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第二脉冲RF信号，其中所述第二发生器自动引入第一相位调整以使所述第二脉冲RF信号的所述第一状态与所述第一脉冲RF信号的所述第一状态的相位基本匹配，并且其中所述第二发生器自动引入第二相位调整以使所述第二脉冲RF信号的所述第二状态与所述第一脉冲RF信号的所述第二状态的相位基本匹配，所述第二相位调整被调谐到所述目标相位调整设置；以及，响应于检测到所述第二相位调整偏离所述目标相位调整设置的变化，调整所述第二脉冲RF信号的所述第二状态的电压设定点以使所述第二相位调整返回到所述目标相位调整设置。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置是通过用户界面获取的。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置是基于模型计算的。

在一些实现方案中，所述目标相位调整设置定义预定义的相位调整量，将所述第二脉冲RF信号的所述第二状态的所述相位调整所述预定义的相位调整量。

在一些实现方案中，调整所述电压设定点以返回所述第二相位调整包括对所述电压设定点执行逐步调整直到所述第二相位调整已经达到所述目标相位调整设置。

在一些实现方案中，所述逐步调整基于与所述第一状态相关联的指定电压设定点。

在一些实现方案中，当所述第二相位调整达到所述目标相位调整设置或者所述第二相位调整在所述目标相位调整设置的预定义的范围内时，使所述第二相位调整返回到所述目标相位调整设置。

在一些实现方案中，调整所述电压设定点以使所述相位调整返回到所述目标相位调整设置使得所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分。

在一些实现方案中，对于匹配电路的电容变化，有助于所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分的所述目标相位调整设置保持基本相同，其中来自所述第二发生器的所述RF功率通过所述匹配电路被施加到所述边缘电极。

在一些实现方案中，所述匹配电路的所述电容变化响应于所述第二脉冲RF信号的所述第一状态的电压设定点的变化。

在一些实现方案中，所述第二脉冲RF信号的所述第一状态的所述电压设定点的变化是基于所述边缘环的使用量产生的。

在一些实现方案中，所述边缘环的使用量被定义为所述边缘环的RF暴露时间量。

附图说明

图1显示了根据一些实施方案的穿过用于半导体芯片制造的等离子体处理系统100的一部分的竖直截面图。

图2显示了根据一些实施方案的通过用于半导体芯片制造的等离子体处理系统的竖直截面视图。

图3显示了根据一些实施方案的TES阻抗匹配系统的示例性电气示意图。

图4概念性地示出了根据本公开的实现方案的TES射频信号发生器403的组件。

图5示出了根据本公开的实现方案的由TES RF信号发生器403生成的TES多状态脉冲RF信号的电压设定点与时间的关系。

图6是概念性地示出根据本公开的实现方案的状态S0或S2的电压设定点的允许范围的图表。

图7是概念性地示出根据本公开的实现方案的状态S0/S2的相位调整与状态S0/S2的电压设定点的关系曲线图。

图8概念性地示出了根据本公开的实现方案的用于将电压设定点维持在脉冲RF信号状态的允许电压设定点的近似中间范围内的方法。

图9是概念性地示出根据本公开的实现方案的脉冲RF信号的各种状态的电压设定点的变化的图表。

图10示出了根据一些实施方案的图2的控制系统的示例性示意图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的实施方案的理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本公开内容。在其他情况下，没有详细描述众所周知的处理操作以避免不必要地使本公开难以理解。

在用于半导体晶片制造的等离子蚀刻系统中，整个半导体晶片的蚀刻结果的空间变化可以通过径向蚀刻均匀性和方位角蚀刻均匀性来表征。径向蚀刻均匀性可以通过蚀刻速率的变化与半导体晶片上的径向位置的函数关系来表征，所述径向位置在半导体晶片上的给定方位角位置从半导体晶片的中心向外延伸到半导体晶片的边缘。并且，方位蚀刻均匀性可以通过蚀刻速率的变化与半导体晶片上的方位角位置的函数关系来表征，该方位角位置在半导体晶片上的给定径向位置处围绕半导体晶片的中心。在一些等离子体处理系统中，例如在本文描述的系统中，半导体晶片位于电极上，射频信号从该电极发出以在覆盖半导体晶片的等离子体产生区域内产生等离子体，等离子体具有受控制的特性以引起在半导体晶片上进行规定的蚀刻工艺。

两态RF脉冲的进步通过改进工艺裕度与蚀刻选择性、轮廓弯曲、关键尺寸(CD)以及蚀刻速率均匀性的关系而实现了高深宽比蚀刻。在当前的两态RF脉冲命名法中，“状态1”(或“S1”)表示高偏置和源功率状态，例如大于1kW，离子能量大于3keV，在小于30毫托的压强下操作以获得窄IADF。脉冲中的另一状态，称为“状态0”(或“S0”)，表示具有低偏置和源功率(例如小于1kW，离子能量小于100eV)的沉积步骤。状态0主要提供归因于不同机制(例如直接离子沉积和离子激活中性沉积)的钝化。用于运行这种2态RF脉冲方案(regime)的典型脉冲重复率为约100Hz至2kHz。

目前，当前最先进的电介质蚀刻工艺依赖于由开/关或电平对电平(level-to-level)RF脉冲支持以结合高竖直蚀刻速率和足够的侧壁钝化的利益的一种或两种RF方案的实现。

然而，根据本公开的实现方案，额外的方案可以在工艺中独立地恢复或增加更多的裕度。基于这种方案的实现方案可以结合基于实现多状态射频脉冲方案的合适的中间状态，该方案克服了现有蚀刻技术中的基本工艺开发限制和障碍。中间状态基于在低离子能量状态下优先修剪掩模颈部聚合物，以促进更具侵略性的高能量状态(开/高状态)和更具聚合性的钝化状态(关/低状态)。用源功率引入如此低的离子能量状态仅有助于控制颈部/掩模形状。将这种方法与开关脉冲而不是电平对电平脉冲相结合，可以在掩模顶部驱动更多的聚合物沉积，从而钝化掩模顶部并控制掩模蚀刻速率。这种方法实现了从根本上打破了掩模颈部/工艺裕度与选择性之间的权衡。

脉冲RF周期可以表征为三电平脉冲RF，采用三种不同的RF状态。在一些实现方案中，S1被配置为提供高源功率和高偏置功率。这会产生高深宽比(HAR)蚀刻，但也会溅射掩模以形成颈部。S0配置为低/关闭状态，其中施加低/无源或偏置功率。S0在顶部驱动更多的中性沉积，从而保护掩模。在一些实现方案中，S0被配置为提供直接离子沉积和离子辅助中性沉积。

在一些实现方案中，中间状态S2(状态2)被配置为(基本上)仅源功率状态(例如，60MHz，高频)，使用低源功率和非常低或零(或基本上为零)的偏置功率。S2有助于诱导解离，并通过蚀刻形成的任何颈部来打开颈部。因此状态S2被配置为打开颈部。

总之，根据本公开的实现方案，S1使用高能离子，其形成颈部，但S2打开颈部，而S0提供钝化。由此产生的特征具有开放的颈部，并且由于钝化增加而具有更多的掩模。这解决了颈部与选择性的权衡问题。

相比之下，在仅运行S1和S0的电平对电平RF脉冲方案中，可能存在显著的钝化，但也可能存在易于阻塞的颈部。但是，在使用S1、S0和S2的三电平射频脉冲方案的情况下，这提供了开放的颈部和钝化，从而打破了选择性与上限裕度之间的权衡。从广义上讲，状态S0提供选择性，而状态S2提高上限裕度。

一般而言，在一些实现方案中，偏置功率处于小于约10MHz的频率。在一些实现方案中，偏置功率处于约400kHz的频率。

在一些实现方案中，源功率处于高于约10MHz的频率。在一些实现方案中，源功率处于大于约20MHz的频率。在一些实现方案中，源功率处于约60MHz的频率。

虽然上述状态S1、S0和S2已经参考施加到ESC的主电极的RF功率进行了讨论，但在实施可调谐边缘鞘(TES)系统的等离子体处理系统中，存在独立的向围绕ESC的边缘电极提供偏置RF功率，从而能够控制晶片边缘区域的等离子体鞘和等离子体特性。施加到边缘电极的RF功率与主电极同步，因此也包括相应的状态S1、S0和S2，但TES RF信号中这些状态的属性是独立于主偏置RF信号控制的。

图1显示了根据一些实施方案的穿过用于半导体芯片制造的等离子体处理系统100的一部分的竖直截面图。等离子体处理系统100包括在一些实施方案中由铝形成的电极109。陶瓷层110形成在电极109的顶表面上。陶瓷层110被配置为在对晶片W执行等离子体处理操作期间接收和支撑晶片W。在一些实施方案中，陶瓷层110、电极109，以及相关的部件定义了静电卡盘(ESC)。

第一射频信号发生器147(例如～60MHz)和第二射频信号发生器149(例如～400kHz)通过阻抗匹配系统143向电极109提供RF功率。向引入晶片上方的处理空间中的气态物质施加射频功率导致产生等离子体180以用于晶片处理，例如用于蚀刻。

边缘环167围绕陶瓷层110，并且被配置为便于等离子体鞘径向向外延伸超出晶片W的外围边缘，以改善晶片W外围附近的工艺结果。

可调谐边缘鞘(TES)系统被实施为包括设置(嵌入)在耦合环161内的TES电极415。TES射频信号发生器403通过TES阻抗匹配系统401向TES电极415提供RF功率。TES系统能够控制晶片W周边附近的等离子体180的特性，例如控制等离子体鞘的特性、等离子体密度以及吸引或排斥离子。概括地说，通过将RF功率施加到TES电极415，TES系统能够调节晶片边缘处的等离子体以提高径向均匀性。

对于给定的工艺配方，设置工艺配方的参数，包括用于TES系统以提供径向均匀性的那些参数。例如，在所示实施方案中，对于具有起始厚度J1的边缘环167，由TES射频信号发生器403在状态S1以第一电压V1提供RF功率，该第一电压V1被配置为调谐如S1所示的等离子体鞘，以在晶片W的边缘或周边区域具有高于晶片W的顶表面的高度H1。

然而，在等离子体处理期间，边缘环167被部分消耗或磨损，因此边缘环167的厚度在其寿命期间随着RF小时数和工艺周期的累积而逐渐减小。因此，例如，在多个RF小时的过程中，边缘环167的厚度可以从厚度J1减小到厚度J2。随着边缘环167的厚度减小，并且在处理期间随着在状态S1下电压V1的施加，等离子体鞘的水平也下降。例如，当边缘环167的厚度磨损到厚度J2时，等离子体鞘下降到如S2所示的水平，从而在晶片边缘处下降到晶片W的顶表面上方的高度H2。

边缘环厚度的这种减小和导致的在晶片边缘处等离子体鞘水平的改变导致边缘处的径向不均匀性。例如，晶片的边缘处与中心部分的蚀刻速率可能存在差异(蚀刻速率和蚀刻深度的不均匀性)，以及边缘处可能存在特征轮廓倾斜(蚀刻方向的不均匀性)。

因此，为了抵消边缘环磨损/消耗的影响，并且在边缘环厚度损失的情况下保持等离子体鞘的水平，可以将在状态S1施加到TES电极415的电压增加到第二电压V2。在所示实施方案中，当TES射频信号发生器403在状态S1施加电压V2(大于电压V1)并且边缘鞘厚度已经减小到厚度J2时，等离子体鞘恢复到参考S1处所示的厚度。即，即使边缘环167的厚度已经减小，等离子体鞘的水平也通过在TES系统中在状态S1施加增加的电压而保持。

然而，在状态S1增加施加到TES电极415的电压会改变系统的阻抗，并导致状态S1的射频功率的反射增加。为了最小化来自状态S1的反射的射频功率，可以调整TES阻抗匹配系统401中的电容设置，如下文进一步详细讨论的。

注意，TES射频信号发生器403被配置为自动调整其产生的射频信号的状态S1的相位，以匹配由射频信号发生器149(例如，在400kHz)产生的射频信号的状态S1的相位。因此，当施加到TES电极415的状态S1的电压增加时，TES射频信号发生器401会自动调整以保持与来自射频信号发生器149的射频信号的状态S1的相位匹配。已经发现，对在TES阻抗匹配系统中的电容设置的调整(其使反射的RF功率最小化)导致通过TES射频信号发生器403进行的相位调整(其自动发生)基本上返回到其用于原始电压(被增加以补偿边缘环磨损之前的状态S1的第一电压)的原始相位调整量。因此，可以利用状态S1的相位调整量来优化TES阻抗匹配系统中的电容设置。

图2显示了根据一些实施方案的穿过用于半导体芯片制造的等离子体处理系统100的竖直截面图。系统100包括由壁101A、顶部构件101B和底部构件101C形成的室101。壁101A、顶部构件101B和底部构件101C共同形成室101内的内部区域103。底部构件101C包括排放端口105，来自等离子体处理操作的废气被引导通过该排放端口。在一些实施方案中，在操作期间，在排放端口105处施加吸力，例如通过涡轮泵或其他真空设备施加，以将工艺废气抽出室101的内部区域103。在一些实施方案中，室101由铝制成。然而，在多种实施方案中，室101可以基本上由提供足够机械强度、可接受的热性能并且与它所连接的以及它在室101内的等离子体处理操作期间所接触的其他材料化学相容的任何材料(例如不锈钢等)形成。室101的至少一个壁101A包括门107，半导体晶片W通过门107进出室101。在一些实施方案中，门107被配置为狭缝阀门。

在一些实施方案中，半导体晶片W是经历制造过程的半导体晶片。为了便于说明，以下将半导体晶片W称为晶片W。然而，应该理解的是，在多种实施方案中，晶片W基本上可以是经受基于等离子体的制造工艺的任何类型的衬底。例如，在一些实施方案中，如本文所指的晶片W可以是由硅、蓝宝石、GaN、GaAs或SiC或其他衬底材料形成的衬底，并且可以包括玻璃面板/衬底、金属箔、金属片、聚合物材料等等。此外，在多种实施方案中，如本文所指的晶片W可以在形式、形状和/或尺寸上有所不同。例如，在一些实施方案中，本文所指的晶片W可以对应于其上制造集成电路器件的圆形半导体晶片。在多种实施方案中，圆形晶片W可具有200mm(毫米)、300mm、450mm或其他尺寸的直径。此外，在一些实施方案中，本文所指的晶片W可以对应于非圆形衬底，例如用于平板显示器的矩形衬底等，以及其他形状。

等离子处理系统100包括位于设施板111上的电极109。在一些实施方案中，电极109和设施板111由铝形成。然而，在其他实施方案中，电极109和设施板111可以由具有足够机械强度并且具有兼容的热和化学性能特性的另一种导电材料形成。陶瓷层110形成在电极109的顶表面上。在一些实施方案中，陶瓷层具有约1.25毫米(mm)的竖直厚度，如垂直于电极109的顶表面测量的竖直厚度。然而，在其他实施方案中，陶瓷层110可以具有大于或小于1.25mm的竖直厚度。陶瓷层110被配置为在对晶片W执行等离子体处理操作期间接收和支撑晶片W。在一些实施方案中，位于陶瓷层110径向外侧的电极190的顶表面和电极109的外围侧表面覆盖有陶瓷喷涂层。

陶瓷层110包括一个或多个夹持电极112的布置，其用于产生静电力以将晶片W保持在陶瓷层110的顶表面。在一些实施方案中，陶瓷层110包括两个以双极方式操作以向晶片W提供夹持力的夹持电极112。夹持电极112连接到直流(DC)电源117，该直流电源117产生受控的夹持电压以将晶片W保持在陶瓷层110的顶表面上。电线119A、119B连接在DC电源117和设施板111之间。电线/导体穿过设施板111和电极109以将电线119A、119B电气连接到夹持电极112上。DC电源117通过一个或多个信号导体121连接到控制系统120。

电极109还包括温度控制流体通道123的布置，温度控制流体流过温度控制流体通道以控制电极109的温度并进而控制晶片W的温度。温度控制流体通道123是管道连接(流体连接)到设施板111上的端口。温度控制流体供应和返回管线连接到设施板111上的这些端口和温度控制流体循环系统125，如箭头126所示。温度控制流体循环系统125包括温度控制流体供应源、温度控制流体泵和热交换器以及其他设备，以提供通过电极109的温度控制流体的受控流动，以获得并保持规定的晶片W温度。温度控制流体循环系统125通过一个或多个信号导体127连接到控制系统120。在多种实施方案中，可以使用各种类型的温度控制流体，例如水或制冷剂液体/气体。此外，在一些实施方案中，温度控制流体通道123被配置成能够对晶片W的温度进行空间(例如在晶片W上的二维(x和y)中)变化控制。

陶瓷层110还包括背面气体供应端口(未图示)的布置，这些端口与电极109内的相应背面气体供应通道流体连接。电极109内的背面气体供应通道通过电极109连接到电极109和设施板111之间的界面。一个或多个背面气体供应管线连接到设施板111上的端口和背面气体供应系统129，如箭头130所示。设施板111被配置为将来自一个或多个背面气体供应管线的背面气体供应到电极109内的背面气体供应通道。背面气体供应系统129包括背面气体供应源、质量流量控制器和流量控制阀以及其他设备，以通过陶瓷层110中的背面气体供应端口的布置来提供受控的背面气体流量。在一些实施方案中，背面气体供应系统129还包括一个或多个用于控制背面气体温度的部件。在一些实施方案中，背面气体是氦气。此外，在一些实施方案中，背面气体供应系统129可用于向陶瓷层110中的背面气体供应端口的布置供应清洁干燥空气(CDA)。背面气体供应系统129通过一个或多个信号导体131连接到控制系统120。

三个升降销132延伸穿过设施板111、电极109和陶瓷层110以提供晶片W相对于陶瓷层110的顶表面的竖直移动。在一些实施方案中，升降销132由连接到设施板111的相应机电和/或气动升降设备133控制。三个升降设备133通过一个或多个信号导体134连接到控制系统120。在一些实施方案中，三个升降销132定位成具有关于电极109/陶瓷层110的竖直中心线的大致相等的方位角间距，该竖直中心线垂直于陶瓷层110的顶表面延伸。应该理解，升降销132被升高以将晶片W接收放入室101并从室101中取出晶片W，参见图1B。此外，升降销132被降低以使得在晶片W的处理期间晶片W能搁置在陶瓷层110的顶表面上。

此外，在多种实施方案中，电极109、设施板111、陶瓷层110、夹持电极112、升降销132或与其相关联的基本上任何其他部件中的一者或多者可以被配备为包括一个或多个传感器，例如用于温度测量、电压测量和电流测量的传感器等。任何布置在电极109、设施板111、陶瓷层110、夹持电极112、升降销132或与其相关联的基本上任何其他部件内的传感器通过电线、光纤或通过无线连接而连接到控制系统120。

设施板111设置在陶瓷支撑件113的开口内，并由陶瓷支撑件113支撑。陶瓷支撑件113位于悬臂组件115的支撑表面114上。在一些实施方案中，陶瓷支撑件113具有大致环形形状，使得陶瓷支撑件113大致围绕设施板111的外径向周边，同时还提供支撑表面116，设施板111的底部外周表面搁置在该支撑表面116上。悬臂组件115延伸穿过室101的壁101A。在一些实施方案中，密封机构135设置在室101的壁101A内，悬臂组件115位于该密封机构135上以提供对室101的内部区域103的密封，同时还使悬臂组件115能够以受控方式沿z方向上下移动。

悬臂组件115具有开放区域118，各种设备、电线、电缆和管道通过该开放区域118布线以支持系统100的操作。悬臂组件内的开放区域118暴露于室101外部的环境大气条件，例如空气成分、温度、压力和相对湿度。此外，射频信号供应杆137定位于悬臂组件115的内部。更具体地，射频信号供应杆137位于导电管139的内部，使得射频信号供应杆137与管139的内壁间隔开。射频信号供应杆137和管139的尺寸可以不同。在管139的内壁和射频信号供应杆137之间的管139内部的区域被沿着管139的全长的空气占据。在一些实施方案中，射频信号供应杆137的外径(D_rod)和管139的内径(D_tube)被设定为满足关系ln(D_tube/D_rod)>＝e¹。

在一些实施方案中，射频信号供应杆137在管139内基本居中，使得在射频信号供应杆137和管139的内壁之间存在沿管139的长度方向存在基本均匀径向厚度的空气。然而，在一些实施方案中，射频信号供应杆137不在管139内居中，而是在射频信号供应杆137和管139的内壁之间沿着管139的长度的所有位置处都存在管139内的气隙。射频信号供应杆137的输送端通过电气和物理方式连接到射频信号供应轴141的下端。在一些实施方案中，射频信号供应杆的输送端137用螺栓栓接到射频信号供应轴141的下端。射频信号供应轴141的上端通过电气和物理方式连接到设施板111的底部。在一些实施方案中，射频信号供应轴141的上端用螺栓栓接到设施板111的底部。在一些实施方案中，射频信号供应杆137和射频信号供应轴141均由铜形成。在一些实施方案中，射频信号供应杆137由铜、铝或阳极氧化铝形成。在一些实施方案中，射频信号供应轴141由铜、铝或阳极氧化铝形成。在其他实施方案中，射频信号供应杆137和/或射频信号供应轴141由提供射频电信号传输的另一种导电材料形成。在一些实施方案中，射频信号供应杆137和/或射频信号供应轴141涂有提供射频电信号传输的导电材料(例如银或其他导电材料)。此外，在一些实施方案中，射频信号供应杆137是实心杆。然而，在其他实施方案中，射频信号供应杆137是管。另外，应当理解，射频信号供应杆137和射频信号供应轴141之间的连接部周围的区域140被空气占据。

射频信号供应杆137的供应端通过电气和物理方式连接到阻抗匹配系统143。阻抗匹配系统143连接到第一射频信号发生器147和第二射频信号发生器149。阻抗匹配系统143还通过一个或多个信号导体144连接到控制系统120。第一射频信号发生器147还通过一个或多个信号导体148连接到控制系统120。第二射频信号发生器149也通过一个或多个信号导体150连接到控制系统120。阻抗匹配系统143包括电感器和电容器的布置，电感器和电容器的尺寸和连接被设置为提供阻抗匹配，使得射频功率可以沿着射频信号供应杆137、沿射频信号供应轴141传输，通过设施板111，通过电极109，并进入陶瓷层110上方的等离子体处理区域182。在一些实施方案中，第一射频信号发生器147是高频射频信号发生器，而第二射频信号发生器149是低频射频信号发生器。在一些实施方案中，第一射频信号发生器147产生在从约50兆赫(MHz)延伸至约70MHz的范围内，或在从约54MHz至约63MHz延伸的范围内，或在约60MHz的射频信号。在一些实施方案中，第一射频信号发生器147提供在从约5千瓦(kW)延伸至约25kW的范围内，或在从约10kW延伸至约20kW的范围内，或在从约15kW延伸至约20kW的范围内，或约10kW，或约16kW的射频功率。在一些实施方案中，第二射频信号发生器149产生在从约50千赫兹(kHz)延伸至约500kHz的范围内，或在从约330kHz延伸至约440kHz的范围内，或在约400kHz的射频信号。在一些实施方案中，第二射频信号发生器149提供在从约15kW延伸至约100kW的范围内、或在从约30kW延伸至约50kW的范围内、或约34kW、或约50kW的射频功率。在一示例性实施方案中，第一射频信号发生器147被设置为产生具有约60MHz的频率的射频信号，并且第二射频信号发生器149被设置为产生具有约400kHz的频率的射频信号。

耦合环161被配置和定位成围绕电极109的外径向周边延伸。在一些实施方案中，耦合环161由陶瓷材料形成。石英环163被配置和定位成围绕耦合环161和陶瓷支撑件113两者的外径向周边延伸。在一些实施方案中，耦合环161和石英环163被配置成当石英环163围绕耦合环161和陶瓷支撑件113定位时具有基本对齐的顶表面。此外，在一些实施方案中，耦合环161和石英环163的基本对齐的顶表面与电极109的顶表面基本对齐，所述顶表面存在于陶瓷层110的径向周边之外。此外，在一些实施方案中，盖环165被配置和定位成围绕石英环163的顶表面的径向外周边延伸。在一些实施方案中，盖环165由石英形成。在一些实施方案中，盖环165被配置为在石英环163的顶表面上方竖直延伸。以这种方式，盖环165提供让边缘环167位于其中的外围边界。

边缘环167被配置为便于等离子体鞘径向向外延伸超出晶片W的外围边缘，以改善晶片W外围附近的处理结果。在多种实施方案中，边缘环167由导电材料，例如晶体硅、硅多晶体(多晶硅)、掺硼单晶硅、氧化铝、石英、氮化铝、氮化硅、碳化硅或氧化铝层顶部的碳化硅层，或硅合金或其组合，以及其他材料形成。应当理解，边缘环167形成为环状结构，例如圆环结构。边缘环167可以执行许多功能，包括保护边缘环167下面的部件不被等离子体处理区域182内形成的等离子体180的离子损坏。此外，边缘环167提高了晶片W的外围区域处和沿着该外围区域的等离子体180的均匀性。

固定外支撑凸缘169附接到悬臂组件115上。固定外支撑凸缘169被构造成围绕陶瓷支撑件113的外竖直侧表面、围绕石英环163的外竖直侧表面以及围绕盖环165的下部外竖直侧表面延伸。固定外支撑凸缘169具有外接陶瓷支撑件113、石英环163和盖环165的组件的环形形状。固定外支撑凸缘169具有包括竖直部分和水平部分的L形竖直截面。固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分具有内竖直表面，该内竖直表面抵靠陶瓷支撑件113的外竖直侧表面，并抵靠石英环163的外竖直侧表面，且抵靠在盖环165的下部外竖直侧表面定位。在一些实施方案中，固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分在陶瓷支撑件113的整个竖直侧表面、石英环163的整个外竖直侧表面以及盖环165的下部外竖直侧表面上延伸。在一些实施方案中，盖环165在固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分的顶表面上方径向向外延伸。并且，在一些实施方案中，盖环165的上部外竖直侧表面(位于固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分的顶表面上方)与固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分的外竖直表面基本竖直对齐。固定外支撑凸缘169的L形横截面的水平部分定位并固定在悬臂组件115的支撑表面114上。固定外支撑凸缘169由导电材料制成。在一些实施方案中，固定外支撑凸缘169由铝或阳极氧化铝形成。然而，在其他实施方案中，固定外支撑凸缘169可以由另一种导电材料形成，例如由铜或不锈钢形成。在一些实施方案中，固定外支撑凸缘169的L形横截面的水平部分用螺栓栓接到悬臂组件115的支撑表面114上。

铰接式外支撑凸缘171被配置和定位为围绕固定外支撑凸缘169的L形横截面的竖直部分的外竖直表面169D延伸，并且围绕盖环165的上部外竖直侧表面延伸。铰接式外支撑凸缘171具有环形形状，其外接固定外支撑凸缘169的L形竖直截面的竖直部分和盖环165的上部外竖直侧表面。铰接式外支撑凸缘171具有L形竖直截面，其包括竖直部分和水平部分。铰接式外支撑凸缘171的L形横截面的竖直部分具有内竖直表面，该内竖直表面位于靠近固定外支撑凸缘169的L型横截面的竖直部分的外竖直侧表面和盖环165的上部外竖直侧表面两者定位并与其间隔开。这样，铰接式外支撑凸缘171可沿固定外支撑凸缘169的L形竖直截面的竖直部分和盖环165的上部外竖直侧表面两者在竖直方向(z方向)上移动。铰接式外支撑凸缘171由导电材料制成。在一些实施方案中，铰接式外支撑凸缘171由铝或阳极氧化铝形成。然而，在其他实施方案中，铰接式外支撑凸缘171可以由另一种导电材料形成，例如由铜或不锈钢形成。

多个导电带173连接在铰接式外支撑凸缘171和固定外支撑凸缘169之间，围绕铰接式外支撑凸缘171和固定外支撑凸缘169的外径向周边。在示例性实施方案中，导电带173被示为具有“向外”配置，其中导电带173向外弯曲远离固定外支撑凸缘169。在一些实施方案中，导电带173由不锈钢形成。然而，在其他实施方案中，导电带173可以由另一种导电材料形成，例如由铝或铜等制成。

在一些实施方案中，四十八(48)个导电带173以基本等间距的方式分布在铰接式外支撑凸缘171和固定外支撑凸缘169之间的外径向周边。然而，应该理解的是，导电带173的数量可以在不同的实施方案中变化。在一些实施方案中，导电带173的数量在从约24延伸至约80的范围内，或在从约36延伸至约60的范围内，或在从约40延伸至约56的范围内。在一些实施方案中，导电带173的数量小于24。在一些实施方案中，导电带173的数量大于80。因为导电带173的数量对于在等离子体处理区域182的周边周围的射频信号的接地返回路径有影响，因此导电带173的数量可以对整个晶片W上的处理结果的均匀性产生影响。此外，导电带173的尺寸可以在不同的实施方案中变化。

在一些实施方案中，导电带173通过经由将夹持环175固定到固定外支撑凸缘169的L形横截面的水平部分的顶表面所施加的夹持力连接到固定外支撑凸缘169。在一些实施方案中，夹持环175用螺栓栓接到固定外支撑凸缘169。在一些实施方案中，将夹持环175固定到固定外支撑凸缘169的螺栓定位在导电带173之间的位置。然而，在一些实施方案中，将夹持环175固定到固定外支撑凸缘169的一个或多个螺栓可以定位成延伸穿过导电带173。在一些实施方案中，夹持环175由与固定外支撑凸缘169相同的材料制成。然而，在其他实施方案中，夹持环175和固定外支撑凸缘169可以由不同材料形成。

在一些实施方案中，导电带173通过经由将夹持环177固定到铰接式外支撑凸缘171的L形横截面的水平部分的底表面所施加的夹持力连接到铰接式外支撑凸缘171。替代地，在一些实施方案中，多个导电带173中的每一个的第一端部分通过夹持环177连接到铰接式外支撑凸缘171的水平部分的上表面。在一些实施方案中，夹持环177用螺栓栓接到铰接式外支撑凸缘171。在一些实施方案中，将夹持环177固定到铰接式外支撑凸缘171的螺栓定位在位于导电带173之间的位置。然而，在一些实施方案中，将夹持环177固定到铰接式外支撑凸缘171上的一个或多个螺栓可以定位成延伸穿过导电带173。在一些实施方案中，夹持环177由与铰接式外支撑凸缘171相同的材料形成。然而，在其他实施方案中，夹持环177和铰接式外支撑凸缘171可以由不同的材料形成。

一组支撑杆201围绕悬臂组件115定位，以竖直延伸穿过固定外支撑凸缘169的L形横截面的水平部分169B。支撑杆201的上端被构造成与铰接式外支撑凸缘171的L形横截面的水平部分的底表面接合。在一些实施方案中，每个支撑杆201的下端与阻力机构203接合。阻力机构203被配置为向相应的支撑杆201提供向上的力，该向上的力将抵抗支撑杆201的向下运动，同时允许支撑杆201的一些向下运动。在一些实施方案中，阻力机构203包括弹簧以向对应的支撑杆201提供向上的力。在一些实施方案中，阻力机构203包括具有足够弹簧常数的材料(例如弹簧和/或橡胶)以向对应的支撑杆201提供向上的力。应该理解的是，当铰接式外支撑凸缘171向下移动以接合支撑杆201的组时，支撑杆201的组和对应的阻力机构203向铰接式外支撑凸缘171提供向上的力。在一些实施方案中，支撑杆201的组包括三个支撑杆201和相应的阻力机构203。在一些实施方案中，支撑杆201被定位为相对于电极109的竖直中心线具有基本上相等的方位角间距。然而，在其他实施方案中，支撑杆201被定位成相对于电极109的竖直中心线具有不相等的方位角间距。此外，在一些实施方案中，提供了多于三个的支撑杆201和相应的阻力机构203以支撑铰接式外支撑凸缘171。

继续参考图2，等离子体处理系统100还包括定位在电极109上方的C形护罩构件185。C形护罩构件185被配置为与铰接式外支撑凸缘171对接。具体而言，密封件179设置在铰接式外支撑凸缘171的L形横截面的水平部分的顶表面上，使得当铰接式外支撑凸缘171朝C形护罩构件185向上移动时，密封件179与C形护罩构件185接合。在一些实施方案中，密封件179是导电的以帮助形成在C形护罩构件185和铰接式外支撑凸缘171之间的导电。在一些实施方案中，C形护罩构件185由多晶硅形成。然而，在其他实施方案中，C形护罩构件185由与将在等离子体处理区域182中形成的工艺化学兼容并且具有足够机械强度的另一种类型的导电材料形成。

C形护罩被配置为围绕等离子体处理区域182延伸，并且提供径向延伸到C形护罩构件185内限定的区域中的等离子体处理区域182体积。C形护罩构件185包括下壁185A、外竖直壁185B和上壁185C。在一些实施方案中，C形护罩构件185的外竖直壁185B和上壁185C是实心的非穿孔构件，并且C形护罩构件185的下壁185A包括多个通风口186，来自等离子体处理区域182内的工艺气体通过这些通风口流动。在一些实施方案中，节流构件196设置在C形护罩构件185的通风口186下方以控制通过通风口186的工艺气体的流动。更具体地，在一些实施方案中，节流构件196被配置为在z方向上相对于C形护罩构件185竖直上下移动以控制工艺气体通过通风口186的流动。在一些实施方案中，节流构件196被配置为与通风口186接合和/或进入通风口186。

C形护罩构件185的上壁185C被构造成支撑上电极187A/187B。在一些实施方案中，上电极187A/187B包括内部上电极187A和外部上电极187B。替代地，在一些实施方案中，存在内部上电极187A并且不存在外部上电极187B，内部上电极187A径向延伸以覆盖本来由外部上电极187B占据的位置。在一些实施方案中，内部上电极187A由单晶硅形成，并且外部上电极187B由多晶硅形成。然而，在其他实施方案中，内部上电极187A和外部上电极187B可以由在结构上、化学上、电气上和机械上与待在等离子体处理区域182内执行的工艺兼容的其他材料形成。内部上电极187A包括多个直通端口197，这些直通端口197被定义为延伸穿过内部上电极187A的整个竖直厚度的孔。直通端口197相对于x-y平面分布在整个内部上电极187A上，以提供工艺气体从上电极187A/187B上方的增压区域188到上电极187A/187B下方的等离子体处理区域182的流动。

应当理解，对于不同的实施方案，可以以不同的方式配置在整个内部上电极187A上的直通端口197的分布。例如，内部上电极187A内的直通端口197的总数和/或内部上电极187A内的直通端口197的空间分布可以在不同实施方案之间变化。此外，直通端口197的直径可以在不同实施方案之间变化。通常，将直通端口197的直径减小到足够小的尺寸以防止等离子体180从等离子体处理区域182侵入直通端口197是有意义的。在一些实施方案中，随着直通端口197的直径减小，内部上电极187A内的直通端口197的总数增加以维持从工艺气体增压区域188通过内部上电极187A到达等离子体处理区域182的工艺气体的规定总流率。此外，在一些实施方案中，上电极187A/187B电气连接到参考接地电位。然而，在其他实施方案中，内部上电极187A和/或外部上电极187B通过对应的阻抗匹配电路电气连接到相应的直流(DC)电源或相应的射频电源。

增压区域188由上部构件189限定。一个或多个气体供应端口192穿过室101和上部构件189形成以与增压区域188流体连通。一个或多个气体供应端口192流体连接(连通)到工艺气体供应系统191。工艺气体供应系统191包括一个或多个工艺气体供应源、一个或多个质量流量控制器、一个或多个流量控制阀以及其他设备，以提供一种或多种工艺气体通过一个或多个气体供应端口192到达增压区域188的受控流动，如箭头193所示。在一些实施方案中，该工艺气体供应系统191还包括一个或多个用于控制工艺气体温度的部件。工艺气体供应系统191通过一个或多个信号导体194连接到控制系统120。

处理间隙(g1)被定义为在陶瓷层110的顶表面和内部上电极187A的底表面之间测量的竖直(z方向)距离。处理间隙(g1)的大小可以通过在竖直方向(z方向)上移动悬臂组件115来调整。当悬臂组件115向上移动时，铰接式外支撑凸缘171最终接合C形护罩构件185的下壁185A，此时铰接式外支撑凸缘171随着悬臂组件115继续向上移动而沿固定外支撑凸缘169移动，直到支撑杆组201接合铰接式外支撑凸缘171并且达到规定的处理间隙(g1)尺寸。然后，为了逆转从室中取出晶片W的这种移动，悬臂组件115向下移动，直到铰接式外支撑凸缘171移离C形护罩构件185的下壁185A。在多种实施方案中，在晶片W的等离子体处理期间的处理间隙(g1)的尺寸被控制在最多约10厘米的范围内，或在最多约8厘米的范围内，或在最多约5厘米的范围内。应该理解，图2显示系统100处于闭合配置中，其中晶片W位于陶瓷层110上以进行等离子体处理。

在等离子处理系统100内的等离子体处理操作期间，一种或多种工艺气体通过工艺气体供应系统191、增压区域188和在内部上电极187A内的直通端口197被供应到等离子处理区域182。此外，射频信号通过第一和第二射频信号发生器147、149、阻抗匹配系统143、射频信号供应杆137、射频信号供应轴141、设施板111、电极109并穿过陶瓷层110传送到等离子体处理区域182。射频信号将工艺气体转换成等离子体处理区域182内的等离子体180。等离子体的离子和/或反应成分与晶片W上的一种或多种材料相互作用，以使晶片W上存在的特定材料的组成和/或形状发生变化。在施加在排放端口105处的吸力的影响下，来自等离子体处理区域182的废气流过C形护罩构件185中的通风口186并流过室101内的内部区域103，到达排放端口105，如箭头195所示。

在多种实施方案中，电极109可以被配置为具有不同的直径。然而，在一些实施方案中，为了增加电极109的表面(边缘环167搁置在其上)，电极109的直径被延长。在一些实施方案中，导电凝胶226设置在边缘环167的底部和电极109的顶部之间和/或在边缘环167的底部和耦合环161的顶部之间。在这些实施方案中，电极109的增加的直径提供了更大的表面积，导电凝胶在该表面积上设置在边缘环167和电极109之间。

应该理解的是，铰接式外支撑凸缘171、导电带173和固定外支撑凸缘169的组合在电气上处于参考接地电位，并且共同形成用于从电极109传输穿过陶瓷层110进入等离子体处理区域182的射频信号的接地返回路径。围绕电极109周边的该接地返回路径的方位角均匀性会对晶片W上的处理结果的均匀性产生影响。例如，在一些实施方案中，晶片W上的蚀刻速率的均匀性会受到围绕电极109周边的接地返回路径的方位角均匀性的影响。为此，应当理解，围绕电极109周边的导电带173的数量、配置和布置会影响整个晶片W的工艺结果的均匀性。

返回参考图2，可调谐边缘鞘(TES)系统被实施为包括设置(嵌入)在耦合环161内的TES电极415。TES系统还包括与TES电极415物理和电连接的多个TES射频信号供应引脚413。每个TES射频信号供应引脚413延伸穿过对应的绝缘体馈通构件421，该绝缘体馈通构件421被配置为将TES射频信号供应引脚413与周围结构电分离，例如与陶瓷支撑件113和悬臂组件115结构电分离。在一些实施方案中，设置O形环417和419以确保绝缘体馈通构件421内部的区域不暴露于等离子体处理区域182内存在的任何材料/气体。在一些实施方案中，TES射频信号供应引脚413由铜、或铝、或阳极氧化铝等形成。

TES射频信号供应引脚413延伸到悬臂组件115内部的开放区域118中，其中每个TES射频信号供应引脚413通过对应的TES射频信号滤波器411电连接到TES射频信号供应导体409。在一些实施方案中，三个TES射频信号供应引脚413被定位成在围绕电极109的中心线基本等距的方位角位置处与TES电极415物理和电连接。然而，应当理解，其他实施方案可以具有与TES电极415物理和电连接的多于三个的TES射频信号供应引脚413。而且，一些实施方案可以具有与TES电极415物理和电连接的一个或两个TES射频信号供应引脚413。每个TES射频信号供应引脚413电连接到相应的TES射频信号滤波器411，每个TES射频信号滤波器411电连接到TES射频信号供应导体409。在一些实施方案中，每个TES射频信号滤波器411被配置为电感器。例如，在一些实施方案中，每个TES射频信号滤波器411被配置为线圈导体，例如缠绕在介电芯结构周围的金属线圈。在多种实施方案中，金属线圈可由实心铜杆、铜管、铝杆或铝管等形成。此外，在一些实施方案中，每个TES射频信号滤波器411可以被配置为电感和电容结构的组合。为了提高晶片W上的等离子体处理结果的均匀性，每个TES高频信号滤波器411具有大致相同的结构。

在一些实施方案中，TES射频信号供应导体409形成为圆环形(环状)结构，以便围绕悬臂组件115内部的开放区域118延伸，以实现方位角分布的TES射频信号滤波器411与TES射频信号供应导体409的物理和电连接。在一些实施方案中，TES射频信号供应导体409形成为实心(非管状)结构。替代地，在一些实施方案中，TES射频信号供应导体409形成为管状结构。在一些实施方案中，TES射频信号供应导体409由铜、或铝、或阳极氧化铝等形成。

TES射频信号供应导体409电连接到TES射频供应电缆407。此外，电容器408连接在TES射频信号供应导体409和参考地电位(例如悬臂组件115的结构)之间。更具体地，电容器408具有电连接到TES射频供应电缆407和TES射频信号供应导体409的第一端子，并且电容器408具有电连接到参考地电位的第二端子。在一些实施方案中，电容器408是可变电容器。在一些实施方案中，电容器408是固定电容器。在一些实施方案中，电容器408被设置为具有从约10皮法延伸到约100皮法的范围内的电容。TES射频供应电缆407连接到TES阻抗匹配系统401。TES阻抗匹配系统401连接到TES射频信号发生器403。TES射频信号发生器403产生的射频信号通过TES阻抗匹配系统401传输到TES射频供应电缆407，然后到TES射频信号供应导体409，然后通过TES射频信号滤波器411到各个TES射频信号供应引脚413，并且到耦合环161内的TES电极415。在一些实施方案中，TES射频信号发生器403被配置和操作以产生在从约50kHz延伸到约27MHz的频率范围内的射频信号。在一些实施方案中，TES射频信号发生器403提供在从约50瓦延伸到约10千瓦的范围内的RF功率。TES射频信号发生器403还通过一个或多个信号导体405连接到控制系统120。

TES阻抗匹配系统401包括电感器和电容器的布置，其被设定尺寸并且连接以提供阻抗匹配，使得射频功率可以从TES射频信号发生器403沿着TES射频供应电缆407，沿着TES射频传输信号供应导体409，通过TES射频信号滤波器411，通过相应的TES射频信号供应引脚413，到达耦合环161内的TES电极415，并进入边缘环167上方的等离子体处理区域182。图3显示了根据一些实施方案的TES阻抗匹配系统401的示例性电气示意图。TES阻抗匹配系统401包括电连接到TES射频信号发生器403的输入线321。TES输入线321电连接到第一电感器322的输入端。第一电感器322的输出端电连接到内部节点328。第二电感器324具有电连接到内部节点328的输入端。第二电感器324的输出端电连接到第二内部节点329。第一电容器326具有电连接到第二内部节点329的输入端。第一电容器326的输出端电连接到第三电感器327的输入端。第三电感器327的输出端电连接到TES射频供应电缆407。此外，第二电容器323具有电连接到第一内部节点328的输入端。第二电容器323具有电连接到参考地电位的输出端。在一些实施方案中，第二电容器323是可变电容器。此外，第三电容器325具有电连接到第二内部节点329的输入端。第三电容器325具有电连接到参考地电位的输出端。应当理解，图3所示的TES阻抗匹配系统401的电气配置是作为示例提供的。在其他实施方案中，TES阻抗匹配系统401可以具有与图3中所示的示例不同的电感器和/或电容器的配置。TES阻抗匹配系统401还通过一个或多个信号导体404连接到控制系统120。

通过设置(嵌入)在耦合环161内的TES电极415传输射频信号/功率，TES系统能够控制晶片W的外围边缘附近的等离子体180的特性。例如，在一些在实施方案中，操作TES系统以控制边缘环167附近的等离子体180鞘特性，例如通过控制等离子体180鞘的形状和/或通过控制尺寸(鞘厚度增加或鞘厚度减小)来进行。此外，在一些实施方案中，通过控制边缘环167附近的等离子体180鞘的形状，可以控制晶片W上方的主体等离子体180的各种特性。此外，在一些实施方案中，操作TES系统以控制边缘环167附近的等离子体180的密度。例如，在一些实施方案中，操作TES系统以增加或降低边缘环167附近的等离子体180的密度。此外，在一些实施方案中，操作TES系统以控制边缘环167上存在的偏压，这进而控制/影响离子和其他带电成分在边缘环167附近的等离子体180内的移动。例如，在一些实施方案中，操作TES系统以控制边缘环167上存在的偏压以将更多离子从等离子体180吸引到晶片W的边缘。并且，在一些实施方案中，操作TES系统以控制边缘环167上存在的偏压以排斥来自等离子体180的离子，使其远离晶片W的边缘。应理解，可以操作TES系统以单独地或组合地执行各种不同的功能，例如上面提到的那些等。

在一些实施方案中，耦合环161由(例如石英、或陶瓷、或氧化铝(Al₂O₃)、或聚合物等)介电材料形成。

边缘环167的底表面具有通过导热和导电凝胶层耦合到耦合环161的上表面以将耦合环161热沉到边缘环167的部分。另外，边缘环167的底表面具有另一部分，该部分通过导热和导电凝胶层耦合到电极109的上表面。导热和导电凝胶的示例包括聚酰亚胺、聚酮、聚醚酮、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氟乙烯丙烯共聚物、纤维素、三乙酸酯和硅酮等。在一些实施方案中，导热和导电凝胶形成为双面胶带。在一些实施方案中，边缘环167的内径尺寸接近陶瓷层110的外径。

在多种实施方案中，TES电极415由导电材料(例如铂、钢、铝或铜等)形成。在操作期间，TES电极415和边缘环167之间发生电容耦合，使得边缘环167被供电以影响晶片W的外周附近的晶片W的处理。

图4概念性地示出了根据本公开的实现方案的TES射频信号发生器403的组件。图5是示出根据本公开的实现方案的由TES射频信号发生器403生成并施加到TES电极的(多状态/脉冲的)TES射频信号的各种状态的曲线图。参考图4和图5，在此描述(多状态/脉冲)TES射频(RF)信号的各种状态以及TES射频信号发生器403实现各种状态的相应操作。

图5示出了根据本公开的实现方案的由TES RF信号发生器403生成的TES RF信号的电压设定点与时间的关系。如图所示，TES RF信号被定义为具有三状态脉冲RF周期，其中状态S1、S0和S2依次循环重复。尽管在所示实现方案中，状态S0先于状态S2，但在其他实现方案中，它们的顺序是相反的，使得状态S2先于状态S0。如图所示，每个状态都有一个电压设定点，该电压设定点定义了TES RF信号发生器403对该状态要达到的目标电压。

对于TES RF信号的状态S1，电压设定点是Vs1，其在一些实现方案中被配置为提供高深宽比蚀刻。对于TES RF信号的状态S0，电压设定点是Vs0，在一些实现方案中，其被配置为驱动钝化。对于TES RF信号的状态S2，电压设定点是Vs2，其在一些实现方案中被配置为促进特征中颈部的解离和打开。

可以看出，状态S0和S2的电压设定点低于状态S1的电压设定点。因此，为了以有效方式实现三状态脉冲TES RF信号，TES RF信号发生器403采用单个功率放大器431来控制RF输出功率以实现状态S1的电压设定点(Vs1)并利用驱动致动器433和435来选择性地抑制RF输出以实现状态S0和S2(Vs0和Vs2)的电压设定点。功率放大器431的输出电平被调整以根据S1的电压设定点(即Vs1)产生RF信号。在一些实现方案中，来自功率放大器431的RF信号进一步包括低于Vs1但不足以实现期望电压设定点Vs0和Vs2的额外电压状态。为了完全生成TES RF信号的状态S0，驱动致动器433被配置为通过阻尼量D1选择性地阻尼功率放大器的信号的相关部分，以实现S0电压设定点Vs0。类似地，为了完全生成状态S2，驱动致动器435被配置为通过阻尼量D2选择性地阻尼功率放大器的信号的相关部分，以实现S2电压设定点Vs2。因此，根据本公开的实现方案，状态S0和S2的电压电平是通过根据需要阻尼功率放大器的输出以分别实现电压设定点Vs0和Vs2来实现的。

虽然如上所述每个状态的电压是相关的，但是可以根据本公开的实现方案独立地控制每个状态的相位。广义上讲，使脉冲TES RF信号的每个状态的相位与由RF信号发生器149施加到电极109的脉冲RF信号的相应状态的相位匹配是最佳的。即，调整TES RF信号(由RF信号发生器403产生)的状态S1的相位以匹配偏置RF信号(由RF信号发生器149产生)的状态S1的相位；调整TES RF信号(由RF信号发生器403产生)的状态S0的相位以匹配偏置RF信号(由RF信号发生器149产生)的状态S0的相位；调整TES RF信号(由RF信号发生器403产生)的状态S2的相位以匹配偏置RF信号(由RF信号发生器149产生)的状态S2的相位。

根据本公开的实现方案，TES射频信号发生器403被配置为自动且独立地调整其生成的TES射频信号的各种状态的相位，以匹配由射频信号发生器149产生的射频信号的相应状态的相位。为了实现这一点，TES RF信号发生器403包括用于状态S1的相位致动器437、用于状态S0的相位致动器439和用于状态S2的相位致动器441。相位致动器437自动调整TESRF信号中状态S1的相位以匹配由射频信号发生器149为电极109产生的RF信号中的对应状态S1，施加相位调整PA1。相位致动器439自动调整TES RF信号中状态S0的相位以匹配由射频信号发生器149为电极109产生的RF信号中的对应状态S0，施加相位调整PA2。相位致动器441自动调整TES RF信号中状态S2的相位以匹配由射频信号发生器149为电极109产生的RF信号中的对应状态S2，施加相位调整PA3。

在一些实现方案中，施加到TES电极415的状态S1的电压设定点增加以补偿边缘环167随着RF小时累积的磨损。作为响应，TES射频信号发生器403自动调整以保持与来自射频信号发生器149的射频信号的状态S1的相位匹配。如上所述，已经发现，对在TES阻抗匹配系统中的电容设置的调整(其使反射的RF功率最小化)导致通过TES射频信号发生器403进行的相位调整(其自动发生)基本上返回到其用于原始电压(被增加以补偿边缘环磨损之前的状态S1的第一电压)的原始相位调整量。因此，可以利用状态S1的相位调整量来优化TES阻抗匹配系统中的可变电容器323的电容设置。

然而，根据本公开的实现方案，TES阻抗匹配系统401中的电容设置设置了施加于脉冲TES RF信号的所有状态S1、S0和S2的电容C1。如下文进一步讨论的，TES阻抗匹配系统的电容设置的这种变化也影响状态S0和S2的电压设定点与这些状态的电压设定点的允许范围之间的关系。因此，期望响应于电容设置的变化来优化状态S0和S2的电压设定点。

图6是概念性地示出了根据本公开的实现方案的状态S0或S2的电压设定点的允许范围的图表。更具体地，允许的电压设定点范围由竖直条表示作为TES阻抗匹配系统401中可变电容器323的电容器抽头位置的函数。广义地说，随着状态S1的电压设定点改变，例如，电容器抽头位置也响应地改变，以便最小化来自状态S1的反射功率。然而，如上所述，状态S0和S2取决于状态S1的电压，因为状态S0和S2的电压是通过驱动致动器对功率放大器的输出进行功率阻尼来实现的，功率放大器的输出由TES RF信号发生器在控制状态S1的电压设定点时设置。状态S0和S2的可能电压设定点范围由状态S1的电压和驱动致动器阻尼功率放大器输出的能力决定。S0/S2的电压设定点的最大值或上限由状态S1的电压设定点定义，因为功率放大器用于控制状态S1的完全无阻尼量的输出是状态S0/S2可能的最大输出。S0/S2的电压设定点的最小或下限由TES RF信号发生器403的驱动致动器导致的可能的阻尼量定义。因此，允许的电压设定点值的范围受控制状态S1所需的输出和驱动致动器可以阻尼功率放大器输出的量约束。

如前所述，当状态S1的电压设定点增加，例如以补偿边缘环磨损时，调整TES阻抗匹配系统401的可变电容器323的电容器抽头位置以最小化反射功率。因此，如图6所示，当状态S1的电压设定点响应于边缘环磨损而变化时，状态S0/S2的电压设定点的允许范围随着电容器抽头位置的变化而变化。

然而，允许的电压设定点的范围的这种偏移提出了如何调整状态S0和S2的电压设定点的问题。例如，随着状态S1的电压设定点发生变化并且电容器分接位置也发生变化，则状态S0的电压设定点的允许范围内的变化可能导致状态S0的现有电压设定点不再在允许范围内，这样系统将无法达到S0的现有电压设定点。状态S2的电压设定点的允许范围的类似变化也可能发生，再次可能导致状态S2的现有电压设定点不再在允许范围内，从而系统将无法达到S2的现有电压设定点。此外，对于状态S0或S2，即使现有电压设定点仍在允许范围内，它也可能处于允许值范围的边缘，因此在需要时调谐电压设定点以优化给定的配方的自由度有限。

例如，继续参考图6，S0/S2的现有电压设定点为V1。当电容器抽头位置在P5时，电压设定点V1大约在允许电压设定点的允许范围600的中间。如果需要优化配方，这提供了向上或向下调整电压设定点的空间。

然而，如果状态S1的电压设定点增加并且电容器抽头位置因此改变为P4，则状态S0/S2的电压设定点的允许范围改变为允许范围602，宽泛地说，其从之前的允许范围600增加。在这个阶段，现有的S0/S2电压设定点V1仍然在允许范围602内；然而，V1现在接近电流允许范围602的底部，使得如果需要进一步降低电压设定点的自由度非常有限。这可能会给配方开发带来问题，因为用户可能会寻求以这种方式调整电压设定点，但发现他们无法这样做。

如果状态S1的电压设定点进一步增加并且电容器抽头位置因此改变为P3，则状态S0/S2的电压设定点的允许范围改变为允许范围604，宽泛地说，其从先前的允许范围602增加。这呈现出不令人满意的情况，因为现有的S0/S2电压设定点V1现在不再在电压设定点值的当前允许范围604内。换句话说，当电容器抽头位置在P3时，系统无法达到V1的现有设定点。在这种情况下，系统可以产生例如但不限于指示电压设定点在允许范围之外的错误。

因此，当状态S1的电压设定点改变并且电容器抽头位置改变时，期望调节状态S0/S2的电压设定点。例如，当电容器抽头位置改变为P4时，则希望将S0/S2电压设定点改变为V2，以便将S0/S2电压设定点保持在或接近允许范围602的中间。类似地，当电容器抽头位置更改为P3时，则希望将S0/S2电压设定点改变为V3，以便将S0/S2电压设定点保持在或接近于允许范围604的中间或中间部分。

作为意外结果发现，在电容器抽头设置的范围内，状态S0/S2的电压设定点(即在任何给定电容器抽头设置的允许范围的近似中间)产生相位调整量(由TES RF信号发生器403自动为状态S0/S2设置)，其在电容器抽头设置范围内大致恒定或相同。换言之，当电容器抽头设置响应于状态S1的电压设定点的变化而改变时，并且当导致的相位调整量与电容器抽头设置改变之前存在的相位调整量大致相同时，状态S0/S2的电压设定点将在(新)允许范围的大致中间。因此，当电容器抽头设置改变时，可以定义目标相位调整量并将其用于确定状态S0/S2的适当电压设定点。应当理解，在本说明书中，状态S0和S2已经被交替地引用，因此状态S0的目标相位调整量可以与状态S2的目标相位调整量相同或不同。

图7是概念性地示出根据本公开的实现方案的状态S0/S2的相位调整与状态S0/S2的电压设定点的关系曲线图。在所示实现方案中，曲线700示出了对于如上所述的给定电容器抽头位置，S0/S2的相位调整与状态电压设定点的函数关系。电压设定点的允许范围602由曲线700沿表示电压设定点值的水平轴的宽度示出。

沿曲线700的点706表示最大电压设定点V_Max，如前所述由状态S1的电压定义。沿曲线700的点702代表最小电压设定点V_Min，其可以基于由TES RF信号发生器403的驱动致动器导致的可能的功率阻尼量。允许的电压设定点范围602也对应于相位调整范围710。如图所示，当电压设定点被调整到对应于沿曲线700的点704d Vc(Vc是允许的电压设定点范围602的大致中心或中间)时，相位调整量为PA_T。在出人意料的结果中，当电压设定点已被调整到电压设定点的允许范围的大致中间时，已发现该相位调整量PA_T对于所有电容器抽头设置大致相同。

因此，PA_T定义目标相位调整量，该目标相位调整量可用于自动调整状态S0/S2的电压设定点，以便保持在电压设定点的允许范围的大致中间。响应于状态S1电压设定点的变化以及随之而来的电容器抽头设置的变化，调整状态S0/S2的电压设定点，直到状态S0/S2的相位调整量达到目标相位调整量或落入目标相位调整量的预定义的范围内范围(例如与PA_T相差在x度以内)。如所指出的，状态S0和S2可以具有相同或不同的目标相位调整量，每个都被配置为使各自的电压设定点能够保持在允许范围的大致中间。

在一些实现方案中，定义目标相位调整范围708，并且调整状态S0/S2的电压设定点直到状态S0/S2的相位调整量落入目标相位调整范围内。应当理解，目标相位调整范围被配置为使得对应的电压设定点范围(其导致相位调整落入目标相位调整范围内)大约在允许的电压设定点范围的中间。应理解，状态S0和S2可以具有相同或不同的目标相位调整范围。

图8概念性地示出了根据本公开的实现方案的用于将电压设定点维持在脉冲RF信号的状态的允许电压设定点的近似中间范围内的方法。在方法操作801，为脉冲RF信号的给定状态定义目标相位调整范围(或量)。目标相位调整范围被配置为当给定状态的电压设定点在允许的电压设定点的中间/中央范围内时产生的相位调整量的范围。如前所述，相位调整由TES RF信号发生器自动执行，以便对于给定状态最小化与施加到电极109的(主)RF信号的相位差/增量。因此，当电压设定点改变时，相位调整也会自动改变，以最小化相位差。因此，允许的电压设定点的范围对应于相位调整的范围，对此意外地发现，对于TES阻抗匹配系统401中的不同电容设置，由位于其允许范围中间的电压设定点产生的目标相位调整范围/量近似恒定或相同。

在方法操作803，用于给定状态，例如状态S0或状态S2，监测由TES RF信号发生器自动确定的相位调整量。在方法操作805，确定相位调整量是否在目标相位调整范围内。如果是，则该方法返回到方法操作803，以继续监测相位调整量。

如果否，则在方法操作807，调整给定状态(例如状态S0或状态S2)的电压设定点。然后，该方法返回方法操作803和805，以继续监测相位调整量，并再次确定相位调整量是否在目标相位调整范围内。应当理解，当相位调整量在目标相位调整范围内时，电压设定点将大致在当前条件的允许电压设定点的中间/中央范围内。

图9是概念性地示出根据本公开的实现方案的脉冲RF信号的各种状态的电压设定点的变化的图表。状态S1、S0和S2的电压设定点显示为边缘环上累积的RF小时数的函数。曲线901说明状态S1的电压设定点。可以看出，随着射频小时数的累积，状态S1的电压设定点周期性地增加，以补偿边缘环磨损并保持边缘区域中的等离子体鞘高度和特性。

根据本公开的方法，状态S2(由曲线903所示)和状态S0(由曲线905所示)的电压设定点也随着对状态Sl的电压设定点的逐步变化而逐步增加。如已经讨论过的，状态S0和S2的电压设定点被调整以维持每个状态的目标相位调整量或范围。

在一些实现方案中，可以经由用户界面指定目标相位调整量或范围。例如，可以有默认的目标相位调整量或范围(例如，在一些实现方案中为160到180度)，它可以由用户以预定义的增量(例如，在一些实现方案中为1到10度的增量)并在预定义的范围(例如，在某些实现方案中为120到220度的范围)内进行调整。

对于给定的配方，可以有每个配方步骤的针对脉冲RF信号的每个状态的目标相位调整。此外，可以通过用户界面编辑目标相位调整，例如通过用户界面的配方编辑器调整。当创建新配方步骤时可以提供目标阶段调整的默认值。例如，可以存在(基于经验数据的)模型，其预测每个配方步骤的目标相位调整应该是什么。用户可以有机会选择在创建每个配方步骤时使用此模型，或者用户可以输入其自己的值。

应当理解，本公开中描述的任何方法都可以实现为由控制系统120自动运行。在一些实施方案中，电容器抽头位置可以被自动优化以最小化TES系统中的反射功率，如已被描述的。

图10示出了根据一些实施方案的图2的控制系统120的示例示意图。在一些实施方案中，控制系统120被配置为用于控制在等离子体处理系统100中执行的半导体制造工艺的工艺控制器。在多种实施方案中，控制系统120包括处理器1401、存储硬件单元(HU)1403(例如存储器)、输入HU1405、输出HU 1407、输入/输出(I/O)接口1409、I/O接口1411、网络接口控制器(NIC)1413和数据通信总线1415。处理器1401、存储器HU 1403、输入HU 1405、输出HU1407、I/O接口1409、I/O接口1411和NIC 1413通过数据通信总线1415相互进行数据通信。输入HU 1405被配置为从多个外部设备接收数据通信。输入HU 1405的示例包括数据采集系统、数据采集卡等。输出HU 1407被配置为将数据传输到多个外部设备。输出HU 1407的示例是设备控制器。NIC 1413的示例包括网络接口卡、网络适配器等。I/O接口1409和1411中的每一个被定义为提供耦合到I/O接口的不同硬件单元之间的兼容性。例如，I/O接口1409可以被定义为将从输入HU 1405接收的信号转换成与数据通信总线1415兼容的形式、幅度和/或速度。此外，I/O接口1407可以被定义为将从数据通信总线1415接收的信号转换成与输出HU 1407兼容的形式、幅度和/或速度。尽管各种操作在本文中被描述为由控制系统120的处理器1401执行，但应当理解，在一些实施方案中，可以由控制系统120的多个处理器和/或由与控制系统120进行数据通信的多个计算系统的多个处理器来执行各种操作。

在一些实施方案中，控制系统120用于部分地基于感测值来控制各种晶片制造系统中的设备。例如，控制系统120可以基于感测值和其他控制参数来控制阀1417、过滤器加热器1419、晶片支撑结构加热器1421、泵1423和其他设备1425中的一个或多个。阀1417可以包括与背面气体供应系统129、工艺气体供应系统191和温度控制流体循环系统125的控制相关联的阀。控制系统120接收来自例如压力计1427、流量计1429、温度传感器1431和/或其他传感器1433(例如电压传感器、电流传感器等)的感测值。控制系统120还可用于在等离子体处理系统100中在晶片W上执行等离子体处理操作期间控制等离子体处理系统100内的处理条件。例如，控制系统120可以控制从工艺气体供应系统191供应到等离子体处理区域182的工艺气体的类型和数量。此外，控制系统120可以控制第一射频信号发生器147、第二射频信号发生器149、阻抗匹配系统143、TES射频信号发生器403和TES阻抗匹配系统401的操作。此外，控制系统120可以控制用于夹持电极112的直流电源117的操作。控制系统120还可以控制用于升降销132的升降设备133的操作和门107的操作。控制系统120还控制背面气体供应系统129和温度控制流体循环系统125的操作。控制系统120还控制悬臂组件115的竖直运动。控制系统120还控制节流构件196和泵的操作，该泵控制排放端口105处的抽吸。控制系统120还控制TES系统1000的压紧杆911的压紧控制机构913的操作。控制系统120还接收来自TES系统1000的温度探头的输入。应当理解，控制系统120被配备为提供程序化和/或手动控制等离子处理系统100内的任何功能。

在一些实施方案中，控制系统120被配置为执行计算机程序，计算机程序包括用于控制工艺时序、工艺气体输送系统温度和压差、阀位置、工艺气体混合物、工艺气体流速、背面冷却气体流速、室压力、室温度、晶片支撑结构温度(晶片温度)、RF功率电平、RF频率、RF脉冲、阻抗匹配系统143设置、悬臂组件位置、偏置功率和其他特定工艺参数的指令集。在一些实施方案中，可以采用存储在与控制系统120相关联的存储器设备上的其他计算机程序。在一些实施方案中，存在与控制系统120相关联的用户界面。用户界面包括显示器1435(例如，装置和/或工艺条件的显示屏和/或图形软件显示器)，以及用户输入设备1437，例如指点设备、键盘、触摸屏、麦克风等。

可以以许多不同的方式设计或配置用于指导控制系统120的操作的软件。用于指导控制系统120的操作以执行工艺序列中的各种晶片制造工艺的计算机程序可以用：例如，汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其他语言等任何传统的计算机可读编程语言编写。编译的目标代码或脚本由处理器1401执行以执行程序中识别的任务。控制系统120可以被编程以控制与工艺条件相关的各种工艺控制参数，所述工艺条件例如过滤器压差、工艺气体成分和流率、背面冷却气体成分和流速、温度、压力、等离子体条件(例如射频功率水平和射频频率、偏置电压、冷却气体/流体压力和室壁温度)等。可以在晶片制造工艺期间监控的传感器的示例包括但不限于质量流量控制模块、压力传感器，例如压力计1427和温度传感器1431。经适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用以控制/调整一个或多个工艺控制参数来维持所需的工艺条件。

在一些实施方案中，控制系统120是更广泛的制造控制系统的一部分。这样的制造控制系统可以包括半导体处理设备，包括用于晶片处理的处理工具、室和/或平台，和/或特定的处理部件，例如晶片基座、气流系统等。这些制造控制系统可以与电子设备集成，以用于在晶片处理之前、期间和之后控制它们的操作。控制系统120可以控制制造控制系统的各种部件或子部分。取决于晶片处理要求，控制系统120可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、背面冷却气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、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。

概括地说，控制系统120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、启用晶片处理操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以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、和/或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)的形式发送到控制系统120的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在系统100内的晶片W上执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，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。

在一些实现方案中，控制系统120可以是与等离子体处理系统100集成、耦合到系统100、以其它方式联网到系统100或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制系统120可以在晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分的“云”中，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统100的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统100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/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统100。在一些示例中，控制系统120接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要在等离子体处理系统100中执行的工艺的类型和工具的类型。因此，如上所述，控制系统120可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的等离子体处理系统100上的一个或多个集成电路，其组合以控制在等离子体处理系统100上执行的工艺。

控制系统120可以对接的示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、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系统。如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制系统120可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

本文描述的实施方案也可以结合各种计算机系统配置来实现，所述计算机系统配置包括手持硬件单元、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。这里描述的实施方案也可以结合分布式计算环境来实现，其中任务由通过网络链接的远程处理硬件单元执行。应该理解，这里描述的实施方案，特别是与控制系统120相关联的实施方案，可以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。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。在此描述的形成实施方案的一部分的任何操作都是有用的机器操作。实施方案还涉及用于执行这些操作的硬件单元或装置。该装置可以专门为专用计算机构建。当定义为专用计算机时，该计算机还可以执行不属于专用目的的部分的其他处理、程序执行或例程，同时仍能够为专用目的进行操作。在一些实施方案中，操作可以由通用计算机处理，该通用计算机由存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置。当通过网络获取数据时，该数据可能由网络(例如计算资源云)上的其他计算机处理。

在此描述的各种实施方案可以通过在非暂时性计算机可读介质上被实例化为计算机可读代码的工艺控制指令来实现。非暂态计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储硬件单元，所述数据之后可以被计算机系统读取。非暂时性计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、ROM、RAM、光盘-ROM(CD-ROM)、可记录CD(CD-R)、可重写CD(CD-RW)、磁带和其他光学和非光学数据存储硬件单元。非暂时性计算机可读介质可以包括分布在网络耦合计算机系统上的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布式方式存储和执行。

尽管前述公开内容包括为了清楚理解的目的的一些细节，但显然可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。例如，应当理解，来自本文公开内容的任何实施方案的一个或多个特征可以与本文公开的任何其他实施方案的一个或多个特征组合。因此，所呈现的实施方案被认为是说明性的而非限制性的，并且所要求保护的内容不限于本文给出的细节，而是可以在所描述的实施方案的范围和等同方案内进行修改。

Claims (24)

1.一种用于在等离子体处理系统中调谐多状态脉冲RF信号的电压设定点的方法，其包括：

将来自第一发生器的RF功率施加到ESC，来自所述第一发生器的所述RF功率定义第一多状态脉冲RF信号；

将来自第二发生器的RF功率施加到围绕所述ESC并且设置在围绕所述ESC的边缘环下方的边缘电极，来自所述第二发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第二多状态脉冲RF信号，其中对于所述第二多状态脉冲RF信号的每个状态，所述第二发生器自动引入相位调整以使相位与所述第一多状态脉冲RF信号的对应状态基本匹配；以及，

调整所述第二多状态脉冲RF信号的所述第二状态的电压设定点以将所述相位调整调谐到目标相位调整设置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标相位调整设置是通过用户界面获取的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标相位调整设置是基于模型计算的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标相位调整设置定义预定义的相位调整量，将来自所述第二发生器的所述RF功率的相位调整所述预定义的相位调整量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述电压设定点以调谐所述相位调整包括对所述电压设定点执行逐步调整直到所述相位调整已经达到所述目标相位调整设置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述逐步调整基于与所述第二多状态脉冲RF信号的所述第一状态相关联的指定电压设定点。

7.根据权利要求1所述的方法，其中当所述相位调整达到所述目标相位调整设置或者所述相位调整在所述目标相位调整设置的预定义的范围内时，将所述相位调整调谐到所述目标相位调整设置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述电压设定点以将所述相位调整调谐到所述目标相位调整设置使得所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分。

9.根据权利要求6所述的方法，其中对于匹配电路的电容变化，有助于所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分的所述目标相位调整设置保持基本相同，其中来自所述第二发生器的所述RF功率通过所述匹配电路被施加到所述边缘电极。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述匹配电路的所述电容变化响应于所述第二多状态脉冲RF信号的所述第一状态的电压设定点的变化。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一状态的所述电压设定点的变化是基于所述边缘环的使用量产生的。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述边缘环的使用量被定义为所述边缘环的RF暴露时间量。

13.一种用于在等离子体处理系统中调谐多状态脉冲RF信号的电压设定点的方法，其包括：

将来自第一发生器的RF功率施加到ESC，来自所述第一发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第一脉冲RF信号；

将来自第二发生器的RF功率施加到围绕所述ESC并且设置在围绕所述ESC的边缘环下方的边缘电极，来自所述第二发生器的所述RF功率定义具有第一状态和第二状态的第二脉冲RF信号，其中所述第二发生器自动引入第一相位调整以使所述第二脉冲RF信号的所述第一状态与所述第一脉冲RF信号的所述第一状态的相位基本匹配，并且其中所述第二发生器自动引入第二相位调整以使所述第二脉冲RF信号的所述第二状态与所述第一脉冲RF信号的所述第二状态的相位基本匹配，所述第二相位调整被调谐到所述目标相位调整设置；以及，

响应于检测到所述第二相位调整偏离所述目标相位调整设置的变化，调整所述第二脉冲RF信号的所述第二状态的电压设定点以使所述第二相位调整返回到所述目标相位调整设置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标相位调整设置是通过用户界面获取的。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标相位调整设置是基于模型计算的。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标相位调整设置定义预定义的相位调整量，将所述第二脉冲RF信号的所述第二状态的所述相位调整所述预定义的相位调整量。

17.根据权利要求13所述的方法，其中调整所述电压设定点以返回所述第二相位调整包括对所述电压设定点执行逐步调整直到所述第二相位调整已经达到所述目标相位调整设置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述逐步调整基于与所述第一状态相关联的指定电压设定点。

19.根据权利要求13所述的方法，其中当所述第二相位调整达到所述目标相位调整设置或者所述第二相位调整在所述目标相位调整设置的预定义的范围内时，使所述第二相位调整返回到所述目标相位调整设置。

20.根据权利要求13所述的方法，其中调整所述电压设定点以使所述相位调整返回到所述目标相位调整设置使得所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分。

21.根据权利要求20所述的方法，其中对于匹配电路的电容变化，有助于所述电压设定点处于所述电压设定点的允许范围的中间部分的所述目标相位调整设置保持基本相同，其中来自所述第二发生器的所述RF功率通过所述匹配电路被施加到所述边缘电极。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述匹配电路的所述电容变化响应于所述第二脉冲RF信号的所述第一状态的电压设定点的变化。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二脉冲RF信号的所述第一状态的所述电压设定点的变化是基于所述边缘环的使用量产生的。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述边缘环的使用量被定义为所述边缘环的RF暴露时间量。

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