TW202341818A - 阻抗匹配網路控制的重調諧 - Google Patents

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Abstract

物理氣相沉積系統可包括裝配以經由RF匹配網路來將AC處理訊號傳送到物理氣相沉積室之RF產生器。RF匹配網路的控制器接收DC量值與相位誤差訊號且響應於DC量值與相位誤差訊號而改變RF匹配網路的阻抗。匹配網路操作在第一模式而直到調諧死區被確定。一旦調諧死區被確定，匹配網路操作在另外模式而直到網路被調諧。控制器使用量值與相位誤差的複合值以驅動可變調諧與負載電容器。在一些情形，調和模式(代表同時多個調諧演算法)可實施為加權跨越本來是多個模式者之單一模式，且因此使用加權的調和模式來調諧網路。

Description

阻抗匹配網路控制的重調諧
本申請案與阻抗匹配網路控制的重調諧有關。 ［相關申請案之交互參照］
本申請案是在西元2020年5月29日所提出的美國申請案序號第16,768,224號之部分接續案，其主張對於在西元2018年11月29日所提出的PCT/US2018/062951之優先權，其主張對於在西元2017年11月29日所提出的美國臨時申請案第62/592,319號之優先權，各者的內容是在並未與本揭露內容相悖的程度以參照方式被納入本文。所有合用的權利均被主張，包括優先權的權利。
晶片製造業者與工具製造業者使用裝填氣體與射頻(RF, radio frequency)波來使氣體放電以產生電漿。舉例來說，物理氣相沉積(PVD, physical vapor deposition)系統被使用以將目標材料的薄層沉積到基板上。PVD系統概括包括將訊號傳送到沉積室之RF產生器。具有可變阻抗之RF匹配概括位在RF產生器與室之間。RF波從RF產生器被送來通過纜線、透過匹配網路、且然後到電漿室。匹配網路之目的是使得所述室與RF匹配設定到特定阻抗，諸如50歐姆。RF匹配可被調諧，即：阻抗可被改變，使得RF匹配的阻抗為沉積室的阻抗之共軛複數。調諧RF匹配降低從所述室的反射功率，因而提高從RF產生器所轉移到室且成為電漿沉積處理的功率。
然而，習用的RF匹配遭遇有關死區的問題，亦稱作為喪失條件。有時，匹配網路無法成功確定調諧點。在上述情形，調諧電容器可能移動到上限/下限且停留在卡住位置(柵欄現象(railing))，或保持振盪在某個位置附近(振盪)。因此，需要克服習用系統的缺失之改良式RF匹配。
本揭露內容在當連同伴隨圖式來解讀時而從以下詳細說明為最佳理解。強調的是，根據在產業中的標準實務，種種特徵並未依比例來繪製。實際上，種種特徵的尺度可能為了論述清楚而任意增大或縮小。
本申請案之一具體實例係關於一種用於調諧阻抗匹配網路之方法，其包含：接收RF輸入訊號；確定所述RF輸入訊號的電流值、所述RF輸入訊號的電壓值、與在所述RF輸入訊號的所述電流值和所述電壓值之間的相位值；確定相位誤差值與量值誤差值；使用二個或多個模式來實行所述阻抗匹配網路的調諧以對所述阻抗匹配網路進行調諧，所述調諧包含：實行第一調諧模式，其包含：基於所述量值誤差值而調整第一可變電容器的位置；及基於所述相位誤差值而調整第二可變電容器的位置；及確定是否已經出現死區；若在所述第一調諧模式已經出現所述死區，則實行第二調諧模式，其包含：基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第一複合值而調整所述第一可變電容器的所述位置；及基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第二複合值而調整所述第二可變電容器的所述位置；及確定所述阻抗匹配網路是否已經達到調諧狀態；且若所述阻抗匹配網路已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
本申請案之另一具體實例係關於一種匹配網路系統，其包含：輸入感測器；控制器，其耦接到所述輸入感測器；第一馬達，其耦接到所述控制器，所述第一馬達被耦接到可變負載電容器；第二馬達，其耦接到所述控制器，所述第二馬達被耦接到可變調諧電容器；其中所述輸入感測器被裝配以確定輸入訊號的電流值、所述輸入訊號的電壓值、與在所述電流值和所述電壓值之間的相位值；其中所述控制器被裝配以：確定相位誤差值與量值誤差值；使用二個或多個模式來實行所述可變負載電容器與所述可變調諧電容器的調諧以對所述匹配網路系統進行調諧，所述調諧包含：實行第一調諧模式，其包含：基於所述量值誤差值而調整所述可變調諧電容器的位置；基於所述相位誤差值而調整所述可變負載電容器的位置；及確定是否已經出現死區；若在所述第一調諧模式已經出現所述死區，則實行第二調諧模式，其包含：基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第一複合值而調整所述可變調諧電容器的所述位置；及基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第二複合值而調整所述可變負載電容器的所述位置；及確定所述匹配網路系統是否已經達到調諧狀態；且若所述匹配網路系統已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
本揭露內容的實施例可提出一種用於調諧阻抗匹配網路之方法。當接收RF輸入訊號時，電流值、電壓值、與相位值基於RF輸入訊號來確定。相位誤差值與量值誤差值基於輸入訊號值來確定。匹配網路使用二或多個調諧模式來實行調諧。在第一調諧模式，第一可變電容器的位置基於量值誤差值而調整，且第二可變電容器基於相位誤差值而調整。匹配網路確定是否已經出現死區。若在第一調諧模式已經出現死區，則第二調諧模式被實行以將所述網路移出調諧誤差。在第二調諧模式，第一可變電容器的位置基於量值誤差值與相位誤差值之第一複合值而改變，且第二可變電容器的位置基於量值誤差值與相位誤差值之第二複合值而改變。匹配網路確定所述匹配網路是否已經達到調諧狀態，且若匹配網路已經達到調諧狀態，則匹配網路切換回到第一調諧模式。匹配網路維持在第一調諧模式而直到確定已經出現另一個死區，且然後切換到第二調諧模式以將網路移出所述死區。
本揭露內容的實施例可進而提出一種匹配網路系統，其包括耦接到控制器之輸入感測器。輸入感測器被裝配以確定到所述輸入感測器的接收RF輸入訊號的電流值、電壓值、與在電流值和電壓值之間的相位值。第一馬達被耦接到控制器，且第一馬達被耦接到可變負載電容器。第二馬達被耦接到控制器，且第二馬達被耦接到可變調諧電容器。控制器被裝配以確定相位誤差值與量值誤差值。控制器使用二個或多個模式來實行負載電容器與調諧電容器的調諧以調諧所述匹配網路系統。在第一調諧模式，控制器將訊號送出到第一馬達，基於相位誤差值而調整負載電容器的位置。在此第一調諧模式，控制器將訊號送出到第二馬達，基於量值誤差而調整調諧電容器的位置。控制器確定在匹配網路是否已經出現死區。若在第一調諧模式已經出現死區，則控制器實行第二調諧模式。在第二調諧模式，調諧電容器的位置是基於量值誤差值與相位誤差值之第一複合值。此外，負載電容器的位置是基於量值誤差值與相位誤差值之第二複合值。匹配網路系統確定所述匹配系統是否已經達到調諧狀態，且若匹配網路已經達到調諧狀態，則實行第一調諧模式。匹配網路維持在第一調諧模式而直到確定已經出現另一個死區，且然後切換到第二調諧模式以將網路移出所述死區。
以下所主張標的之說明實例將作揭示。為了清楚起見，並非實際實施的所有特徵均在此說明書中被描述。將理解的是，在任何所述實際實施開發中，諸多特定實施的決策可作成以達成開發者的特定目的，諸如關於系統相關與商業相關的限制之符合性，其將因不同實施而變化。甚者，將理解的是，即使複雜且耗時，上述開發努力將是針對於一般技藝人士在具有此揭露內容的裨益下所進行的例行事務。
再者，如本文所使用，冠詞“一”意圖具有其在專利技術的通常意義，即：“一個或多個”。在此，當應用到某個值之術語“大約”概括意指在用以產生所述值之設備的容許度範圍內，或在一些實例中，意指加或減10%，或加或減5%，或加或減1%，除非另為明確指出。再者，在此，如本文所使用的術語“實質”意指大多數、或幾乎全部、或全部、或具有例如大約51%到大約100%之範圍的量。甚者，本文的實例意圖僅為說明性且為了論述目的而並非作為限制所呈現。
圖1說明此揭露內容的一種示範物理氣相沉積(PVD)系統100。PVD系統100可包括具有本體112與蓋或頂板114之室110。磁鐵組件116可被配置在蓋114的外側上。在至少一個實施例中，磁鐵組件116可為配置在其由馬達所旋轉於每秒大約0.1轉與每秒大約10轉之間的板上的永久磁鐵。舉例來說，磁鐵組件116可能以每秒大約1轉而朝逆時針方向旋轉。
目標118被概括定位在蓋114的內側而概括在磁鐵組件116的對面。在至少一個實施例中，目標118可至少部分由(但不受限於)諸如硼化物、碳化物、氟化物、氧化物、矽化物、硒化物、硫化物、碲化物、貴金屬、合金、介金屬、或類似者的元素所構成。舉例來說，目標118可由銅(Cu)、矽(Si)、金(Au)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(N)、鋁(Al)、其組合、或類似者所構成。
台座120可被配置在室110且裝配以支撐基板122。在至少一個實施例中，台座120包括裝配以將基板122支承到台座120之夾具。適合的夾具可包括機械夾具、真空夾具、靜電夾具(E-夾具)、或類似者。機械夾具包括一個或多個夾子以將基板122支承到台座120。真空夾具包括耦接到真空源之真空孔隙以將基板122支承到台座120。E-夾具仰賴於由電極所產生的靜電壓力以將基板122支承到台座120。在至少一個實施例中，台座120可為或包括由DC電源供應器124所供電的E-夾具。
屏蔽126可至少部分圍繞台座120與基板122且為電氣接地，例如：藉由實際附接到室本體112。屏蔽126被概括裝配以接收其在PVD處理期間將通常沉積在室110的內壁上之沉積粒子。
氣體供應器128可被耦接到室110且裝配以將處理氣體的控制流量引入到室110。在至少一個實施例中，引入到室110的處理氣體可包括氬(Ar)、氮氣(N 2)、氫氣(H 2)、氦(He)、氙(Xe)、其組合、或類似者。
真空泵130可被耦接到室110且裝配以維持在室110之期望的次氣壓或真空程度。在至少一個實施例中，真空泵130可在沉積處理期間維持在室110之中的大約1毫托(millitorr)與大約100毫托之間的壓力。
第一射頻(RF)產生器140可被裝配以將頻率F1的AC處理訊號141供應到室110。在至少一個實施例中，F1可在大約30 Hz與大約300 MHz之間。舉例來說，F1可在大約30 MHz與大約162 MHz之間。第一RF匹配系統142可被耦接到RF產生器140且裝配以減小出自負載(即：室110)的反射功率，因而增加從RF產生器140所轉移到室110的功率。RF匹配系統142可為或包括具有可變阻抗之RF匹配網路144。當RF匹配網路144的阻抗被調整以等於或接近室110的阻抗的共軛複數時，經由RF匹配網路144從第一RF產生器140到室110的功率轉移為最大化。在至少一個示範實施例中，當RF匹配網路144的阻抗達到室110的阻抗的共軛複數時，RF產生器140將在RF匹配網路144的輸入看到約50歐姆的阻抗。
在至少一個實施例中，偵測器電路146可被耦接到RF匹配系統142或配置在RF匹配系統142之內。偵測器電路146可被裝配以偵測或感測出自RF產生器140的處理訊號141且產生量值誤差訊號與相位誤差訊號。
匹配控制器148可被耦接到RF匹配網路144與偵測器電路146。在至少一個實施例中，匹配控制器148可被耦接到RF匹配系統142或為RF匹配系統142的部分者。在另一個實施例中，匹配控制器148可被耦接到整體系統控制器180或為整體系統控制器180的部分者。匹配控制器148可被裝配以響應於出自偵測器電路146的量值與相位誤差訊號來調整RF匹配網路144的阻抗以減小出自室110的反射功率。
DC產生器150可將DC訊號151供應到室110。DC濾波器152可被耦接到DC產生器150且裝配以阻斷或防止出自RF產生器140的處理訊號141與對應諧波到達且損壞DC產生器150。
第二RF產生器160可被裝配以將頻率F2的AC訊號供應到台座120。在至少一個實施例中，出自第二RF產生器160的訊號可被使用以加偏壓於室110及/或台座120。第二RF匹配系統162可被耦接到第二RF產生器160且接收出自第二RF產生器160的訊號。第二RF匹配系統162可為相同於第一RF匹配系統142，例如：雙輸入匹配，或可能為不同，如所期望。
在至少一個實施例中，第三RF產生器170可被裝配以將頻率F3的訊號供應到台座120。在至少一個實施例中，第二RF產生器160與第三RF產生器170可被耦接到單一個RF匹配系統162。在另一個實施例中，第三RF產生器170可被耦接到第三RF匹配系統172。第三RF匹配系統172可為相同於第一及/或第二RF匹配系統142、162，或可能為不同，如所期望。雖然未顯示，一個或多個附加的RF產生器與對應RF匹配可被實施在PVD系統100。
系統控制器180可被耦接到氣體供應器128、真空泵130、RF產生器140、160、170、與DC產生器150之一者或多者。在至少一個實施例中，系統控制器180亦可被耦接到RF匹配系統142、162、172之一者或多者。系統控制器180可被裝配以控制所耦接到其的各個構件之種種功能。舉例來說，系統控制器180可被裝配以控制經由氣體供應器128所引入到室110的氣體的速率。系統控制器180可被裝配以真空泵130來調整在室110之內的壓力。系統控制器180可被裝配以調整出自RF產生器140、160、170、及/或DC產生器150的訊號。在至少一個實施例中，系統控制器180可被裝配以調整RF匹配系統142、162、172的阻抗。
圖2說明此揭露內容的一種示範匹配網路200。在匹配網路200的輸入點202具有感測器。所述感測器可被耦接到偵測器電路146、或到RF產生器140。輸入感測器202測量在輸入點202之輸入RF訊號的電流、電壓與相位。
輸入感測器204被耦接到控制器228，諸如電腦或處理器。控制器228接收出自輸入感測器204的相位與量值訊號。控制器228被耦接到第一馬達214以及到第二馬達216。控制器228以及第一與第二馬達214、216位在控制隔間224之內。如以下所進一步描述，控制器228操作第一與第二馬達214、216。控制器228將訊號220送出到其運作耦接到可變負載電容器(C1) 206之第一馬達214，因而調整負載電容器206的位置設定。同理，控制器228將訊號222送出到其運作耦接到可變調諧電容器(C2) 208之第二馬達216，因而調整調諧電容器208的位置設定。負載電容器206與調諧電容器208位在RF隔間218之內。調諧電容器208被串聯耦接到電感器L1 210，其被耦接到RF輸出212。
輸入感測器204測量電流、電壓以及在電壓和電流之間的相位。基於這三個訊號，控制器確定在目前負載與目標狀態負載之間的差異，例如：50歐姆的目標負載。
控制器228被裝配以接收DC量值與相位誤差訊號且響應於所述DC量值與相位誤差訊號來改變RF匹配網路200的阻抗。匹配網路200操作在第一模式而直到確定調諧死區。一旦確定調諧死區，匹配網路200操作在另外模式而直到匹配網路200被調諧。控制器228使用量值與相位誤差的複合值以驅動調諧電容器208與負載電容器206。
控制器228確定其稱作為量值誤差的量值差異。此外，控制器228確定其稱作為相位誤差的相位差異。控制器228使用為量值誤差與相位差異以控制可變負載與調諧電容器206與208。典型而言，匹配網路將具有二個可變電容器，但可被裝配有三個或更多個可變電容器。
控制器228可實行一個或多個模組、程式或指令以確定量值誤差與相位誤差、且用以指導第一與第二馬達214、216來定位可變負載與調諧電容器206與208。所述模組、程式或指令可被儲存在韌體、或其他儲存媒體中。在一個實施例中，控制器操作在第一、第二與第三調諧模式。此外，n個模式可針對於匹配網路的特定應用來實行。
圖3說明根據所述一個或多個實施例之用於改變RF匹配網路的阻抗之一種示範方法300。如在310，方法300開始，且匹配網路操作在第一模式而基於量值誤差或相位誤差來個別實行可變電容器之調諧320。控制器確定330匹配網路是否在死區(例如：在柵欄現象或振盪的狀態)。在340，若匹配網路不在死區，則控制器繼續操作在模式1。若匹配網路被確定為在死區，則控制器將操作切換到第二模式。
匹配網路操作在第二模式且基於複合的量值誤差與相位誤差值來實行可變電容器之調諧350。控制器確定360匹配網路是否在死區。在370，若匹配網路不在死區，則控制器將操作切換回到模式1。若匹配網路被確定為在死區，則控制器將操作切換到第三模式。
匹配網路操作在第三模式且基於複合的量值誤差與相位誤差值來實行可變電容器之調諧380。控制器確定390匹配網路是否在死區。在395，若匹配網路不在死區，則控制器將操作切換回到模式1。若匹配網路被確定為在死區，匹配網路可切換到另外n個模式來試圖將調諧網路踢出死區。若網路不再在死區，控制器將接著恢復回到模式1。
如上所論述，控制器228操作在第一模式、或正常操作模式，其中控制器定位可變負載與調諧電容器206與208。控制器228操作在此第一模式以調諧匹配網路200來將反射功率降低到儘可能接近於零千瓦。在此第一模式，調諧處理為適用於大部分的調諧區域。可變負載與調諧電容器206與208被設定到初始位置，舉例來說，可變負載與調諧電容器206與208二者均設定在其位置範圍的50%。控制器228使用相位誤差與量值誤差以引導可變負載與調諧電容器206與208接著到期望目標位置。在此第一模式，控制器228使用一個訊號，相位誤差或量值誤差，以控制可變負載與調諧電容器206與208的一者，C1或C2。
使用這二個訊號的量值與二個訊號的極性，控制器228確定可變負載與調諧電容器206與208調諧多快或調諧的速率、以及可變負載與調諧電容器206與208以哪個方向調諧。舉例來說，誤差愈高，電容器可調諧的速率愈高，直到預定最大極限。在一個實施例中，若誤差為負，電容被降低。且若誤差為正，電容被提高。極性通常將電容器驅動到正確位置。針對於一些情況，在某個特定轉角，控制器228可能朝不正確方向而驅動任一個可變電容器206、208，其可能導致失去調諧狀態，且引起柵欄現象或振盪。在這些情況，可變電容器206、208的一者很可能設定在電容器的極高或極低位置極限。從那以後，訊號保持將可變電容器206、208驅動到無法恢復的相反方向。
在一些情況，可變負載與調諧電容器206、208的一者可能停止在某個位置一段時間期間且接著在此位置附近振盪。若此發生，同時反射功率可能仍然為高，則將被視為死區。通常，匹配網路200不會確定死區之出現，直到其發生。
如上所論述，控制器228通常操作在第一模式、或用於正規調諧的正常操作模式。舉例來說，正相位誤差控制C2 (調諧電容器208)且正量值誤差控制C1 (負載電容器206)。控制器228監測及確定當操作在第一模式時是否發生調諧失效(例如：柵欄現象或振盪是否正在發生)。舉例來說，當可變電容器206、208之一者在到達特定目標負載之前而停止移動時，控制器228可確定調諧失效或死區。在正規調諧情況，所述電容器將移動直到到達目標負載。若當操作在第一模式時而確定調諧失效，則控制器228切換到第二模式以進行調諧。
舉例來說，在第一模式，控制器228個別調整C1與C2。可能的是，C1可被驅動到0%的最小位置且C2進行到100%的最大位置。進入訊號保持驅動C2向上，且進入訊號保持驅動C1向下。在此情形，可變負載以及調諧電容器206與208將停留在其位置。控制器將評估此狀態且確定所述匹配網路在死區。
下式描述第一模式的實施例之應用：
a1*Phase_error+b1*Mag_error控制負載電容器(C1)；
c1*Phase_error+d1*Mag_error控制調諧電容器(C2)。
其中a1=1，b1=0，c1=0，d1=1。在此第一模式，僅有相位誤差值驅動負載電容器206，且僅有量值誤差值驅動調諧電容器208。
在第二模式，控制器228可混合相位誤差與量值誤差的百分比以產生新訊號，然後使用二個新訊號來調整C1與C2。控制器228可基於量值誤差值與相位誤差值之第一複合值而調整調諧電容器208，且基於量值誤差值與相位誤差值之第二複合值而調整負載電容器206。下式描述第二模式的實施例之應用：
a2*Phase_error+b2*Mag_error控制負載電容器(C1)；
c2*Phase_error+d2*Mag_error控制調諧電容器(C2)。
在第二模式，a2、b2、c2、d2是預定實數係數值(正或負)以針對於變動負載範圍而使調諧最佳化。舉例來說，a2=1，b2=0，c2=0，d2=−1。在此實例中，係數值是整數值。因此，若負載落入負載範圍，第二模式將驅動所述網路離開死區，且找到調諧點。基於相位誤差與量值誤差以及所應用的係數值，可能存有將匹配網路帶離開死區的係數之一個或多個組合。
在一些實施例中，在模式2、3與其他n模式，係數值可為分數與整數值之組合，諸如：0.6*Phase_error-0.4*Mag_error控制調諧電容器(C1)，且1*Phase_error-0*Mag_error控制負載電容器(C2)。換言之，a2=0.6，b2=−0.4，c2=1，d2=0。
在第二模式，控制器228基於值a2乘以相位誤差加上值b2乘以量值誤差而調整負載電容器206。控制器228基於值c2乘以相位誤差加上值d2乘以量值誤差而調整調諧電容器208。控制器228調整調諧且確定反射功率值是否在預定範圍內。
一旦在第二模式建立成功調諧，控制器228切換回到第一模式且控制器228操作在第一模式而直到確定另一個調諧失效。若另一個調諧失效是當操作在第二模式時而確定，則控制器228切換到第三模式。
在第三模式，控制器228可混合相位誤差與量值誤差的百分比以產生新訊號，然後使用二個新訊號來調整C1與C2。控制器228可基於量值誤差值與相位誤差值之第一複合值而調整調諧電容器206，且基於量值誤差值與相位誤差值之第二複合值而調整負載電容器206。下式描述第三模式的實施例之應用：
a3*Phase_error+b3*Mag_error控制負載電容器(C1)；
c3*Phase_error+d3*Mag_error控制調諧電容器(C2)。
在第三模式，a3、b3、c3、d3是預定實數係數值(正或負)以針對於某個負載範圍而使調諧最佳化。因此，若負載落入負載範圍，第三模式將驅動所述網路離開死區，且找到調諧點。基於相位誤差與量值誤差以及所應用的係數值，可能存有將匹配網路帶離開死區的係數值之一個或多個組合。
在第三模式，控制器228基於值a3乘以相位誤差加上值b3乘以量值誤差而調整負載電容器206。控制器228基於值c3乘以相位誤差加上值d3乘以量值誤差而調整調諧電容器208。控制器228調整調諧且確定反射功率值是否在預定範圍內。
一旦在第三模式建立成功調諧，控制器228切換回到第一模式且控制器228操作在第一模式而直到確定另一個調諧失效。若另一個調諧失效是當操作在第三模式時而確定，則控制器228切換到成功的n模式。
調和 (blended) 模式
如上所論述，在模式之間的切換概括指稱當和目前模式有關聯的演算法似乎不再為最佳時而切換所使用之調諧演算法的型式。舉例來說，對於目前演算法的死區已經到達且因此改變演算法(例如：切換到不同模式)將允許進行調諧而遠離目前的死區。
在替代實施例中，並不是從一種模式改變到另一種模式來應用不同演算法，調和模式的概念可被引入。在調和模式的實施中，就其本身而言為並無在模式之間的切換，由於出自不同可用模式(以上論述)的多個演算法可被同時應用且各個演算法對於調諧操作的效應可被加權。即，出自第一模式的演算法可具有50%效應且出自將為模式2與3的演算法將各具有25%效應。因此，調和模式的概念，其中不同模式被同時使用為具有不同(且可調整)的加權因數。
調和模式代表針對於用於自動RF阻抗匹配網路的相位誤差與量值誤差調諧演算法之以上揭示技術的變化。調和模式可試圖減輕失敗以收斂於調諧點。如上所論述，此失敗的操作空間被俗稱為“死區”。操作時，一旦偵測到匹配調諧功能已經進入死區，用於整體調諧演算法的調和模式技術連續改變對於第二調諧模式的複合誤差訊號與第一調諧模式的未變更誤差訊號被使用在單一個調和模式內的程度。即，第一模式調諧技術的加權部分是和第二模式調諧技術的對應加權部分被同時使用。如上所述，加權可隨時間而變化，俾使有時當第二模式調諧技術為影響較小時(加權為小於50%)，第一模式調諧技術將為影響較大(加權為大於50%)。加權可跨越從0% (毫無影響)到100% (完全控制)的任一點且任何數目個模式可在既定時間被加權調和。概括而言，加權的總和應等於諸如1的整數(以反映100%)。
為了實施調和模式，在一個實例中，附加比例因數被納入到公式中，隨著匹配收斂在其調諧點而移除複合誤差訊號的影響。此附加比例因數本質為正比於匹配的反射係數，伽瑪(gamma)。現在僅有一個“調和”調諧模式，其中驅動電容器移動的誤差訊號在當反射係數為高時而幾乎完全為(例如：加重加權朝向)第二調諧模式，且當反射係數為低時而幾乎完全為第一調諧模式。針對於此實例的等式如下：
調和二個調諧模式–調整加權因數(gamma，其為反射係數)，舉例而言：
X1 error = (1-gamma)*a1*Mag + gamma*a2*Phase
X2 error = (1-gamma)*a3*Phase + gamma*a4*Mag
除了藉由使用如上所示的加權因數之縮放比例，還可能有應用到X1與X2的誤差訊號之條件陳述。此技術可因為其簡單與效率而更有效率實行於L型匹配網路(雖然其可被應用到任何型式的匹配網路)。此實例被使用，因為L型匹配網路傾向在其調諧範圍的一個特定區域具有死區，其中在匹配輸入之電壓與電流的相位與量值的極性為在流出匹配輸出之電壓與電流的相反。然而，其他拓撲型態將具有在不同區域的死區。條件陳述之使用考慮到彈性以對付在種種網路拓撲中的死區而使得不合意的效應為最小，諸如產生死區或延長調諧軌跡。使用條件陳述之一個實例如下：
若Mag ＜0，X1 error = a1*Mag + gamma*a2*Phase
否則，X1 error = a1*Mag
針對於用於a3、b3、c3、d3的a2、b2、c2、與d2之預定係數值可用表格形式、資料庫、或其他方式被儲存在資料儲存裝置或記憶體。此外，係數值可透過使用者介面、或命令行功能或工具而手動輸入。預定係數值可為整數、或諸如0.5、1.5、等等的分數之任何組合。
特定係數值可和特定室的特徵有關聯。舉例來說，係數值可針對於不同室配置為預定且儲存在記憶體以供調諧模式使用。在一個實施例中，九種室配置的模型可和關聯係數值被儲存在記憶體：1)高電阻/高電抗，2)高電阻/中電抗，3)高電阻/低電抗，4)中電阻/高電抗，5)中電阻/中電抗，6)中電阻/低電抗，7)低電阻/高電抗，8)低電阻/中電抗，以及9)低電阻/低電抗。
圖4說明示範的表格(表1)，其描述針對於變化的電阻與電抗條件之相位與量值電容器控制組合的組合。舉例來說，參考第一列，在標題相位(Phase) C2+與量值(Mag) C1+之下，行“Zi”識別電阻與電抗。行“調諧(Tuned)”識別網路是否調諧，且行“時間(Time)”描述要調諧的時間量。最後，行“圖表(Chart)”意指在圖5、圖6與圖7所繪的對應曲線圖。
在圖4所述之表1的列1，作為控制組合的一者，相位為C2+，且量值為C1+。在行Zi，值“20-j40”意指高電阻(其為20)、與高電抗(其為−40)。在此實例中，網路並未調諧。“時間”不適用在此例中。這些調諧參數的結果被描繪在圖5所引用的圖表502。
在圖4所述之表1的列4，作為控制組合的一者，相位為C2+，且量值為C1+。在行Zi，值“5-j40”意指中電阻(其為5)、與高電抗(其為−40)。在此實例中，網路以1.5秒的調諧時間所調諧。這些調諧參數的結果被描繪在圖6所引用的圖表602。
在圖4所述之表1的列10，作為控制組合的一者，相位為C1+，且量值為C2-。在行Zi，值“20-j40”意指高電阻(其為20)、與高電抗(其為−40)。在此實例中，網路以2.8秒的調諧時間所調諧。這些調諧參數的結果被描繪在圖5所引用的圖表504。
在圖4所述之表1的列18，作為控制組合的一者，相位為C1+，且量值為C2-。在行Zi，值“0.5+j40”意指低電阻(其為0.5)、與高電抗(其為40)。在此實例中，網路以3.5秒的調諧時間所調諧。這些調諧參數的結果被描繪在圖7所引用的圖表710。
參考圖5-圖7，各個圖表502、504、506、508、510、512、602、604、606、608、610、612、702、704、706、708、710與712描繪針對於負載電容器(C1) 206與調諧電容器(C2) 208的位置設定、以及針對於電容器位置設定各者在一段時間期間的反射功率。可允許的電容器位置設定範圍為從0%到100%。位置設定愈高，電容器的電容愈高。負載電容器與調諧電容器的位置調整影響自負載的反射功率。在圖表中，反射功率是以千瓦來顯示。各個圖表以毫秒來描繪時間。調諧所述匹配網路之期望目的是驅使反射功率儘可能接近於零千瓦。
在各個實例中，負載電容器(C1)與調諧電容器(C2)初始為設定到其位置範圍的50%。
在圖表502、506、510、602、606、610、702、706、與710所繪的實例中，負載電容器(C1)與調諧電容器(C2)二者初始為朝相同方向而隨著時間被重新定位。在這些實例中，控制器228基於相位誤差而調整調諧電容器(C2)，且控制器228基於量值誤差而調整負載電容器(C1)。
在圖表504、508、512、604、608、612、704、708與712所繪的實例中，負載電容器與調諧電容器初始為朝相反方向而隨著時間被重新定位。在這些實例中，控制器228基於相位誤差而調整負載電容器(C1)，且控制器228基於量值誤差而調整調諧電容器(C2)。
要瞭解的是，上述的揭露內容描述用於實施本發明的不同特徵、結構、或功能之數個示範實施例。構件、配置、與裝配之示範實施例被描述如上以簡化本揭露內容；然而，這些示範實施例僅作為實例被提出且無意限制本發明的範疇。此外，本揭露內容可在種種示範實施例且在本文所提供的圖中重複參考標號及/或文字。此重複是為了簡明且其本身並未指定在種種示範實施例及/或在種種圖式所論述的配置之間的關係。甚者，第一特徵之形成在隨後說明的第二特徵上可包括其中第一與第二特徵為直接接觸而形成之實施例，且亦可包括其中另外的特徵可插入第一與第二特徵而形成之實施例，俾使第一與第二特徵可為未直接接觸。最後，在未脫離本揭露內容的範疇之情況下，上述的示範實施例可用任何組合方式來結合，即：出自一個示範實施例的任何元件可被用在任何其他示範實施例中。
此外，某些術語被使用在先前說明與申請專利範圍中以指稱特定構件。如熟習此技術人士所將理解，種種實體可由不同名稱來指稱相同構件，且如此，用於本文所述的元件之命名規約並無意限制本發明的範疇，除非本文另有明確界定。再者，本文使用的命名規約並無意區別其名稱而非功能不同的構件。此外，在先前論述與申請專利範圍中，術語“包括”與“包含”以開放式的方式來使用，且因此應被解讀以意指“包括而不限於”。在此揭露內容中的所有數值可為精確或近似值，除非另為明確陳述。是以，此揭露內容的種種實施例可在未脫離意圖範疇的情況下而偏離本文所揭示的數字、值、與範圍。再者，如在申請專利範圍或說明書所使用，術語“或”為意圖以涵蓋除外與統括的情形二者，即：“A或B”為意圖以同義於“A與B的至少一者”，除非本文另為明確指明。
概括而言，如本文所使用的術語“模組”指稱實施在硬體或韌體的邏輯、或軟體指令集，可能具有進入與退出點，用諸如例如Java、Lua、C或C++的程式設計語言來撰寫。軟體模組可被編譯及連結成為可執行程式，安裝在動態連結程式庫中，或可用諸如例如BASIC、Perl、或Python的解譯程式設計語言來撰寫。將被理解的是，軟體模組可從其他模組或從其本身為可呼叫，且/或響應於偵測到的事件或中斷而可被引用。裝配用於執行在計算裝置上的軟體模組可被提供在電腦可讀取媒體，諸如光碟、數位視訊光碟、隨身碟、或任何其他有形媒體。上述軟體碼可部分或完整儲存在執行電腦裝置的記憶體裝置上。軟體指令可被嵌入在諸如EPROM的韌體。將進而理解的是，硬體模組可由諸如閘道器與正反器之經連接的邏輯單元所構成，且/或可由諸如可程式閘陣列或處理器之可程式單元所構成。本文所述的模組較佳實施為軟體模組，但可用硬體或韌體來代表。概括而言，本文所述的模組指稱其可不管實際組織或儲存而結合其他模組或分割成為子模組之邏輯模組。電子資料源可包括資料庫、依電性/非依電性記憶體、與其保持資訊的任何記憶體系統或子系統。
在本文所述及/或在隨附圖式所描繪的流程圖之任何處理描述、元件、或方塊應被瞭解為潛在代表其包括用於實施在處理中的特定邏輯功能或步驟的一個或多個可執行指令之碼的模組、區段、或部分者。替代實施被包括在本文所述的實施例之範疇內，其中，元件或功能可能被刪除，不同於顯示或論述者的順序而執行，包括實質同時或以相反順序，視所涉及的功能性而定，如熟習此技術人士所將瞭解。
前文已概述數個實施例的特徵，使得熟習此技術人士可較佳瞭解本揭露內容。熟習此技術人士應理解他們可易於使用本揭露內容作為基礎以供設計或修改其他處理與結構來實行在本文所介紹的實施例之相同目的及/或達成相同優點。熟習此技術人士亦應理解上述等效結構並未脫離本揭露內容的精神與範疇，且他們可在未脫離本揭露內容的精神與範疇之情況下而在此作出種種變化、替代與變更。
100:物理氣相沉積(PVD)系統 110:室 112:本體 114:蓋或頂板 116:磁鐵組件 118:目標 120:台座 122:基板 124:DC電源供應器 126:屏蔽 128:氣體供應器 130:真空泵 140:第一射頻(RF)產生器 141:處理訊號 142:RF匹配系統 144:RF匹配網路 146:偵測器電路 148:匹配控制器 150:DC產生器 151:DC訊號 152:DC濾波器 160:第二RF產生器 162:第二RF匹配系統 170:第三RF產生器 172:第三RF匹配系統 180:系統控制器 200:匹配網路 202:輸入點 204:輸入感測器 206:負載電容器 208:調諧電容器 210:電感器 212:RF輸出 214:第一馬達 216:第二馬達 218:RF隔間 220:訊號 222:訊號 224:控制隔間 228:控制器 300:方法 310-395:步驟 502、504、506、508、510、512:圖5的圖表 602、604、606、608、610、612:圖6的圖表 702、704、706、708、710、712:圖7的圖表
本揭露內容在當連同伴隨圖式來解讀時而從以下詳細說明為最佳理解。強調的是，根據在產業中的標準實務，種種特徵並未依比例來繪製。實際上，種種特徵的尺度可能為了論述清楚而任意增大或縮小。
[圖1]說明根據所述一個或多個實施例之示範物理氣相沉積系統。
[圖2]說明根據所述一個或多個實施例之圖1的示範匹配網路。
[圖3]說明根據所述一個或多個實施例之用於改變RF匹配網路的阻抗之示範方法。
[圖4]說明描述相位與量值電容器控制組合的組合之示範表格。
[圖5]說明描繪可變定位調諧與負載電容器以及造成反射功率之示範曲線圖。
[圖6]說明描繪可變定位調諧與負載電容器以及造成反射功率之示範曲線圖。
[圖7]說明描繪可變定位調諧與負載電容器以及造成反射功率之示範曲線圖。
200:匹配網路
202:輸入點
204:輸入感測器
206:負載電容器
208:調諧電容器
210:電感器
212:RF輸出
214:第一馬達
216:第二馬達
218:RF隔間
220:訊號
222:訊號
224:控制隔間
228:控制器

Claims (20)

  1. 一種用於調諧阻抗匹配網路之方法，其包含： 接收RF輸入訊號； 確定所述RF輸入訊號的電流值、所述RF輸入訊號的電壓值、與在所述RF輸入訊號的所述電流值和所述電壓值之間的相位值； 確定相位誤差值與量值誤差值； 使用二個或多個模式來實行所述阻抗匹配網路的調諧以對所述阻抗匹配網路進行調諧，所述調諧包含： 實行第一調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值而調整第一可變電容器的位置；及 基於所述相位誤差值而調整第二可變電容器的位置；及 確定是否已經出現死區； 若在所述第一調諧模式已經出現所述死區，則實行第二調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第一複合值而調整所述第一可變電容器的所述位置；及 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第二複合值而調整所述第二可變電容器的所述位置；及 確定所述阻抗匹配網路是否已經達到調諧狀態；且 若所述阻抗匹配網路已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
  2. 如請求項1之方法，其中所述第一複合值是藉由相加第一預定值乘以所述相位誤差值的乘積、且相加第二預定值乘以所述量值誤差值的乘積所確定，並且其中所述第二複合值是藉由相加第三預定值乘以所述相位誤差值的乘積、且相加第二預定值乘以所述量值誤差值的乘積所確定。
  3. 如請求項2之方法，其中所述第一預定值、所述第二預定值、所述第三預定值、與所述第四預定值之各者為預定的實數係數值。
  4. 如請求項2之方法，其中所述第一預定值、所述第二預定值、所述第三預定值、與所述第四預定值之各者包括至少一個分數值與一個整數值。
  5. 如請求項2之方法，其中所述第一可變電容器是負載電容器，所述負載電容器基於公式a1*Phase_error+b2*Mag_error來調諧，其中a1與a2是預定係數值，Phase_error是所述相位誤差值，且Mag_error是所述量值誤差值。
  6. 如請求項2之方法，其中所述第一可變電容器是調諧電容器，所述調諧電容器基於公式a1*Phase_error+b2*Mag_error來調諧，其中a1與a2是預定係數值，Phase_error是所述相位誤差值，且Mag_error是所述量值誤差值。
  7. 如請求項2之方法，其更包含： 若在所述第二調諧模式已經出現所述死區，則實行第三調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之所述第一複合值而調整所述第一可變電容器的所述位置；及 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之所述第二複合值而調整所述第二可變電容器的所述位置； 確定所述阻抗匹配系統是否已經達到所述調諧狀態；且 若所述阻抗匹配網路已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
  8. 如請求項2之方法，其中確定是否出現所述死區包含識別所述第一可變電容器或所述第二可變電容器的所述位置被就定位固定且未移動，或者所述第一可變電容器或所述第二可變電容器在某個位置附近振盪。
  9. 如請求項2之方法，其中在所述第一模式，所述第一可變電容器朝第一方向移動直到到達所述死區為止，而在所述第二調諧模式，使所述第一可變電容器的所述位置朝不同於所述第一方向之相反方向移動。
  10. 如請求項2之方法，其中在所述第一模式，所述第二可變電容器朝第一方向移動直到到達所述死區為止，而在所述第二調諧模式，使所述第二可變電容器的所述位置朝不同於所述第一方向之相反方向移動。
  11. 一種匹配網路系統，其包含： 輸入感測器； 控制器，其耦接到所述輸入感測器； 第一馬達，其耦接到所述控制器，所述第一馬達被耦接到可變負載電容器； 第二馬達，其耦接到所述控制器，所述第二馬達被耦接到可變調諧電容器； 其中所述輸入感測器被裝配以確定輸入訊號的電流值、所述輸入訊號的電壓值、與在所述電流值和所述電壓值之間的相位值； 其中所述控制器被裝配以： 確定相位誤差值與量值誤差值； 使用二個或多個模式來實行所述可變負載電容器與所述可變調諧電容器的調諧以對所述匹配網路系統進行調諧，所述調諧包含： 實行第一調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值而調整所述可變調諧電容器的位置； 基於所述相位誤差值而調整所述可變負載電容器的位置；及 確定是否已經出現死區； 若在所述第一調諧模式已經出現所述死區，則實行第二調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第一複合值而調整所述可變調諧電容器的所述位置；及 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之第二複合值而調整所述可變負載電容器的所述位置；及 確定所述匹配網路系統是否已經達到調諧狀態；且 若所述匹配網路系統已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
  12. 如請求項11之匹配網路系統，其中所述第一複合值是藉由相加第一預定值乘以所述相位誤差值的乘積、且相加第二預定值乘以所述量值誤差值的乘積所確定，且其中所述第二複合值是藉由相加第三預定值乘以所述相位誤差值的乘積、且相加第二預定值乘以所述量值誤差值的乘積所確定。
  13. 如請求項11之匹配網路系統，其中所述第一預定值、所述第二預定值、所述第三預定值、與所述第四預定值之各者為預定的實數係數值。
  14. 如請求項11之匹配網路系統，其中所述第一預定值、所述第二預定值、所述第三預定值、與所述第四預定值值之各者包括至少一個分數值與一個整數值。
  15. 如請求項11之匹配網路系統，其中所述可變負載電容器基於公式a1*Phase_error+b2*Mag_error來調諧，其中a1與a2是預定係數值，Phase_error是所述相位誤差值，且Mag_error是所述量值誤差值。
  16. 如請求項11之匹配網路系統，其中所述可變調諧電容器基於公式a1*Phase_error+b2*Mag_error來調諧，其中a1與a2是預定係數值，Phase_error是所述相位誤差值，且Mag_error是所述量值誤差值。
  17. 如請求項11之匹配網路系統，其更包含： 若在所述第二調諧模式已經出現所述死區，則實行第三調諧模式，其包含： 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之所述第一複合值而調整所述可變調諧電容器的所述位置； 基於所述量值誤差值與所述相位誤差值之所述第二複合值而調整所述可變負載電容器的所述位置；及 確定所述匹配網路系統是否已經達到調諧狀態；且 若所述匹配網路系統已經達到所述調諧狀態，則實行所述第一調諧模式。
  18. 如請求項11之匹配網路系統，其中確定是否出現所述死區包含識別所述第一可變電容器或所述第二可變電容器的所述位置被就定位固定且未移動，或者所述第一可變電容器或所述第二可變電容器在某個位置附近振盪。
  19. 如請求項11之匹配網路系統，其中在所述第一模式，所述第一可變電容器朝第一方向移動直到到達所述死區為止，而在所述第二調諧模式，使所述第一可變電容器的所述位置朝不同於所述第一方向之相反方向移動。
  20. 如請求項11之匹配網路系統，其中在所述第一模式，所述第二可變電容器朝第一方向移動直到到達所述死區為止，而在所述第二調諧模式，使所述第二可變電容器的所述位置朝不同於所述第一方向之相反方向移動。
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