射频(RF)阻抗调谐操作的监控的制作方法
本公开涉及射频(rf)功率传输系统以及rf阻抗调谐操作的监控。
背景技术：
这里提供的背景描述是为了大体介绍本公开的背景。目前列举的发明人的工作(在这个背景技术部分中描述的程度上)以及在递交时可能不适合作为现有技术的描述的方面，既不明确地也不隐含地相对于本公开被承认为现有技术。
等离子体蚀刻在半导体制造中被频繁地使用。在等离子体蚀刻中，离子由电场加速以蚀刻在基板上的被暴露表面。电场是基于由rf功率系统的射频(rf)生成器生成的rf功率信号生成的。由rf生成器生成的rf功率信号必须被精确地控制以有效地执行等离子体蚀刻。
rf功率系统可包括rf生成器、匹配网络和负载(例如，等离子体室)。rf生成器生成rf功率信号，rf功率信号在匹配网络处被接收。匹配网络使匹配网络的输入阻抗与rf生成器和匹配网络之间的传输线的特性阻抗匹配。该阻抗匹配有助于最大化转发到匹配网络的功率(“前向功率”)的量并最小化从匹配网络反射回rf生成器的功率(“反向功率”)的量。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特征阻抗匹配时，前向功率可以被最大化并且反向功率可以被最小化。
在rf电源领域中，通常有两种方法将rf信号施加到负载。第一种更传统的方法是将连续波信号施加到负载。在连续波模式中，连续波信号通常是由电源连续输出到负载的正弦波。在连续波方法中，rf信号采用正弦输出，并且可以改变正弦波的振幅和/或频率以便改变施加到负载的输出功率。
将rf信号施加到负载的第二种方法涉及使rf信号生成脉冲，而不是将连续波信号施加到负载。在脉冲模式的操作中，rf正弦信号由调制信号调制，以便限定用于调制的正弦信号的包络。在传统的脉冲调制方案中，rf正弦信号通常以恒定的频率和振幅输出。递送到负载的功率通过改变调制信号而改变，而不是改变正弦rf信号。
在典型的rf电源配置中，通过使用测量前向功率和反射功率或施加到负载的rf信号的电压和电流的传感器来确定施加到负载的输出功率。这些信号中的任一组在典型的反馈环路中被分析。分析通常确定用于调整rf电源的输出的功率值，以便改变施加到负载的功率。在rf功率传输系统中，其中负载是等离子体室，由于所施加的功率在某种程度上为负载阻抗的函数，因此负载的变化的阻抗引起施加到负载的相应变化的功率。
进一步地，从连续波rf功率传输系统转换到脉冲rf功率传输系统存在额外的挑战。在典型的等离子体系统中，在等离子体中耗散的功率取决于等离子体的阻抗。如果阻抗相对于rf脉冲的时标(通常在1khz-10khz的范围内)变化，为了使在脉冲事件之间的等离子体不熄灭，则匹配网络和生成器中的传感器和致动器必须根据相似的时标应答，以提供耦接到等离子体负载的最佳功率。进一步地，阻抗的时间响应是等离子体依赖，并且根据诸如化学、压力和功率耦合的因素而变化。再进一步地，等离子体外部的各种寄生元件(诸如，在rf耦合天线或匹配系统中的电阻损耗)在脉冲周期期间呈现时变功率耦合效率，由于它们是与时间变化阻抗负载串联的恒定耗散阻抗。再进一步地，由于传输和反射的功率传感器和rf生成器通常针对匹配的终端进行校准，因此阻抗失配引起的功率补偿可能有助于增加功率传输中的可变性。
目前，传统的控制方法，rf电源和匹配网络通常独立运行。rf电源控制到匹配网络的rf频率和功率输出，并且匹配网络独立地控制匹配元件的调谐，以提供阻抗匹配。在各种传统配置中，阻抗调谐操作局限于rf电源，并且匹配网络生成并执行命令以执行致动控制。常规系统的阻抗调谐控制经常导致由rf电源生成的功率与由匹配网络提供的匹配功能之间的竞争考量。
分别处理rf电源控制和匹配网络控制的常规rf控制方法也存在各种控制复杂性。例如，当试图通过控制阻抗匹配网络中的阻抗致动设备来实现频率校正时，可能出现冲突的控制场景。rf电源在保持阻抗调谐的某些测量的同时，试图调节频率和功率。同时，阻抗匹配网络控制阻抗致动器，以保持rf电源的期望频率输出。因此，在保持阻抗匹配的同时调整rf电源与相反地在保持由rf电源输出的期望目标频率的同时调整阻抗网络之间出现潜在的冲突。解决这些控制复杂性能够改善rf功率系统控制。
这种配置的挑战包括：保持在频率和功率调节与由具有阻抗匹配网络中的阻抗匹配设备引入的经常自主的改变的rf电源调谐的阻抗的潜在冲突目标之间的平衡，以便保持合适的匹配。当在阻抗匹配网络中测量频率以便在传统的反馈方法中预测阻抗匹配网络的阻抗致动器的适当调整，而不是控制，以实现目标频率时，进一步的挑战被引入。此外，为了最小化阻抗瞬变事件的影响，在频率测量和预测匹配网络中的致动器的相应位置之间实现过程同步是有挑战性的。再进一步地，实现达成目标频率的过程可重复性和再现性变得更加困难。
在目前的rf功率生成系统中，rf信号的频率可以在关于所选择的目标或中心rf频率的预定范围内调整，以实现rf功率生成器与负载之间的阻抗匹配。这种基于频率的阻抗调谐被称为自动频率调谐(aft)。在一些aft配置中，可以将rf信号的频率向rf频率的预定范围的极限调整是可能的。
技术实现要素：
这一部分提供本公开内容的概括总结，并且不是本公开内容的全部范围或本公开内容的全部特征的全面公开。
一种射频(rf)控制系统包括具有输出rf信号的功率放大器的rf生成器。rf生成器还包括改变rf信号的频率的控制器。匹配网络接收rf信号。匹配网络包括至少一个阻抗调谐元件，该阻抗调谐元件根据从控制器传递的命令可调整。在第一操作模式中，控制器能够调整rf信号的频率和调谐元件。在第二操作模式中，控制器抑制对rf信号的频率的调整并且能够调整阻抗调谐元件。
一种射频(rf)控制系统包括具有输出rf信号的功率放大器的rf生成器。rf生成器生成rf输出信号至匹配网络。匹配网络接收rf信号。匹配网络包括至少一个可调整的阻抗调谐元件。控制器改变rf信号的频率，并将命令传递至匹配网络，以调整阻抗调谐元件。在第一操作模式中，控制器调整rf信号的频率和调谐元件。在第二操作模式中，控制器在将调谐元件调整至rf生成器与负载之间的阻抗匹配的同时，将rf信号的频率调整至目标频率。
描述了一种用于射频(rf)控制系统的控制器。rf控制系统包括具有输出rf信号至匹配网络的功率放大器的rf生成器。匹配网络接收rf信号，并且匹配网络包括至少一个阻抗调谐元件。控制器改变rf信号的频率，并将命令传递至匹配网络，以调整阻抗调谐元件。在第一操作模式中，控制器调整rf信号的频率和调谐元件，以提供rf控制系统与负载之间的匹配。在第二操作模式中，控制器在调整rf信号的频率的同时，调整阻抗调谐元件以提供rf控制系统与负载之间的匹配，并且抑制调整rf信号的频率来调整匹配。
一种用于控制具有rf生成器的射频(rf)系统的方法包括生成rf信号并且改变rf信号的频率。在第一操作模式中，方法包括调整rf信号的频率和匹配网络的调谐元件。在第二操作模式中，方法包括在独立于匹配条件将rf信号的频率调整至目标频率的同时，仅调整调谐元件。
更多适用范围将从本文提供的描述中变得清楚。本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于所选择的实施例的说明用途，而不用于说明所有可能的实现方式，并且不意在限制本公开内容的范围。
图1描绘了根据本公开的包含rf阻抗调谐的监控的rf功率传输控制系统的功能框图；
图2描绘了rf功率传输系统的脉冲模式控制的示例性输出脉冲的波形；
图3描绘了根据以脉冲模式操作的rf功率传输系统的操作的脉冲和由脉冲界定的示例性波形；
图4描绘了包含rf阻抗调谐操作的监控的rf功率传输控制系统的一部分的流程图；
图5描绘了根据本公开的、提供根据rf阻抗调谐操作的监控来控制的系统的示例的多个波形；并且
图6描绘了图5的多个波形的所选择的部分的放大图。
贯穿附图的多个视图，对应的附图标记指示对应的部件，并且附图标记可被重复使用来识别相似和/或相同的要素。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述示例实施例。
在图1中，示出了包括rf控制或功率系统10的rf功率系统。rf功率系统10包括rf生成器12、匹配网络14和负载16。rf生成器12生成提供至匹配网络14的rf功率信号18。匹配网络14使匹配网络14的输入阻抗与rf生成器12和匹配网络14之间的传输线的特性阻抗匹配。换句话说，匹配网络14使负载16的阻抗与由rf生成器12的输出可见的阻抗匹配。匹配网络14和负载16可被认为是rf生成器12上的负载。负载16可以是例如一个或多个等离子体室或其他rf负载，诸如一个或多个等离子体室的一个或多个电极。负载16的阻抗可以是静态的(即，不随时间变化)或动态的(即，随时间变化)。
rf生成器12包括rf电源或功率放大器20以及第一或内部反馈回路22a和第二或外部控制回路22b。功率放大器20生成输出至匹配网络14的rf功率信号18。功率放大器20可以基于从外接至功率放大器20的电源(未示出)接收的功率信号来生成rf功率信号18。电源可以外接至rf生成器12。电源可以是例如直流(dc)电源。
第一或内部反馈回路22a包括一个或多个传感器(第一传感器)26，一个或多个传感器26生成输入至功率放大器20的控制器28的信号x和y(亦即30)。内部反馈回路22a还包括缩放模块32、加法器36以及功率控制模块40，它们全部也是控制器28的部件。传感器26可以包括电压传感器、电流传感器和/或定向耦合传感器。传感器26可以检测(i)功率放大器20的电压v和电流i输出、和/或(ii)功率放大器20和/或rf生成器12的前向(或源)功率pfwd输出以及从匹配网络14接收的反向(或反射)功率prev。电压v、电流i、前向功率pfwd和反向功率prev可以是功率放大器20的输出的实际电压、电流、前向功率和反向功率的缩放和/或过滤版本。传感器26可以是模拟传感器和/或数字传感器。在数字实现中，传感器26可以包括模数(a/d)转换器和具有相应采样率的信号采样组件。信号x和y可以代表任何电压v和电流i或前向(或者源)功率pfwd反向(或者反射)功率prev。
传感器26生成由缩放模块32接收的传感器信号x、y。缩放模块32缩放传感器信号30并且生成功率反馈信号34。基于传感器信号30和缩放矩阵生成功率反馈信号34。功率反馈信号34可以例如代表用于前向功率调平功率传输的前向功率。功率反馈信号34可以代表传递至匹配网络14的rf功率或者负载功率pd，并且可以由公式(1)表示，其中v是功率放大器20和/或rf生成器12的电压输出，i是功率放大器20和/或rf生成器12的电流输出，并且θ是功率放大器20的电压输出v和电流输出i之间的相位差。
pd＝|v||i|cos(θ)＝pfwd-prev(1)
加法器36将功率反馈信号34与可由功率设定点模块(未示出)生成的预定功率设定点信号38相加。功率反馈信号34可以从预定功率设定点信号38中减去，以生成误差信号efb。
功率控制模块40接收误差信号efb并且生成功率控制信号
匹配网络14包括调谐网络48和匹配控制器50。调谐网络48包括调谐元件，用于改变rf生成器12的输出处的阻抗以便响应负载16的变化并保持在rf生成器12的输出处的稳定阻抗。调谐网络48例如包括第一匹配调谐元件56和第二匹配调谐元件58中的一个或两个，第一匹配调谐元件56和第二匹配调谐元件58中的每个是可调整的，以便改变匹配网络14处的阻抗来调节至匹配条件并保持匹配条件。在各种实施例中，调谐网络48包括与第一调节元件56对应的负载电容(有时被称为c1或cl)和与第二调节元件58对应的调节电容(有时被称为c2或ct)中的一个或两者。调节电容和负载电容中的每个是可调整的，以便改变在匹配网络14处的阻抗来调节并保持匹配条件。
匹配网络14还包括与传输线52相关联的rf传感器54，用于感测通过调谐网络48输出的rf功率的相应特性。rf传感器54操作与关于rf生成器12的rf传感器26所描述的类似。rf传感器54生成根据施加到传输线52的rf功率而变化的信号，并且该信号被输入至匹配控制器50。匹配控制器50通过通信链路23将根据由rf传感器54感测的信息而变化的特征信号传送至rf生成器12的控制器28。
本文公开了各种技术，包括使具有动态负载(即具有变化的阻抗的负载)的rf功率系统中的最佳功率传递最大化。第一种技术包括连接至匹配网络14的rf功率放大器20。匹配网络14可以包括阻抗调谐网络48，用于影响rf生成器12与匹配网络14之间的阻抗匹配。例如，调谐网络48包括两个或更多可变调谐元件56、58，诸如可变电容器。可变调谐元件56、58可以为“l”配置(一个负载电容与rf生成器12并联并且一个调节电容与负载16串联)。可变调谐元件56、58调整匹配网络14的调节参数和负载参数，并且可分别具有相关联的调节输入和负载输入。调节参数和负载参数是指通过可变调谐元件在匹配网络14中执行的阻抗调整。作为示例，调节参数和负载参数可以分别与匹配网络14中的电容器的相应电容(诸如c1和c2)相关联。在各种实施例中，第二种技术将可变频率调整引入至功率放大器20，并且可替代第一种技术使用或者结合第一种技术使用。当使用第二种技术时，调节参数和负载参数每个可以是固定的、可离散地选择的和/或可调整的。
在第一种技术和第二种技术两者中，从功率放大器20到匹配网络14的rf功率传递pd最大。当到匹配网络14的前向功率pfwd最大和/或来自匹配网络的反向功率prev最小时，这可能发生。rf功率传递pd可通过公式(2)表示。最大rf功率传递pmax可通过公式(3)表示。
pd＝|v||i|cos(θ)(2)
pmax＝max(|v||i|cos(θ))＝max(pfwd)-min(prev)(3)
当相位θ如可系统地实现rf功率系统10将功率提供至电抗性负载或电抗性阻抗(例如负载16)而接近零时，rf功率传递pd最大。第一种技术和第二种技术通过调整匹配网络14的调节参数和负载参数来使相位θ最小化。由于相位θ依赖于电抗性阻抗，所以相位θ的减少是功率放大器20的频率f的函数。其结果是，相位减少可以作为频率f的函数执行，或者换句话说，相位θ可通过调整功率放大器20的频率f并且因此调整功率放大器20的输出频率f而被减少到或接近0。
如上所述，在各种实施例中，rf生成器12还包括第二或外部控制回路22b。第二控制回路22b包括传感器54、匹配控制器50和控制器28的功率控制模块40。如上所述，传感器54生成与由rf传感器26输出的x和y相似的信号。由传感器54输出的信号被输入至匹配控制器50。匹配控制器50处理所接收的信号并且将信号的信息特性输出至rf生成器12的控制器28。由匹配控制器50输出的信息以数字格式被输出至控制器28。在一个配置中，独立于rf生成器操作的匹配网络包括电路，用于根据所确定的匹配条件调整相应的一个或多个调谐元件。
在另一配置中，rf生成器12通过rf生成器12的控制器28以一致的方式控制调谐元件56、58两者。第一调谐元件56和第二调谐元件58的控制在2013年11月5日授予的、名为“powerdistortion-basedservocontrolsystemsforfrequencytuningrfpowersources(频率调谐射频电源的基于功率失真的伺服控制系统)”的us8,576,013中被描述，并且被转让给本申请的受让人。第一调谐元件56和第二调谐元件58的控制可在控制器28将调节控制信号传送至匹配控制器50来影响相应的第一调谐元件56和第二调谐元件58的调谐时发生。
控制器28的功率控制模块40利用从匹配控制器50接收的信息，在第二控制回路22b中则从rf传感器54接收。在各种实施例中，匹配控制器50以固定数据速率和链接延迟与控制器28通信，以将表征输出的信息提供至负载16。
在各种实施例中，rf生成器12通过由功率放大器20和匹配网络14输出的rf信号执行监控。在第一模式中，匹配网络14的监控包括通过调整rf信号的频率来保持匹配条件，并且生成命令至匹配网络14以控制第一调谐元件56和第二调谐元件58中的一个或两者。在第二模式中，监控包括生成命令至匹配网络14的匹配控制器50，以控制第一调谐元件56和第二调谐元件58中的一个或两者来保持匹配，同时rf频率被调整至目标频率。在第二模式中，频率调整是针对目标频率，留下匹配网络14来保持匹配条件。上面描述的监控方法可以概括为rf生成器12的连续波和脉冲模式操作两者。
参考脉冲模式的操作，图2描绘了脉冲波形60，诸如可以是传输线52上的输出。在一个非限制性示例中，如图2所示，脉冲波形60具有500khz的频率或脉冲重复频率(prf)，或200μs的脉冲速率时间(tp)。图3描绘了脉冲波形60的一般表示。如在图3中可见，脉冲波形60提供用于正弦电压信号v(t)和正弦电流信号i(t)的包络，使得当波形60开启时，正弦信号v(t)和i(t)由波形60限定并且可被输出。当波形60关闭(具有零的振幅)时，没有输出发生，并且正弦信号v(t)和i(t)两者均为零。尽管图2所示的脉冲波形60被表示为方波，但是脉冲波形60可以是方波、锯齿波、三角波、双电平波或多电平波，以及其他波形状。在各种实施例中脉冲波形60是周期性的。
如本文将更详细描述的，频率的监控是(1)调节rf频率以允许通过灵活频率rf电源进行阻抗调谐和(2)将频率控制到期望目标或中心频率的组合。换句话说，当采用频率调谐时，灵活频率rf电源的频率响应于瞬态阻抗条件(诸如点火、功率变化、化学流量变化和压力波动)而变化。这种基于频率的阻抗控制常常被称为自动频率调谐(aft)。在通过aft完成阻抗调谐操作之后，监控在保持匹配的同时，将rf电源的频率返回到期望的频率或中心频率。
监控因此提供关于频率调谐和频率调整序列的隐含时间，使控制器能够在所有过程条件下协调操作。使用如本文描述的方法，可以结合使用rf生成器的传统方法来执行监视频率控制，以提供与诸如匹配网络的自动阻抗调谐设备耦接的aft操作。可替代地，可以使用集中式功率调节和阻抗调谐操作来实现监控。在后者的方法中，诸如匹配网络14的匹配网络提供用于阻抗调谐的电抗元件的位置控制。例如，控制器可以向用于阻抗调谐的电抗元件的匹配网络提供传统反馈功率控制和位置控制更新。阻抗调谐可以包括根据由控制器28集中生成的命令或根据由匹配控制器50生成的命令来调整第一调谐元件56和第二调谐元件58。监控响应于频率偏移，将匹配控制和控制校正结合到期望频率或目标频率。
图4描绘了根据本公开的用于实施rf阻抗调谐操作的监控的控制系统的流程图。监督过程70包括针对第一操作模式72的过程框和针对第二操作模式74的过程框。在第一操作模式中，诸如图1的控制器28的控制器通过调整rf频率、cl和ct来控制阻抗。此外，在第一操作模式72期间，中心或目标rf频率ftarget通常保持恒定。因此，rf频率的变化针对自动频率调谐，以最小化阻抗失配，而不是调整中心或目标频率。在第二操作模式74中，诸如图1的控制器28的控制器通过调整cl和ct来控制阻抗，并且在aft被抑制的同时将rf频率f调整到目标频率ftarget。
在图4中，控制从启动框76开始，在启动框76中各种参数被初始化。控制进行到框78，框78通过调整rf频率f能够进行阻抗匹配控制，以启用aft、负载电容器cl和调节电容器ct。控制进行到判定框80，判定框80确定rf功率传输系统10是否在可接受的范围内被调节。如果rf功率传输系统10没有在可接受的范围内被调节，则控制返回到判定框80，并且三个阻抗控制致动器f、cl和ct中的任一个可被调整，以便针对阻抗改善匹配进行调整。
一旦在判定框80处确定rf功率传输系统10在可接受的范围内被调节，则控制进行到判定框82。在判定框82处，当前rf频率与如下面在公式(4)中所示的目标rf频率进行比较：
f＝ftarget(4)
其中，
f为第一模式72中的当前rf频率，用于获取第一模式72中的调节或阻抗匹配；并且
ftarget为期望的目标或中心频率。
如果f＝ftarget，则控制返回到框78。如果f≠ftarget，则控制进行到第二操作模式74。本领域的技术人员将认识到，在判定框82处，量f和ftarget可以被限定在可接受的范围内，并且不必精确相等。
在第二操作模式74中，控制器28禁用aft，并且仅使用匹配网络14的阻抗调谐元件56、58能够进行阻抗调谐。控制器28使用功率控制模块40朝向目标频率或中心频率ftarget迭代地调整调节的频率f。功率控制模块40提供迭代计算，用于频率更新。在各种实现方式中，功率控制模块40是具有标识为
控制进行到框84。在框84中，图1的控制器通过仅调整负载电容器cl和调节电容器ct能够进行阻抗控制。在框84中，通过调整rf频率f的阻抗调谐被抑制。控制进行到框88，在框88中rf频率根据公式(5)朝向中心或目标或中心频率被调整：
fi+1＝fi-α(fi-ftarget)(5)
其中
fi+1为用于下一次迭代的rf信号的频率；
fi为用于当前迭代的rf信号的频率；
α为用于控制公式的变量或常数项；并且
ftarget为如上所述。
一旦rf频率f被调整到fi+1，控制过程就进行到框90，框90确定频率f是否等于ftarget或在ftarget的可接受的预定范围内，如公式(4)所示。如果频率f不等于ftarget或不在ftarget的可接受的预定范围内，则控制返回到框88，在框88中，fi+1的下一次迭代被确定。如果频率f等于ftarget或在ftarget的可接受的预定范围内，则控制返回到第一模式72的框78，并且控制器28能使调谐网络48的调谐元件56、58的频率调谐和调整两者都保持匹配条件。
返回框88，其中朝向中心频率或目标频率调整rf频率，在框88处，误差项被计算，如下面公式(6)所示：
其中
ei为第i次迭代的误差项；
fi为如上所述。
对于简单的比例控制方法，更新计算可以如公式(7)所描述：
fi+1＝fi+αei(7)
其中，fi+1、fi、α和ei如上所述。
将公式(6)代入到公式(7)中，生成公式(5)。
上面的公式(7)代表简单的比例控制方法。为了最小化稳态误差并且控制更高阶动态，功率控制模块40的阶数可以增加以包括积分项或微分项，或两者。一般化的功率控制模块40可被描述，如公式(8)所示：
f(i+1)＝fi+g[αei+βei-1+γei-2](8)
其中
f(i+1)、fi和α为如上所述，
ei-1和ei-2为第一个和第二个相应的先前的误差项，并且
g、β和γ为控制公式的变量或常数项。
在各种实施例中，控制器项被选择，以快速地使f返回到ftarget，同时避免过程中的反射功率扰动。
图5和图6提供了当应用本文描述的rf阻抗调谐的监控时生成的波形的非限制性示例。图5和图6所示的波形包括前向功率102、反向功率104、c1位置106、c2位置108和rf频率110。每个附图标记的多个示例用于描绘波形，以便阐明每个波形的各种转换。图5和图6的左侧纵轴描绘了前向功率pf和反向功率pf以及c1位置和c2位置。图5和图6的右侧纵轴描绘了以兆赫(mhz)为单位的频率。
图6提供了图5中描绘的片段114的放大图。图6示出了在横轴上的不同于图5中所示的时标。尽管图5和图6两者都具有测量时间的水平轴，但是图6基于不同的采样率被重置为0秒，以提供用于片段114的改善的解析度。图6还描绘了当本公开描述的rf阻抗调谐的监控以图4的第一模式72操作时，在片段116中的示例波形。同样地，图6描绘了当本公开描述的rf阻抗调谐的监控以图4的第二模式74操作时，在片段118中的示例性波形。
在图6的片段116中，频率110、c1位置106和c2位置108全部可被调整以实现匹配，从而最小化反向功率104。如在片段116中可见，反向功率104的增加导致频率110的相应改变。频率的变化在图6中最显着，其中频率110从大约13.56mhz开始增加至大约13.9mhz的最大值，然后下降至大约13.0mhz。靠近片段116的右侧部分，反向功率104已经回到零，并且前向功率102已经稳定。片段116的右侧部分指示在第一模式72中，判定框80已经检测到阻抗匹配，如由反向功率104的下降所指示。
靠近片段116的右边部分，控制进行到框82，框82确定是否f＝ftarget。在图5和图6所示的示例波形中，目标频率或中心频率为13.56mhz。因此，控制进行到第二操作模式74，并且具体地为框84。在框84处，阻抗控制受限于致动器负载电容器cl和调节电容器ct，并且改变rf频率，以便改变被抑制的阻抗。如片段118的左侧部分可见，频率110逐步增加，如图4的控制框88和判定框90所示，使得频率在片段118的剩余部分上递增地回到13.56mhz。如图6可见，在片段118中，负载电容器cl/c1和调节电容器ct/c2在片段118的过程中被调整，以在将频率转换回中心频率或目标频率ftarget的同时保持阻抗匹配。
一旦确定f＝ftarget，控制就返回到图4的框78，并且阻抗控制由三个致动器f、ct和cl提供。在图5中，例如，自动频率调谐发生在片段120中。如可见，频率反应类似于片段114中的频率。因此，自动频率调谐发生在第一模式72的操作中的片段120中。频率然后在第二模式74的操作期间返回到目标频率或中心频率ftarget，如靠近片段120的右侧可见。
在各种实施例中，本公开的系统能够在不熄灭放电的情况下连续操作等离子体。在当rf信号关闭期间，粒子可能掉落在晶圆上。在配方转换期间利用持续的连续rf功率，粒子污染的机会被最小化。此外，通常希望半导体制造操作生成高产量。高产量通常是由提供期望性能特性的高可重复rf功率系统生成。rf功率传输的一个测量是rf反射功率在配方转换期间的最小值。在转换期间出现的反射功率引起薄膜处理中的变化。本文描述的监控方法能够利用快速调谐致动器连同将调谐致动器校正到更优位置来连续操作，而不会不利地影响耦接到放电的rf功率。因此，本公开的监控系统提供了具有较低成本和复杂性的可重复系统。本公开还能够在频率校正和转换期间进行阻抗调谐，同时仍然允许用于过程校正的快速自动频率调谐。此外，本公开的系统能够更新频率，同时匹配网络的调谐元件执行阻抗调谐，以便可达到目标频率而不会不利地影响阻抗匹配。
前述描述在本质上仅仅是例示性的且决不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定的示例，但是本公开的真实范围不应被如此限制，因为在研究附图、说明书和下面的权利要求书时，其它修改将变得明显。应理解，在方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)被执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管实施例中的每个在上面被描述为具有特定特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个特征可以以任何其他实施例的特征实现和/或与任何其他实施例的特征结合实现，即使该结合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此之间的置换仍然在本公开的范围内。
使用包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“紧挨着”、“在……顶部”、“在……上面”、“在……下面”和“布置”的各种术语来描述要素之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确地描述为“直接”，当在以上公开中描述第一要素和第二要素之间的关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一要素和第二要素之间不存在其他中间要素，但也可以是间接关系，其中在第一要素和第二要素之间存在(空间或功能上)一个或多个中间要素。如本文使用的，短语“a、b和c中的至少一个”应被解释为意指使用非排他的逻辑“或(or)”的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为意指“a中的至少一个、b中的至少一个以及c中的至少一个”。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指下列项、是下列项的一部分或包括下列项：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所述功能的其他合适的硬件组件；或者上述中的一些或全部的组合，诸如片上系统。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(lan)、互联网、广域网(wan)或它们的组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在通过接口电路连接的多个模块当中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以实现代表客户端模块的一些功能。
如上面使用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并可以指程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包含处理器电路，该处理器电路与附加处理器电路结合，执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。参考包含在分立管芯上的多个处理器电路的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或者上述的组合。术语“共享存储器电路”包含存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”包含存储器电路，该处理器电路与附加存储器结合，存储来自一个或多个模块的一些或全部代码。
术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文使用的，术语“计算机可读介质”不包含通过介质(诸如在载波上)传播的暂态电信号或电磁信号；术语“计算机可读介质”因此可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)、以及光存储介质(诸如cd、dvd、或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以通过配置通用计算机执行一个或多个在计算机程序中体现的特定功能而生成的专用计算机来部分或全部实现。上述功能框和流程图要素用作软件规范，其可以通过熟练的技术人员或程序员的日常工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖所存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)要被解析的描述性文本，诸如html(超文本标记语言)或xml(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以根据下述语言的语法编写：c、c++、c#、objectivec、haskell、go、sql、r、lisp、
权利要求记载的要素不意指35u.s.c.§112(f)的含义内的装置加功能要素，除非该要素使用短语“用于……的装置”或者在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的情况下明确地记载。
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