技术摘要：
描述了用于以不重叠方式施加频率和匹配调谐的系统和方法。例如，在一时间间隔调谐射频(RF)产生器，而在该时间间隔内不调谐阻抗匹配。在调谐RF发生器之前或之后，调谐阻抗匹配。RF产生器和阻抗匹配的调谐中的这种不重叠有助于在脉冲期间降低反射功率，而RF发生器的调谐  全部
背景技术：
在一些等离子体处理系统中，射频(RF)信号被提供至等离子体室内的电极。RF信 号被用于在等离子体室内产生等离子体。等离子体被用于各种操作，例如清理放置在下电 极上的衬底、蚀刻衬底等。在利用等离子体处理衬底期间，RF信号是脉冲式的。 本发明中所描述的实施方案就是在该背景下产生的。
技术实现要素：
本发明的实施方案提供了用于以非重叠方式施加频率和匹配调谐以处理衬底的 系统、设备、方法和计算机程序。应理解，本发明的实施方案能够以各种方式实现，例如以处 理、设备、系统、装置、或计算机可读介质上的方法实现。下面将说明一些实施方案。 脉冲等离子体在等离子体蚀刻工业中被积极地使用。在脉冲等离子体下，选择性、 轮廓控制和蚀刻速率的改善均得到提高。在脉冲模式下，RF产生器的射频(RF)波形输出为 大致矩形或矩形，每个脉冲的开始处都有峰值。峰值的幅值和持续时间取决于等离子体化 学成分、条件和RF产生器的结构。RF产生器允许用户设置持续时间和功率电平，直至产生器 的最大输出。然而，有时，持续时间和功率电平的设置导致点火问题，例如功率电平不足导 致等离子体点火的缺乏，或者在高功率状态下时间过多导致对晶片的过度蚀刻。这是因为 在使用基于真空电容器的阻抗匹配时，阻抗匹配调谐为固定的等离子体阻抗。但是，在脉冲 等离子体中，等离子体阻抗在整个脉冲中都在变化。频率调谐足够快以调谐脉冲内的等离 子体阻抗，但是，频率调谐受限于其调谐范围，并且在有限的阻抗空间内进行调谐。如果在 频率调谐的同时使用阻抗匹配，则用于调谐RF产生器的RF频率的频率调谐算法和用于调谐 阻抗匹配的调谐算法之间的相互作用通常会由于不必要的频率或匹配调谐而导致反射功 率的振荡。 通过在脉冲的开始处使用频率调谐，在每个点火瞬变期间的反射功率的持续时间 被最小化，并且在脉冲的其余部分期间调谐阻抗匹配。通过将脉冲主动分解为频率调谐时 间段和匹配调谐时间段，可以使用两种等离子体阻抗调谐方法，而不会互相干扰。例如，在 不调谐阻抗匹配的时间间隔期间调谐RF产生器的频率，在不调谐频率的时间间隔期间调谐 阻抗匹配。频率调谐和阻抗匹配调谐之间的间隔有助于实现脉冲到脉冲的可重复性。RF产 生器通过在每个脉冲期间分别施加频率调谐和匹配调谐来产生具有从脉冲到脉冲的一致 性的RF波形。RF波形能以在每个脉冲的开始的限定的时间以及以限定的高功率在从脉冲到 脉冲重复，该高功率是峰值功率，其超过了RF产生器的连续波最大功率。因此，由RF产生器 产生RF波形的侧向“T”形包络，其不仅有助于点火，而且减小了离子角分布并增加了峰值离 子能量，以允许高深宽比蚀刻。 5 CN 111602223 A 说　明　书 2/28 页 脉冲的限定时间也可以在RF产生器处由RF产生器通过计算朝RF产生器反射的功 率的反射系数以及减小速率来自动确定。通过计算朝RF产生器反射的功率的反射系数和减 小速率，确定等离子体点火的发生并自动控制峰值。例如，减少峰值以使其停止。 在一些实施方案中，在脉冲的开始执行RF产生器的频率调谐，并且在脉冲的结束 执行阻抗匹配调谐。因此，即使同时使用了频率调谐和阻抗匹配调谐，它们也保持彼此隔开 (clear)，并且不会同时相互作用。通常，随着脉冲中时间的流逝，等离子体阻抗变得更加稳 定。因此，如果阻抗匹配对出现峰值的脉冲的点火部分中的等离子体阻抗变化不可见，则阻 抗匹配将看到相对稳定的等离子体阻抗，并且将能够对其进行调谐而不会带来太大麻烦。 但是，每个脉冲的开始都会看到非常大的反射功率峰值，其如果足够高，则会导致RF产生器 折回并且无法提供预期的功率。通过在脉冲开始时启用频率调谐并在匹配调谐开始之前将 频率调谐为固定频率，将反射功率峰值降至最低。 在多种实施方案中，应用了针对频率调谐算法的以脉冲百分比表示的开始时间和 停止时间。以此方式，RF产生器在脉冲开始后的一定持续时间后开始频率调谐，并在停止时 间后停止。阻抗匹配具有以脉冲百分比表示的开始时间，其中阻抗匹配忽略了调谐该频率 的脉冲百分比。在调谐RF产生器频率的停止时间之后，调谐阻抗匹配。 在一些实施方案中，将频率调谐设置为基于点火检测算法自动停止，该点火检测 算法将查看反射系数和反射系数的导数，并基于每个的阈值确定何时点燃了等离子体。RF 产生器与阻抗匹配进行通信，以便阻抗匹配在脉冲期间频率调谐结束后立即开始调谐。 在多种实施方案中，在每个脉冲内的不同时间段的脉冲期间启用频率调谐和匹配 调谐。 本文描述的系统和方法的一些优点包括工艺空间的扩展。通过在调谐阻抗匹配之 前调谐RF产生器的频率，可以创建新的工艺，否则其将因高反射功率而受到限制。 本文描述的系统和方法的附加优点包括系统功率效率的提高，系统功率效率具有 环境和经济影响。频率调谐用于减小在等离子体室内点燃等离子体的点火阶段期间的反射 功率。 该系统和方法的进一步优点包括延长RF产生器的寿命以缩短平均系统停机时间。 由于RF产生器的故障而导致系统停机。通过在调谐阻抗匹配之前调谐频率，可以减少点火 阶段期间的功率峰值，从而减少RF产生器发生故障的机会。 根据下文结合附图的详细说明，其他方面将变得清楚。 附图说明 参考下面结合附图的说明将最佳地了解本发明的实施方案。 图1A提供了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的工作周期的一部分期间对 射频(RF)产生器的参数的调谐以及在工作周期的其余部分期间对阻抗匹配的调谐。 图1B示出了曲线图的实施方案，其示出了针对小于脉冲信号的工作周期的一半调 谐RF产生器，而针对大于脉冲信号的工作周期的一半调谐阻抗匹配。 图1C示出了曲线图的实施方案，其示出了针对大于脉冲信号的工作周期的一半调 谐RF产生器，而针对小于脉冲信号的工作周期的一半调谐阻抗匹配。 图2A示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的每个脉冲期间在调谐RF产 6 CN 111602223 A 说　明　书 3/28 页 生器之前针对脉冲信号的工作周期的一半调谐阻抗匹配。 图2B示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的每个脉冲期间在调谐RF产 生器之前针对小于脉冲信号的工作周期的一半调谐阻抗匹配。 图2C示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的每个脉冲期间在调谐RF产 生器之前针对大于脉冲信号的工作周期的一半调谐阻抗匹配。 图3A示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的工作周期的一半和脉冲信 号关断的时间间隔的一半期间调谐阻抗匹配。 图3B示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号的工作周期的一半和脉冲信 号关断的时间间隔的一半期间调谐RF产生器。 图3C示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号关断的时间间隔的一半期间 调谐RF产生器，并且在脉冲信号关断的时间间隔的其余一半期间调谐阻抗匹配。 图3D示出了曲线图的实施方案，其示出了在脉冲信号关断的时间间隔的一半期间 调谐阻抗匹配，并且在脉冲信号关断的时间间隔的其余一半期间调谐RF产生器。 图4示出了曲线图的实施方案，其示出了RF参数调谐信号和匹配调谐信号之间的 非重叠。 图5A是系统的实施方案的图，其示出了脉冲信号、RF参数调谐信号和匹配调谐信 号的产生。 图5B是系统的实施方案的图，其示出了阻抗匹配的逻辑电路，该逻辑电路用于施 加匹配调谐信号以改变阻抗匹配的电路分量的变量。 图5C是系统的实施方案的图，其示出了逻辑电路从脉冲信号生成匹配调谐信号并 且还从脉冲信号生成RF参数调谐信号。 图5D是系统的实施方案的示图，其示出了由阻抗匹配的逻辑电路从脉冲信号产生 匹配调谐信号以及由RF产生器的数字信号处理器从脉冲信号产生RF参数调谐信号。 图5E是系统的实施方案的图，其示出了由RF产生器的数字信号处理器对电路部件 进行调谐。 图5F是系统的实施方案的图，其示出了基于由逻辑电路从RF产生器的数字信号处 理器接收到的脉冲信号来生成匹配调谐信号。 图5G是系统的实施方案的图，其示出了基于从RF产生器的数字信号处理器接收到 的脉冲信号，由阻抗匹配的逻辑电路生成匹配调谐信号和RF参数调谐信号。 图5H是系统的实施方案的图，其示出了时间间隔的确定，针对该时间间隔调谐RF 产生器以基于脉冲信号来调谐RF信号。 图5I是系统的实施方案的图，其示出了功率传感器与图5F的系统一起使用，其中 不使用主计算机。