CN102474973B - 用于vhf阻抗匹配调节的设备 - Google Patents
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Abstract
本文提供阻抗匹配网络的实施例。在一些实施例中，阻抗匹配网络可包括同轴共振器，该同轴共振器具有内导体与外导体。可提供调节电容器，其用以可改变地控制该同轴共振器的共振频率。该调节电容器可由第一调节电极、第二调节电极与中置电介质来形成，其中该第一调节电极由该内导体的一部分来形成。可提供负载电容器，其用以可改变地将来自该内导体的能量耦合到负载。该负载电容器可由该内导体、可调整负载电极与中置电介质来形成。
Description
技术领域
本发明的实施例大体上关于等离子体增强制程腔室，并且特别关于用于使用非常高频(VHF)功率源的过程的阻抗匹配网络。
背景技术
等离子体增强基材制程腔室广泛地用在集成组件的制造中。在一些等离子体增强基材制程腔室中，使用多个射频(RF)来形成且控制等离子体。各产生器经由匹配网络连接到基材制程腔室。对于使用高频(HF)的过程，匹配网络一般使用集总式构件(lumped element)，诸如商业上可获得的电容器。
然而，对于使用高于100MHZ的VHF频率的过程，传统的集总式构件(诸如电容器)是不实际的，这是因为这样部件的价值不容易实现。在这些频率下，通常使用基于传输线的多个散布构件。然而，RF传输线在这些频率下很长，并且因此基于全波长或四分之一波长的组件从而也很大。此外，这些匹配网络传统上被固定，并且经反射的功率在诸如循环器和隔离器的非互逆组件中被吸收。
所以，需要一种改善的用于VHF匹配调节的设备。
发明内容
本文提供阻抗匹配网络的实施例。在一些实施例中，阻抗匹配网络可包括同轴共振器，该同轴共振器具有内导体与外导体。可提供调节电容器，其用以可改变地控制该同轴共振器的共振频率。该调节电容器可由第一调节电极、第二调节电极与中置电介质来形成，其中该第一调节电极由该内导体的一部分来形成。可提供负载电容器，其用以可改变地将来自该内导体的能量耦合到负载。该负载电容器可由该内导体、可调整负载电极与中置电介质来形成。
在一些实施例中，一种基材处理***可包括：制程腔室，其中设置有基材支撑件；一或多个电极，其用以将RF功率耦合到该制程腔室内；及一或多个RF功率源，其经由如上所简述的阻抗匹配网络连接到该一或多个电极。在一些实施例中，该基材处理***可进一步包括一或多个侦测器，其用以在该基材处理***的运作期间感测从负载反射的RF功率的大小与极性。可提供控制器，其用以响应于信号来改变该调节电容器，其中该信号相应于所感测的该经反射RF功率的相，并且用以响应于信号来改变该负载电容器，其中该信号相应于所感测的该经反射RF功率的大小。
附图说明
所以，上述简介的本发明特征可参考对本发明更具体描述的实施例进一步理解和叙述，部分实施例示出于附图中。然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明也适用于其它具有同等功效的实施例。
图1示出适于和本发明的一些实施例一起使用的示意性***。
图2-4示出根据本发明的一些实施例的可调节阻抗匹配网络的各种结构。
图4A示出根据本发明的一些实施例的调节电容器。
图5示出根据本发明的一些实施例的负载电容器。
图5A示出根据本发明的一些实施例的5图的负载电容器的部分放大图。
图6A-6C示出适于和本发明的一些实施例一起使用的同轴共振器的各种结构。
为了便于理解，已经在可能的情况下，使用相同的组件符号指示各图中相同的组件。附图没有依比例绘制且为了清晰起见而简化。意即，在个实施例中所揭示的组件也可有利地用于其它实施例而无需特别指明。
具体实施方式
本发明的实施例是大体上关于用于非常高频(VHF)阻抗匹配调节的设备。如本文所使用，术语VHF是指具有约30至约300MHz的频率的RF信号。通过增加匹配调节网络将一或多个功率源的输出阻抗匹配到等离子体的负载阻抗的精确性与有效性，本发明的阻抗匹配网络可有利地增加等离子体增强处理的产能和效率。在一些实施例中，阻抗匹配网络提供了小型化设计，其有利地减少了设备所需的实体占据面积(physicalfootprint)。在一些实施例中，阻抗匹配网络可作为对低频的过滤器，其促进了输入信号产生器的保护。
图1示出适于和本发明的一些实施例一起使用的示意性***。适于以本文提供的教示来使用的示范性过程***为制程腔室，其可从美国加州圣大克劳拉市的应用材料公司获得。可变更其它等离子体制程腔室，以使用本文揭示的本发明的阻抗匹配网络。
参照图1，示意性***100大体上包含制程腔室102，制程腔室102具有基材支撑件105，基材支撑件105用以将待处理的基材110支撑在上面。半导体环115环绕基材110。半导体环115由电介环120支撑在接地的腔室主体127上。制程腔室102在顶部处受限于盘形的顶上电极125，该盘形的顶上电极125由电介密封件130以预定间隙长度支撑在基材110上方而位于接地的腔室主体127上。RF产生器182经由匹配网络184提供RF功率到基材支撑件105。真空泵132可连接到制程腔室102以控制其内压力。
RF产生器150经由同轴短柱135提供RF功率到顶上电极125。同轴短柱135是固定的阻抗匹配网络。同轴短柱135具有特征阻抗、共振频率，并且在顶上电极125与RF功率产生器150之间提供了近似的阻抗匹配。腔室主体127连接到RF产生器150的RF返回(RF接地)。从顶上电极125到RF接地的RF路径受半导体环115、电介环120与电介密封件130的电容值影响。对于施加到顶上电极125的RF功率，基材支撑件105、基材110与半导体环115提供了主要的RF返回路径。
同轴短柱135配置为促进整体***稳定性。其大体上包含内圆柱导体140、外圆柱导体145与绝缘体147，绝缘体147填充内、外导体140、145之间的空间。在一些实施例中，绝缘体147具有约1的相对电介常数。
内、外导体140、145可由任何适当的能忍受特定过程环境的导电材料来建构。举例而言，在一些实施例中，内、外导体140、145可以包含涂覆镍的铝。可改变内、外导体140、145的半径，以调整同轴短柱135的特征阻抗。举例而言，在一些实施例中，外导体145具有约4.32英寸的直径，并且内导体140具有约1.5英寸的直径。
在一些实施例中，可依照***100的运作频率来改变同轴短柱135的轴向长度，以达到共振。在一些实施例中，可根据运作频率的全波长(λ)、二分之一波长(λ/2)或四分之一波长(λ/4)来计算同轴短柱135的轴向长度。举例而言，在***的运作频率为162MHz的实施例中，同轴短柱135的轴向长度可以为约1.85m(λ)、0.96m(λ/2)、或0.46m(λ/4)。在一些实施例中，例如类似以下涉及图6A-C所描述的同轴共振器，同轴短柱135可以包含内折与外折导体140、145，因而减少了同轴短柱135的整体长度。
在沿着同轴短柱135的轴向长度的特定点处提供有一或多个垂片160，以将来自RF产生器150的RF功率施加到同轴短柱135。RF产生器150的RF功率终端150a与RF返回终端150b在短柱135上的垂片160处分别连接到内、外导体140、145。这些连接经由产生器至短柱同轴缆线162来实现，同轴缆线162具有匹配于产生器150的输出阻抗的特征阻抗(即50Ω)。位于短柱135的远程135a处的尾部导体165将内、外导体140、145短路在一起，以致短柱135在其远程135a处短路。在短柱135的近端135b处，外圆柱导体145经由环状导电壳体或支撑件175连接到腔室主体127，而内导体140经由导电圆柱或支撑件176连接到电极125的中心。电介环180(其在一些实施例中具有约1.3英寸的厚度与约9的电介常数)被固持在导电圆柱176与电极125之间且将其分离。
在一些实施例中，内导体140可提供用于诸如过程气体与冷却剂所使用的导管。此特征有利地容许气体管线170与流体管线173可提供气体与冷却剂传热流体，而不须越过大的电位差。所以，气体与流体管线可由金属来建构，较不昂贵且更可靠的材料用于这样的目的。气体管线在顶上电极125中或其邻近处馈入气体入口172，而冷却剂管线在顶上电极125内馈入冷却剂信道或外套174。
在一些实施例中，可调节阻抗匹配网络101(在以下涉及图2-5将更完整详细地描述)可经由同轴缆线162被连接在RF产生器150与同轴短柱135之间，以促进RF产生器150的输出阻抗与制程腔室102中所产生的负载阻抗的匹配。输入194将来自RF产生器150的RF功率提供到可调节阻抗匹配网络101，并且输出196将来自可调节阻抗匹配网络101的RF功率提供到同轴短柱135。或者，在一些实施例中，可调节阻抗匹配网络可用在不具有同轴短柱135的制程腔室中。在这样的实施例中，可调节阻抗匹配网络可被连接在RF功率供应器与电极125之间，其中RF功率将连接到电极125。
在一些实施例中，可调节阻抗匹配网络101大体上包括同轴共振器，同轴共振器具有可调节共振与可调节阻抗。在一些实施例中，同轴共振器可以是折叠同轴共振器，其提供比共振器的电气长度短的实体长度。适于用于本发明实施例的折叠同轴共振器的细节被揭示在2009年2月16日由Kartik Ramaswamy等人提出申请的发明名称为“Folded CoaxialResonators”的美国专利申请案号12/371,864中，其本文以引用方式并入本文作为参考。
在一些实施例中，可调节阻抗匹配网络101包括可调整的调节电容器，以促进绕着中心频率而移动共振尖峰。举例而言，对于给定的RF产生器的频率(例如在图1的示意性***100中为162MHZ)，电路呈现电感式分流构件(当产生器频率低于共振频率时)或电容式分流构件(当产生器频率高于共振频率时)。调节电容器可包括电介质，其设置在连接到RF输入的第一电极与连接到接地的第二电极之间。调节电容器可通过调整电极与电介质的电介数值、电极几何形态(或相对位置)、或诸如此类的一或多个来进行调整，以为了促进对调节电容器数值的控制。
在一些实施例中，可调节阻抗匹配网络101包括可调整的负载电容器，以促进控制可调节阻抗匹配网络101的阻抗。负载电容器可包括电介质，其设置在连接到RF输入的第一电极与连接到RF输出的第二电极之间。负载电容器可通过调整电极与电介质的电介数值、电极几何形态(或相对位置)、或诸如此类的一或多个来进行调整，以为了促进对负载电容器数值的控制。
举例而言，图2示出根据本发明的一些实施例的可调节阻抗匹配网络101的截面俯视图。图2A示出沿图2的可调节阻抗匹配网络101中的线“2A”的截面图。图2-2A示出的实施例与以下图3-6C示出的实施例仅为了说明目的，并且这些实施例的变化和组合可根据本文提供的教示而详细地被构思出。举例而言，可利用折叠同轴共振器的不同的几何形态、调节电容器的不同的结构、与(或)负载电容器的不同的结构。
在一些实施例中，图2示出的可调节阻抗匹配网络101可大体上包括同轴共振器203、调节电容器204(用于控制同轴共振器203的共振频率)、与负载电容器206(用于将来自同轴共振器203的能量耦合到输出196)。
在一些实施例中，内导体208与外导体220形成了同轴共振器203。内、外导体208、220可具有任何适于形成同轴结构的形状。举例而言，内、外导体208、220可以是圆柱形、椭球形、方形、矩形、或诸如此类。在图2示出的实施例中，内、外导体是圆柱形的。接地的导电围壁202环绕内导体208与外导体220。导电围壁202可以具有任何适于支撑同轴共振器203的部件的形状。举例而言，导电围壁202可以是立方形、矩形棱柱、圆柱、或诸如此。内导体208、外导体220与导电围壁202可由任何适当的导电材料制成，诸如金属。在一些非限制的实施例中，内导体208、外导体220与导电围壁202可由铝(Al)制成。
在一些实施例中，同轴共振器203可以是线性设计。也就是，内导体208与外导体220被形成为基本上笔直的结构。或者，在一些实施例中(诸如图2所示出与以下涉及图6A-C所更完整描述的)，同轴共振器203可以是折叠的设计。也就是，内导体208与外导体220被形成为使得各导体是折叠的，从而对同轴共振器203提供整体较短的实体长度，同时具有较长的电气长度。
在一些实施例中，内导体208可靠近导电围壁202的中心来悬置，其通过将内导体208的一端连接到导电围壁202的端壁205。导电板236设置在导电围壁202的内部中且连接到导电围壁202的壁，导电板236具有和导电围壁202的内截面尺寸基本上相同的尺寸。外导体220经由将外导体220的一端223连接到板236而靠近导电围壁202的中心来悬置。外导体220定位成使得其大体上同轴地环绕内导体208的至少一部分。导体222连接到外导体220且连接到用于从RF源(例如图1示出的RF产生器150)提供RF功率的输入194。输入连接的位置促进控制可调节阻抗匹配网络101的阻抗。在一些实施例中，一旦选择了输入194的位置，则已经固定了部位。或者，在一些实施例中，可以改变输入的位置以促进并提供增大的运作范围。
如图2A所示，板236在靠近板236的中心处具有穿孔221，其中穿孔221具有基本上足以容许内导体208通过而不会接触板236的尺寸。在一些实施例中，孔具有和外导体220的内径基本上相同的直径。
再次参照图2，在一些实施例中，调节电容器204可由该内导体208、该可调整电极218、218a(共同标示为218)与中置电介材料来形成。可调整电极218由任何适当的导电材料制成，例如金属。在一些非限制的实施例中，可调整电极218可由铜(Cu)、或其合金(诸如铜-铍合金)、或诸如此类制成。在一些实施例中，可使可调整电极218的形状而与内导体208的外表面形成界面(参见例如图4A)。在一些实施例中，可调整电极218可设以使得，在完全密闭的位置，可调整电极218不会接触内导体208。替代地或组合地，在一些实施例中，可提供电介层或涂层(未示出)于内导体208的外表面或可调整电极218的面的表面的至少一者上，以避免其两者之间的电气接触。该等可调整电极218的尺寸可使得或可配置为使得，在完全密闭的位置，可调整电极218不会彼此接触。
在一些实施例中，诸如图2所示，中置电介质可以是空气。替代地或组合地，在一些实施例中，中置电介质可以是固体电介材料，其设置在电容器电极(例如208与218)之间并且(或)设置在内导体208的外表面或可调整调节电极218的面对表面的一或多个上。电介材料可包含任何适当的过程兼容电介材料，包括聚合物或氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)(例如)、聚苯乙烯(例如)、或诸如此类。
柔性导体215、215a提供从可调整电极218到接地的连接。在一些实施例中，柔性导体215、215a可连接到接地的导电围壁202。柔性导体可由任何适当的柔性材料制成。在一些实施例中，柔性导体215、215a可以是柔性金属编织丝线。
在一些实施例中，调节电容器204的可调整电介质可通过控制可调整电极218(例如通过界定电极218与内导体208之间的电介间隙)来控制。举例而言，如图2所示，可调整电极218与内导体208之间的距离可以通过一或多个位置控制机构224、224a来控制。位置控制机构224、224a可包含一或多个轴214、214a，其分别连接到致动器216、216a。致动器216、216a可以以手动方式来控制或通过来自控制器(诸如图1示出的控制器188)的信号来控制，其中该控制器经由控制线217连接到致动器216、216a。在一些实施例中，可提供一或多个支撑件与(或)引导件以限制可调整电极218沿着期望路径的移动(例如提供线性运动与(或)避免可调整电极218的旋转、弯曲、屈曲等)。
轴214、214a可包含任何能够向可调整电极218提供适当支撑的刚性材料。在一些实施例中，轴214、214a包含金属，诸如铜(Cu)。或者，在一些实施例中，轴214、214a可包含聚合材料，诸如聚甲醛(POM)、聚二醚酮(PEEK)、聚醚醯亚胺(PEI)(例如)、或诸如此类。
致动器216、216a可以是任何适当的能够精确地控制可调整电极218的位置的致动器。举例而言，致动器216、216a可以是气动、液压、电气或其它适当的致动器。致动器216、216a能够以任何适当的方式来控制该等电极218的各自位置，诸如由轴214、214a的线性移动或由轴214、214a的旋转以及通过配置在轴214、214a和电极218上的配合螺纹部分。在一些实施例中，致动器216、216a为电气旋转致动器，诸如伺服马达或步进马达。
在运作中，调节电容器204容许同轴共振器203绕着RF功率的中心频率来调整同轴共振器203的共振尖峰，其中该RF功率被供应至该同轴共振器203。举例而言，当可调整调节电极218、218a移动更靠近内导体208时，可以降低同轴共振器203的共振尖峰。当可调整调节电极218、218a移动更远离内导体208时，可以增加同轴共振器203的共振尖峰。
在一些实施例中，诸如图3所示，调节电容器204可替代地包含电介管306，电介管306设置在内导体208与外导体220之间且可移动地定位，从而可控制电介管306与内和外导体208、220间的重叠量。电介管306与内和外导体208、220间的重叠量控制内、外导体208、220之间的电介空间的总电介常数。电介管306可具有任何适当的长度，其用以对内、外导体208、220之间的电介空间提供期望范围的总电介常数。在一些实施例中，电介管306可具有约1-1.5英寸的长度。电介管306可由任何适当的电介材料来建构，例如高K电介材料，诸如氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、PEEK、或诸如此类。或者，在一些实施例中，电介管可包含低K电介材料，诸如PTFE、聚苯乙烯、或诸如此类。
一或多个(图上显示两个)引导销或轴302可将电介管306连接到致动器304，用以控制电介管306的位置。为了容许电介管306可在内、外导体208、220之间自由地移动，电介管306大体上具有小于外导体220的内径的外径以及大于内导体208的外径的内径。
致动器304可以是任何适当的能够精确地控制电介管的位置的致动器，诸如上述关于调节电容器的致动器的任一者。在一些实施例中，致动器304可以是电气旋转致动器，诸如伺服马达或步进马达。
在一些实施例中，诸如图4和4A所示出，调节电容器204可包括支撑块402、402a，其各自连接到可调整电极218、218a的面向外的表面。支撑块402、402a可包含任何适当的能够向可调整调节电极218提供适当支撑的刚性材料，诸如聚合物。支撑块402、402a的适当材料的非限制实例包括聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、或诸如此类。
在一些实施例中，位置控制机构224可包含单个轴214，其设置为通过配置在内导体208中的穿孔，并且连接到可调整电极218、218a两者，以同时地控制可调整电极218、218a两者相对于内导体208的距离。在这样的实施例中，轴214可在设置有可调整电极218、218a处的轴214的各部分处配置相反的螺纹。可调整电极218、218a与支撑块402、402a可包含配合的螺纹孔以和轴214的螺纹形成界面。轴214的一端连接到致动器216(例如伺服马达、步进马达、或诸如此类)以控制轴214的旋转。在运作中，致动器转动螺纹轴214，使得可调整调节电极218、218a同时地移动靠近或远离内导体208。
参照图2，在一些实施例中，负载电容器206可由该内导体208、可调整负载电极228与中置电介材料来形成。导体226连接到可调整负载电极228且促进能量从可调整阻抗匹配网络101到输出196的耦合。导体226可由任何适当的柔性导电材料制成。在一些实施例中，导体226包含柔性金属编织丝线。
可调整负载电极228可由适当的导电材料制成，诸如金属，例如铜(Cu)、铍(Be)、或其组合。在一些实施例中，诸如图2所显示，中置电介质可以是空气。替代地或组合地，在一些实施例中，中置电介质可以是电介材料，其设置在内导体208的外表面或可调整负载电极228的面对表面的一或多个上。电介材料可包含任何适当的过程兼容电介材料，包括聚合物或氟聚合物，诸如非限制实例的PTFE、聚苯乙烯、或诸如此类。
可调整负载电极228与内导体208之间的距离可以由位置控制机构230来控制，从而控制负载电容器电极之间的空间的电介常数且从而控制可调整阻抗匹配网络101的输出电容值。位置控制机构230可包含致动器234用以控制可调整负载电极228的位置。在一些实施例中，可提供轴232以将可调整负载电极228连接到致动器234。致动器234可以手动方式来控制或通过来自控制器(诸如图1示出的控制器188)的信号来控制，其中该控制器经由控制线235连接到致动器234。轴232可由任何适当的刚性材料制成，诸如金属、聚合物、或诸如此类者。致动器234可以是任何适当的能够精确地控制可调整负载电极228的位置的致动器，诸如上述关于调节电容器的致动器的任一者。
在一些实施例中，诸如图4和5所示，内导体208与负载电极228之间的距离可以由旋转致动器234来控制，其中该旋转致动器234连接到螺纹轴232。在这样的实施例中，负载电极206包含设置靠近负载电极206的中心处的螺纹穿孔，其设以和轴232的螺纹形成界面。在运作中，该旋转致动器234旋转该轴214，从而移动该负载电极106靠近或远离该内导体208。
图5示出根据本发明的一些实施例的负载电容器206的详细结构图。负载电容器206大体上包含该内导体208、该可调整负载电极228与中置电介质。在一些实施例中，可调整负载电极228可以包含绕着电介鞍510设置的导电环(诸如铜环)，电介鞍510线性可移动地设置在内导体208的末端上方。导电环可包含任何适当的导电材料，例如金属。在一些非限制的实施例中，导电环可包含铜(Cu)、或其合金(诸如铜-铍合金)、或诸如此类。可提供连接到位置控制机构230的螺纹轴232，以控制电介鞍510(以及可调整负载电极228)的移动。举例而言，可经由设置在电介鞍510与支撑块516(若存在的话)中的螺纹穿孔将螺纹轴232设置成通过电介鞍510以及选择性地通过支撑块516，从而使得轴232的旋转可控制电介鞍510与可调整负载电极228的线性移动。可提供销514使其穿过电介鞍510与内导体208，以避免其之间的旋转。可沿着电介鞍510的纵向轴提供沟槽504，并且沟槽504可含有该销514，以致电介鞍510可相对于内导体208沿着纵向轴线性地移动。可调整电极228与内导体208之间的重叠量可因此由位置控制机构130来控制。可调整电极228与内导体208之间的重叠量控制负载电容器206的电极的有效表面积，从而控制电容值。
在一些实施例中，由电介材料形成的绝缘体套502可设置在内导体208的外表面上。电介鞍510与绝缘体套502可由相同或不同的电介材料制成。举例而言，电介鞍510与(或)绝缘体套502可包含聚合物或氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯、或诸如此类。如图5A所示，在一些实施例中，内导体208与绝缘体套502可具有圆滑角落，以避免电能在内导体208与其它靠近内导体208的末端的导电部件之间形成电弧。
图6A-6C示出适于和本发明的一些实施例一起使用的同轴共振器的各种结构。同轴共振器的各种结构的详细描述被提供在可并入本文的2008年2月29日提出申请的美国专利临时申请案号61/032,793中。
图6A示出适于和本发明的一些实施例一起使用的示范性折叠同轴共振器620。折叠同轴共振器620大体上包含内导体623、中间导体625与外导体627。导体222连接到中间导体625且配置为从输入194接收功率。折叠同轴共振器620以短路端622与开路端624而终止于相对端，其各自作为电流与电压节点边界。
可依照伴随***的运作频率来改变折叠同轴共振器620的长度，以达到与伴随***的共振。举例而言，如上所述，在***的运作频率为162MHz的一些实施例中，折叠同轴共振器620的轴向长度可以是非折叠同轴共振器620的长度的一半(L/2)或约0.92m(当其以全波长的函数来计算时)。
靠近折叠同轴共振器620的开路端624而设置负载电容器206，负载电容器206由该内导体623、该可调整负载电极228与中置电介质来形成。调节电容器204包含电介管306，电介管306连接到一或多个(图上显示两个)轴302和致动器304，以控制电介管306相对于内导体623与中间导体625的线性移动，其中轴302位于内导体623与中间导体625之间。负载电容器206与调节电容器204均在以上关于图1-5完整详细地描述。
图6B示出适于和本发明的一些实施例一起使用的折叠同轴共振器630的另一实例。折叠同轴共振器630包含和图6A的折叠同轴共振器620相似的实体尺寸。然而，相对地，共振器结构630具有内导体633与中间导体635，其在开路端634处短路。如同图6A的同轴共振器620，短路632设置在折叠同轴共振器630的相对端处。类似图6A的折叠同轴共振器620，靠近开路端634处设置负载电容器206，负载电容器206由该内导体633、该可调整负载电极228与中置电介质(未示出)来形成。此外，亦类似图6A的折叠同轴共振器620，调节电容器306包含电介管306，电介管306连接到一或多个(图上显示两个)轴302，轴302位于内导体633与中间导体635之间且可经由致动器304而线性地移动。
图6C示出适于和本发明的一些实施例一起使用的折叠同轴共振器640的又一实例。共振器结构640描绘了根据一些实施例的折叠同轴共振器的电气和实体长度之间可以进行特定折衷。详细地说，同轴共振器结构640包括第一实体长度的外导体区段647以及都为第二实体长度的内导体区段643与中间导体区段645。类似图6B-C的实施例，折叠同轴共振器640包含闭路端642、开路端644和调节电容器204，以负载电容器206靠近开路端644而设置。
尽管图6A-C示出了适于和本发明的一些实施例一起使用的同轴共振器的结构的各种示范性实施例，应了解的是，可通过适当配置尺寸(即长度和直径)来适用于任何特定应用而实现多个实施例。
参照图1，控制器188可连接到可调节阻抗匹配网络101，以控制可调节阻抗匹配网络101的运作。控制器188可以是用于运作***100的控制器或其一部分，或者控制器188可以是独立的控制器。控制器188大体上包含中央处理单元(CPU)191、内存190、与用于CPU 191的支持电路189。控制器188可直接地控制可调节阻抗匹配网络101(例如经由数字控制器卡)，或经由涉及特定制程腔室的计算机(或控制器)与(或)支持***部件来控制。控制器188可以是任何形式的通用目的计算机处理器，其可用在工业设备中用以控制各种腔室与子处理器。CPU 191的内存190或计算机可读媒介可以是可轻易取得的内存的一或多种，诸如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、闪存、或任何其它形式的数字储存器，无论是当地的或远程的皆可。支持电路189连接到CPU191用于以传统方式来支持处理器。这些电路可包括快取、功率供应、时钟电路、输入/输出电路与子***、与诸如此类。
可提供相和大小侦测器192或独立的相和大小侦测器，以侦测从顶上电极125反射的RF功率的相和大小。相和大小侦测器192连接到控制器188且提供表示经反射的RF功率的相(极性)和大小的信号。或者，在一些实施例中，可使用其它侦测器(诸如方向耦合器(未示出)或诸如此类)来取代相和大小侦测器。在运作中，相和大小侦测器192判定经反射的RF功率的相和大小且提供相应的信号到控制器188。在运作期间，控制器188可控制可调节阻抗匹配网络101的运作，以响应于这样的信号，从而最小化从顶上电极125反射的RF功率。举例而言，可利用相信号来控制调节电容器的位置(例如，如前所述使用步进马达)，并且可利用大小信号来控制负载电容器(例如，如前所述使用步进马达)。
或者，在一些实施例中，可使用基于软件的形式梯度搜寻方法(software based conjugate gradient search method)，从而可调节阻抗匹配网络101的各个可调节构件能依序地被调整。在每次调整处，经反射的功率由相和大小侦测器192来判定，并且基于经反射的功率是否增加或降低，可调节阻抗匹配网络101的下个可调节构件被调整。
虽然前文针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其它及另外实施例。
Claims (15)
1.一种阻抗匹配网络，包含：
同轴共振器，其具有内导体、中间导体、外导体和电介管，所述电介管可移动地设置在所述内导体与所述中间导体之间，其中所述外导体被折叠以形成所述内导体或所述中间导体中的至少一个，以及其中所述中间导体耦接至一输入以接收功率，并且实质上同轴地围绕所述内导体的至少一部分；
调节电容器，用于可变化地控制所述同轴共振器的共振频率，所述同轴共振器由所述内导体、所述中间导体与所述电介管形成；及
负载电容器，用于可变化地将来自所述内导体的能量耦合到负载，所述负载电容器由所述内导体、可调整负载电极与中置电介质形成。
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中：
所述负载电容器具有配置为连接到负载的输出。
3.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述内导体还包括设置在外表面上的电介材料。
4.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述调节电容器还包括：
可调整调节电极，其以远离所述内导体的相隔关系而可移动地设置。
5.根据权利要求4所述的阻抗匹配网络，其中，所述可调整调节电极的形状与所述内导体的外表面形成界面。
6.根据权利要求4所述的阻抗匹配网络，其中，所述调节电容器还包括位置控制机构，用于调整所述可调整调节电极与所述内导体之间的距离。
7.根据权利要求6所述的阻抗匹配网络，其中，所述位置控制机构还包括：
螺纹轴，其可移动地连接到所述可调整调节电极；及
致动器，其连接到所述螺纹轴以控制所述螺纹轴的旋转，其中，所述螺纹轴的旋转控制所述可调整调节电极的位置。
8.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述负载电容器还包括位置控制机构，用于控制所述可调整负载电极与所述内导体之间所界定的距离。
9.根据权利要求8所述的阻抗匹配网络，其中，所述负载电容器还包括：
电介鞍，其设置在所述内导体的一端的上方，并且可相对于所述内导体沿着纵向轴移动；
其中，所述可调整负载电极包含导电环，所述导电环绕着所述电介鞍的外表面而设置，其中，所述位置控制机构控制所述导电环与所述内导体的所述一端之间的重叠。
10.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述内导体还包括圆滑端。
11.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述同轴共振器具有折叠结构，相对于其电气长度提供了更小的实体长度。
12.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络，其中，所述电介管与所述内导体和所述中间导体之间具有可控制的重叠，重叠量界定所述电介管的总电介数值。
13.根据权利要求12所述的阻抗匹配网络，还包括：
位置控制机构，其连接到所述电介管用于调整所述电介管相对于所述内导体与所述中间导体的位置。
14.一种基材处理***，包含：
制程腔室，其中布置有基材支撑件；
一或多个电极，其用于将RF功率耦合到所述制程腔室内；及
一或多个RF功率源，其通过权利要求1至13中任一项所述的阻抗匹配网络连接到所述一或多个电极。
15.根据权利要求14所述的基材处理***，还包括：
一或多个侦测器，其用于在所述基材处理***的运作期间感测从负载反射的RF功率的大小与极性；及
控制器，其用于响应于信号来改变所述调节电容器，其中，所述信号对应于所感测的经反射的RF功率的相；并且用于响应于信号来改变所述负载电容器，其中，所述信号对应于所感测的经反射的RF功率的大小。
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