阅读说明：本技术 半导体处理工具中的rf电流测量 (RF current measurement in semiconductor processing tools ) 是由 苏尼尔·卡普尔 托马斯·弗雷德里克 于 2019-02-22 设计创作，主要内容包括：提供了一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法。该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将RF功率分配给多个站,从而在所述站内产生等离子体,其中,根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐所述RF功率的频率,其中,调谐所述频率包括：i)测量所述等离子体的电流,ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化,以及iii)调节所述RF功率的所述频率；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。(A method of plasma-assisted semiconductor processing in a plurality of stations in a processing chamber is provided. The method comprises the following steps: a) providing a substrate at each of the plurality of stations; b) distributing RF power to a plurality of stations to generate a plasma within the stations, wherein the RF power is distributed according to RF power parameters that are adjusted to reduce station-to-station variation; c) tuning a frequency of the RF power, wherein tuning the frequency comprises: i) measuring a current of the plasma, ii) determining a change in the frequency of the RF power from the current measured in (i), and iii) adjusting the frequency of the RF power; and d) performing semiconductor processing operations on the substrate at each station.)

半导体处理工具中的RF电流测量

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月23日提交的名称为“RF CURRENT MEASUREMENT INSEMICONDUCTOR PROCESSING TOOL”的USSN62/634,725的优先权和利益，该申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术

半导体器件制造涉及在半导体处理反应器中处理半导体晶片。典型的工艺包括在晶片上沉积和去除(即，蚀刻)材料。在商业规模的制造中，每个晶片包含要制造的特定半导体器件的许多副本，并且需要许多晶片来实现器件的所需要的体积。半导体处理操作的商业可行性很大程度上取决于工艺条件的晶片内均匀性和晶片与晶片之间的重复性。因此，努力确保给定晶片的每个部分和每个被处理的晶片都暴露于相同的处理条件。处理条件的变化会导致沉积和蚀刻速率的变化，从而导致整个工艺和产品的变化无法接受。

发明内容

一个或多个计算机的系统可以配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中导致系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，所述指令在由数据处理装置执行时使该装置执行这些动作。

一个总体方面包括一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐所述RF功率的频率，其中，调谐所述频率包括：i)测量所述等离子体的电流，ii)根据(I)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及iii)调节所述RF功率的所述频率；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。

实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述方法其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述方法其中，i)包括：a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向处理室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体的所述电流。所述方法其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述方法其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。所述方法其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值。所述方法其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述方法其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电感性元件的阻抗z确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ω_res来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ω_res的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值L和所述电容性元件的电容值c来确定。所述方法其中，所述RF功率频率是约56MHz的频率。所述方法其中，将所述RF功率频率修改为经调节的RF功率频率，并且进一步地，其中，使用第二线性比例因子，以所述电流传感器在所述经调节的RF功率频率下来重复i)。所述方法其中，所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。

一个总体的方面包括一种用于等离子体辅助的半导体沉积的装置，所述装置包括：多个处理站，其中所述处理站中的每一个包括至少一个晶片支撑件并且被配置为接收至少一个衬底，并且其中所述多个处理站在室内；功率源，其被配置为向所述室提供RF功率以产生并维持等离子体；电流传感器，其被配置为测量等离子体电流；RF频率调谐器，其被配置为调谐RF功率频率；一个或多个RF功率调节器，其被配置为调节被分配给所述多个处理站的所述RF功率，从而减少站与站之间的变化；以及一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器、所述功率源、所述电流传感器、所述RF频率调谐器和所述RF功率调节器通信连接，并且所述控制器被配置为：调谐所述RF功率频率，其中，调谐所述RF功率频率包括：i)使用所述电流传感器通过以下方式确定所述等离子体电流：a)测量在所述电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的所述RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体电流；ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及iii)通过所述RF频率调谐器调节所述RF功率的频率，以及iv)当在每个处理站执行半导体处理操作时，指示所述一个或多个RF功率调节器调节分配给每个站的所述RF功率，以减少站与站之间的变化。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。

实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述装置其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述装置其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述装置其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。所述装置其中，所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。所述装置其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值。所述装置其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述装置其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电流传感器的阻抗z确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ω_res来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ω_res的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值l和所述电容性元件的电容值c来确定。

一个总体方面包括一种在处理室中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述处理室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体的所述电流，以用于在所述处理室中的站处对衬底执行半导体处理操作。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。

实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述方法其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述方法其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述方法其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值，而所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述方法其中所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上，并且进一步，其中所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。所述方法其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电感性元件的阻抗z确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ω_res来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ω_res的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值l和所述电容性元件的电容值c来确定。所述方法其中所述RF功率频率是约13.56MHz的频率。所述方法其中，将所述RF功率频率修改为经调节的RF功率频率，并且进一步地，其中，使用第二线性比例因子，以所述电流传感器在所述经调节的RF功率频率下来重复b)。

一个总体方面包括一种用于在处理室中进行等离子体辅助的半导体处理的装置，所述装置包括：在所述处理室内的处理站，所述处理站具有被配置为接收至少一个衬底的至少一个晶片支撑件；功率源，其被配置为向所述处理室提供RF功率以产生并维持等离子体；电流传感器，其被配置为测量等离子体电流；一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器、所述功率源和所述电流传感器通信连接，并且所述控制器被配置为：a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述处理室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体的所述电流，以用于在所述处理室中的站处对衬底执行半导体处理操作。

实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述装置其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述装置其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述装置其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值，并且，所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述装置其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上，并且进一步，其中，所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。所述装置其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电感性元件的阻抗z确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ω_res来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ω_res的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值l和所述电容性元件的电容值c来确定。所述装置其中，所述RF功率频率是约13.56MHz的频率。所述装置其中，将所述RF功率频率修改为经调节的RF功率频率，并且进一步地，其中，使用第二线性比例因子，以所述电流传感器在所述经调节的RF功率频率下来重复b)。

附图说明

图1示出了用于在半导体衬底上沉积膜的衬底处理装置。

图2示出了可以利用等离子体平衡硬件的示例性多站式衬底处理装置。

图3是示出具有多个站的示例性多站等离子体反应器中的各个部件的示意图，其中多个站利用RF频率调谐来共享RF功率源。

图4A是利用RF频率调谐和RF功率参数调节的多站式沉积工艺的工艺流程图。

图4B是利用RF频率调谐的多站式沉积工艺的工艺流程图。

图5显示了串联电流传感器的一示例性实现方式。

图6显示了串联电流传感器的示例性印刷电路板(PCB)实现方式。

图7示出了用于将测得的电压转换为测得的电流的示例性流程图。

图8显示了特定频率下测得的电压和测得的电流之间的示例性线性比例关系。

图9显示了用于校准和操作串联电流传感器的示例性流程图。

图10显示了用于校准和操作串联电流传感器的示例性流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，阐述了许多具体实现方式。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者通过使用替代元件或工艺来实践本文公开的技术和装置。在其他情况下，未详细描述公知的工艺、过程和部件，以免不必要地使本公开的各方面不清楚。

准确测量RF电流是半导体制造工具的控制和故障排除配置的主要度量要求之一。开发用于测量RF电流的技术包括但不限于，例如Pearson探针和Rogowski线圈。在这种技术中，由电流产生的磁通量用于在次级线圈中感应电流。该感应电流在次级线圈两端产生电压，该电压与初级路径中的电流成比例。这种技术的缺点包括例如窄的带宽。

提供了用于控制在具有共享RF功率源的多个处理站的半导体工具中的多循环沉积操作中使用的RF功率的装置和方法。控制RF功率的频率以及施加到共享射频功率源的各个站的功率。

图1示出了用于在半导体衬底上沉积膜的衬底处理装置。图1的装置100具有单个处理室102，该处理室102具有在内部体积空间中的单个衬底保持器108，该衬底保持器108可以通过真空泵118保持在真空下。气体输送系统101和喷头106也流体地耦合到该室，以用于输送(例如)膜前体、载气和/或清扫气体和/或工艺气体、二次反应物等。图1中还显示了在处理室内产生等离子体的设施。图1中示意性说明的装置提供了用于在半导体衬底上执行膜沉积操作(例如化学气相沉积(CVD)或ALD)的基本设施。

为了简单起见，处理装置100被描绘为具有用于维持低压环境的处理室主体102的独立处理站。然而，应理解的是，如本文所述，多个处理站可以被包括在公共处理工具环境中，例如，在公共反应室内。例如，图2描绘了多站式处理工具的实现方式。此外，应理解，在一些实现方式中，可通过一个或一个以上系统控制器以编程方式调节处理装置100的一个或一个以上硬件参数，包括上文详细论述的那些。

处理站100与反应物输送系统101流体连通，以将工艺气体输送至分配喷头106。反应物输送系统101包括混合容器104，混合容器104用于混合和/或调节工艺气体以将其输送至喷头106。一个或多个混合容器入口阀120可控制将工艺气体引入混合容器104中。

一些反应物可以在蒸发之前被以液体形式存储并且随后被输送到处理室102。图1的实现方式包括汽化点103，其用于汽化将被供应到混合容器104的液体反应物。在一些实现方式中，汽化点103可以成为加热的液体注入模块。在一些其他实现方式中，汽化点103可以是加热的汽化器。在其他实现方式中，可以从处理站消除汽化点103。

在一些实现方式中，可以在汽化点103上游提供液体流量控制器(LFC)，以控制用于汽化并输送至处理室102的液体的质量流量。

喷头106将工艺气体和/或反应物(例如，膜前体)朝向在处理站处的衬底112分配，其流量由喷头上游的一个或多个阀(例如，阀120、120A，105)控制。在图1所示的实现方式中，衬底112位于喷头106的下方，并且示出为放置在基座108上。喷头106可以具有任何合适的形状，并且可以具有任何合适数量和布置的用于将工艺气体分配到衬底112的端口。

体积空间107位于喷头106下方。在一些实现方式中，可以升高或降低基座108以将衬底112暴露于体积空间107和/或改变体积空间107的体积。任选地，可以在沉积工艺的部分期间降低和/或升高基座108，以调节体积空间107内的工艺压强、反应物浓度等。

在图1中，喷头106和基座108电连接到RF功率源114和匹配网络116，以用于为等离子体供电。在一些实现方式中，可以通过控制处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率和/或等离子体功率脉冲时序中的一个或多个(例如，经由具有适当机器可读指令的系统控制器)来控制等离子体能量。例如，RF功率源114和匹配网络116可以以任何合适的功率操作以形成具有期望的自由基物质组成的等离子体。同样，RF功率源114可以提供任何合适频率的RF功率。

在一些实现方式中，可以通过一个或多个等离子体监测器原位监测等离子体。在一种情况下，可以通过一个或多个电容、电压和/或电流传感器(例如，诸如VI探针之类的负载传感器)来监测等离子体功率。此类传感器的示例包括MKS VI-Probe-4100和350。此类传感器可以测量电容、电压、电流和相位差。在某些实现方式中，传感器可以电连接到RF功率源并且可以位于喷头处或附近。在这样的实现方式中，由RF功率源看到的阻抗可以代表等离子体的阻抗。在另一种情况下，可以通过一个或多个光学发射光谱法(OES)传感器来测量等离子体密度和/或工艺气体浓度。在一些实现方式中，可基于来自此类原位等离子体监测器的测量值以编程方式调节一个或多个等离子体参数。例如，可以在反馈回路中使用负载传感器，以提供对等离子体功率的程序式控制。应理解的是，在一些实现方式中，可以使用其他监测器来监测等离子体和其他处理特性。这样的监测器可以包括但不限于红外(IR)监测器、声学监测器和压力传感器。

在一些实施方案中，可经由输入/输出控制(IOC)测序指令来控制等离子体。在一个示例中，用于设置用于等离子体激活的等离子体条件的指令可以被包括在工艺配方的相应等离子体激活配方中。在某些情况下，可以按顺序排列工艺配方，以便用于工艺的所有指令与该工艺同时执行。在一些实现方式中，用于设置一个或多个等离子体参数的指令可以被包括在等离子体处理之前的配方中。例如，第一配方可以包括用于设置惰性气体(例如，氦气)和/或反应物气体的流率的指令、用于将等离子体发生器设置为功率设定值的指令以及用于第一配方的时间延迟指令。第二后续配方可以包括用于启用等离子体发生器的指令和用于第二配方的时延指令。第三配方可以包括用于禁用等离子体发生器的指令和用于第三配方的时延指令。应理解的是，在本公开的范围内，可以以任何合适的方式进一步细分和/或迭代这些配方。

在某些沉积工艺中，等离子体激励持续约数秒的时间或更长的持续时间。在本文所述的某些实现方式中，可以在处理循环期间施加更短的等离子体激励。这些时间可能少于50毫秒，其中25毫秒是一个具体示例。如此短的RF等离子体激励需要快速稳定和调谐等离子体。为了实现等离子体的快速稳定和调谐，可以通过两步调谐处理来配置等离子体发生器，该两步调谐处理包括粗调部件和微调部件。在粗调部件中，可以将阻抗匹配预设为特定阻抗。粗调部件可以被预设为使得阻抗的幅值处于例如50欧姆的值。在某些实现方式中，粗调部件可以限于影响阻抗的幅值的调节。在微调部件中，可以允许RF频率相对于基线频率浮动，以便尝试使相位与目标值(例如，零相位值)匹配。按常规，以约13.56MHz的RF频率生成高频等离子体。在本文公开的各种实现方式中，可以允许频率浮动到不同于该标准值的值，以便使相位与目标值匹配。在某些实现方式中，微调部件可以限于影响阻抗相位的调节。通过在将阻抗匹配固定为预定阻抗的同时允许频率浮动，等离子体可以远远更快地稳定下来。非常短的等离子体激励(例如与ALD或原子层蚀刻(ALE)循环相关的激励)可能会受益于等离子体的快速稳定。

典型沉积循环的前1-2毫秒涉及等离子体的点燃。在点燃等离子体之后，然后进行RF频率的微调以使等离子体相位与目标值匹配。

如上所述，一个或多个处理站可以被包括在多站式衬底处理工具中。图2示出了可以利用等离子体平衡硬件的示例性多站式衬底处理装置。关于设施成本和运营费用，通过使用如同图2所示的多站式处理装置之类的多站式处理装置，可以实现各种效率。例如，单个真空泵可用于通过排空所有四个处理站的废工艺气体等来为所有四个处理站创建单个高真空环境。取决于实现方式，每个处理站可以具有其自己的专用喷头用于气体输送，但是可以共享相同的气体输送系统。同样，等离子体发生器设施的某些元件可以在处理站(例如电源)之间共享，但是根据实现方式，某些方面可能是特定于处理站的(例如，如果使用喷头来施加等离子体产生的电位)。再一次，应当理解，通过在每个处理室中使用更多或更少数量的处理站(例如每个反应室2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个处理站)也可以或多或少地实现这种效率。

图2的衬底处理装置200采用包含多个衬底处理站的单个衬底处理室214，每个处理站可用于在该处理站处保持在晶片保持器中的衬底上执行处理操作。在该特定实现方式中，示出了具有四个处理站201、202、203和204的多站式衬底处理装置200。其他类似的多站式处理装置根据实现方式以及例如，平行晶片处理的所需水平、尺寸/空间约束、成本约束等可以具有更多或更少的处理站。图2还显示了衬底搬运机器手226和控制器250。

如图2所示，多站式处理工具200具有衬底装载端口220和机械手226，该机械手226被配置为将衬底从通过晶舟228装载的盒中通过大气端口220移动到处理室214中并移动到四个站201、202、203或204中的一一个上。

图2所示的所描绘的处理室214提供了四个处理站201、202、203和204。RF功率在RF功率系统213处产生并分配给站201-204中的每一个。该RF功率系统可以包括一个或多个RF功率源，例如，高频(HFRF)和低频(LFRF)源，阻抗匹配模块和滤波器。在某些实现方式中，功率源可以仅限于高频或低频源。除非另有说明，否则假定所描述的沉积工艺仅使用高频功率。RF功率系统的分配系统关于电抗器对称并且具有高阻抗。这种对称性和阻抗导致大约相等量的功率被传递到每个站。射频功率的在约5％到15％之间的细微差异可能是由于分配系统部件、站对准、温度差异和工艺条件中的容差引起的。

由于各种原因(包括但不限于阻抗匹配模块中可变电容器的调谐不准确，或来自射频电源的电流测量结果不准确)导致的射频功率的微小差异可能会导致晶片与晶片之间的各种膜特性的不均匀性，各种膜特性例如组成、厚度、密度、交联量、化学性质、反应完成、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性、气密性等。在单个站微调等离子体功率并动态响应于站条件变化的能力可能会降低晶片与晶片之间的不均匀性。注意，本方法和装置不限于多站式反应器；本文公开的方法和装置适用于其他RF功率系统，其中多个处理区域共享RF功率源。

图2还描绘了用于在处理室214内的处理站201、202、203和204之间传送衬底的衬底传送装置290的实现方式。应理解的是，可以采用任何合适的衬底传送装置。非限制性的示例包括晶片传送带和晶片搬运机械手。

图2还描绘了用于控制处理工具200及其处理站的工艺条件和硬件状态的系统控制器250的实现方式。系统控制器250可以包括一个或多个存储器设备256、一个或多个海量存储设备254以及一个或多个处理器252。处理器252可以包括一个或多个CPU、ASIC、通用计算机和/或专用计算机、一个或多个模拟和/或数字输入/输出连接件、一个或多个步进电机控制器板等。

在一些实现方式中，系统控制器250控制处理工具200的操作中的一些或全部，所述操作包括其各个处理站的操作。系统控制器250可以在处理器252上执行机器可读的系统控制指令258，在一些实现方式中，系统控制指令258从海量存储设备254加载到存储器设备256中。系统控制指令258可以包括用于控制定时、气态和液态反应物混合、室和/或站压力、室和/或站温度、晶片温度、目标功率电平、RF功率电平、RF暴露时间、衬底基座、卡盘和/或底座位置以及由处理工具200执行的特定处理的其他参数的指令。这些处理可以包括各种类型的处理，包括但不限于与在衬底上沉积膜有关的处理。系统控制指令258可以以任何合适的方式配置。例如，可以编写各种处理工具部件子例程或控制对象以控制处理工具部件的操作。系统控制指令258可以用任何合适的计算机可读编程语言来编码。在一些实现方式中，系统控制指令258以软件实现，在其他实现方式中，指令可以以硬件实现，例如，作为逻辑硬编码在ASIC(专用集成电路)中，或者在其他实现方式中，作为软件和硬件的组合实现。

在一些实现方式中，系统控制软件258可以包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)测序指令。例如，一个或多个沉积工艺的每个步骤可以包括一个或多个由系统控制器250执行的指令。例如，用于设置初级膜沉积工艺的工艺条件的指令可以包括在相应的沉积配方中，并且同样用于覆盖膜沉积。在一些实现方式中，配方可以被顺序地布置，使得用于工艺的所有指令与该工艺同时执行。

在一些实现方式中，可以采用存储在与系统控制器250相关联的海量存储设备254和/或存储器设备256上的其他计算机可读指令和/或程序。程序或程序部分的示例包括衬底定位程序、工艺气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序和等离子体控制程序。

在一些实现方式中，可以存在与系统控制器250相关联的用户界面。该用户界面可以包括显示屏、装置和/或工艺条件的图形软件显示器以及诸如指点设备、键盘、触摸屏、麦克风等之类的用户输入设备。

在一些实现方式中，由系统控制器250调节的参数可以涉及工艺条件。非限制性示例包括工艺气体组成和流率、温度、压力、等离子体条件(例如RF偏置功率电平、频率和暴露时间)等。这些参数可以以配方的形式提供给用户，其可以使用用户界面输入。

可以通过系统控制器250的模拟和/或数字输入连接件从各种处理工具传感器提供用于监测处理的信号。用于控制处理的信号可以通过处理工具200的模拟和/或数字输出连接件输出。可以被监测的处理工具传感器的非限制性示例包括质量流量控制器(MFC)、压力传感器(例如压力计)、热电偶，负载传感器、OES传感器等。可以将适当编程的反馈和控制算法与来自这些传感器的数据一起使用，以保持工艺条件。

系统控制器250可以提供用于实现沉积工艺的机器可读指令。指令可以控制各种工艺参数，例如DC功率电平，RF偏置功率电平，站与站之间的变化，例如RF功率参数(电压、电流、电容、阻抗、相位、负载功率等)的变化，频率调谐参数，压力，温度等。这些指令可以控制这些参数，例如但不限于控制阻抗匹配模块中的可变电容，或基于测量从RF功率源输送到等离子体的电流来控制电流源，以根据本文所述的各种实现方式进行膜堆叠件的原位沉积。

系统控制器通常将包括一个或多个存储器设备和被配置为执行机器可读指令的一个或多个处理器，以使得所述装置将根据本文公开的工艺执行操作。包含用于根据本文公开的衬底掺杂工艺控制操作的指令的机器可读非暂时性介质可以耦合到系统控制器。

在2014年5月15日提交的美国临时专利申请No.61/994,025中描述了用于多循环沉积工艺和多站半导体处理装置的各种其他配置，并且通过引用将其合并于此。

图3是示出具有多个站的示例性多站等离子体反应器中的各个部件的示意图，其中多站利用RF频率调谐来共享RF功率源。如图所示，可以是高频RF功率源的RF功率源301经由分配网络321分配到多个站351。HFRF可以具有大约2-60MHz或大约13.56MHz的频率。在其他实现方式中，除了高频RF功率源之外或代替高频RF功率源，还可以使用低频RF功率源。低频RF功率源可以具有大约100kHz至大约1MHz或大约400kHz的频率。某些可商购的RF功率源具有调谐RF功率源的频率的能力。此类RF功率源的示例包括Advanced Engineer’sParamount系列，MKS’s SurePower系列，Comdel’s CB、CLX和CDX系列以及Huettinger’sTruPlasma系列。

来自RF功率源301的功率可以被输送通过阻抗匹配系统，该阻抗匹配系统可以包括固定匹配模块303。在既包含高频RF功率源也包含低频RF功率源的某些实现方式中，也可以存在高通滤波器和/或低通滤波器。另外，在某些实现方式中，来自RF功率源的功率可以被输送通过自动匹配模块。在包括低频RF功率源(无论是作为高频RF功率源的补充还是替代)的实现方式中，低频功率都可以被输送通过固定匹配或自动匹配。在某些实现方式中，可以使用自动匹配模块来使RF功率频率与等离子体的负载的设定阻抗匹配。在其他实现方式中，可以使用固定匹配模块，其不会自动将RF功率频率与等离子体的负载的设定阻抗匹配。

在图3所示的实现方式中，RF功率源301连接到分配网络321。分配网络321可以将由RF功率源301产生的RF功率分配给多个站351中的每一个。分配网络321连接到用于多个站351中的每个的RF调节器323。对于多个站351中的每个，RF调节器323在喷头353之前连接到功率参数传感器333。功率参数传感器333可以是先前公开的任何类型的传感器，例如电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率或OES传感器。RF功率源301可以从RF控制器343获得指令，并且改变分配给各站的RF功率的频率。所述指令可以是根据由一个或多个功率参数传感器333检测到的电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率进行的频率调节。在其他实现方式中，附加传感器可以测量代表所有站351中的等离子体的相位的最终相位。然后，RF控制器343可以根据由附加传感器测得的最终相位来改变分配给所述站的RF功率的频率。在某些实现方式中，RF控制器343可以包括指令(例如代码)，以改变RF功率的频率，使得阻抗的相位为零或接近零。在图3所示的实现方式中，RF控制器343可以改变来自各个站上游的RF功率源301的RF功率的频率。

RF调节器323由RF控制器343控制。RF控制器343可以基于来自每个站351的传感器333的测量结果，将各个站的RF功率改变确定的量。在某些实现方式中，RF调节器323可以是可变的电容器。RF控制器343可以控制可以改变可变电容器的电容的步进电机(未示出)。可以使用其他方式来改变电容。例如，RF调节器323也可以是一组具有各自开关的电容器。可以通过激活(接通)具有指定值的多个电容器来控制RF功率。例如，可以选择电容器以为站增加1pF、2pF、4pF、8pF和16pF并联电容。在该示例中，活动(打开)和非活动(关闭)电容器的所有组合都覆盖了0pF至31pF的范围，分辨率为1pF。通过选择要激活的电容器，控制器可以改变给站的RF功率。这种数字控制会比使用步进电机控制可变电容器要快，尤其是当需要覆盖大范围的电容时。根据可用空间和所需的控制量，本领域技术人员将能够使用一个或多个电容器来设计RF调节器，以将RF功率改变一定量。

在其他实现方式中，RF调节器323可以是可变线圈电感器。RF控制器343可以控制可变线圈电感器以影响输送到站的RF功率。在某些实现方式中，RF调节器不限于电容器和电感器。在某些实现方式中，其他RF调节器323可以利用不同的机制(例如谐振器电路或电阻电路)来改变RF功率。

传感器333测量至少一个RF功率参数。所测量的RF功率参数可以是电压、电流、电容、阻抗、相位或负载功率。可以使用可商购的探针来测量RF功率参数并将测量结果提供给RF控制器343。也可以测量非RF参数并将其用作RF控制器343的源信号。例如，来自站等离子体的光发射或衬底温度传感器可以测量站特性并将其馈送到调节器控制器343。可以在每个站附近安装光发射系统以收集由站等离子体发射的光。衬底温度传感器可以使用在衬底下方构建的远程红外检测系统。传感器333还可以测量多个RF功率参数，或者在某些实现方式中可以使用多个传感器来测量多个RF功率参数。

在一些实现方式中，可以在诸如多循环ALD工艺之类的多步骤工艺中将RF调节器设置为固定值或值的范围。在这样的实现方式中，需要很少或不需要RF功率参数的实时感测以及RF功率的站与站之间的分配的调节。

在一些实现方式中，RF调节器323用于自动匹配RF功率源301的发生器阻抗和等离子体的负载阻抗。例如，RF调节器323可以包括两个可变电容器。第一可变电容器可以是串联(调谐)电容器，而第二可变电容器可以是并联(负载)电容器。可以调节两个可变电容器，使得等离子体的负载阻抗与RF功率源301的发生器阻抗匹配(例如50欧姆)，以使反射最小化并且使功率传输最大化。

在某些实现方式中，流过RF调节器323的电流可以指示是否存在阻抗匹配。例如，指示电流最大或电流最小的电流测量值表示发生器阻抗和负载阻抗不匹配。在多种实现方式中，RF控制器343与传感器333通信以获得流经RF调节器323的电流的测量值，并且RF控制器343与RF调节器323通信以控制例如RF调节器323中的可变电容器，使得电流从最大电流或最小电流开始改变。

应当注意，本文公开的电流传感器不限于在传感器333内，也不限于测量用于RF调节器323的电流。应当理解，本文公开的电流传感器可以用于测量本文所述的多站等离子体反应器中各种部件的电流，并且还可用于测量其他半导体装置中的电流。

在多种实现方式中，传感器333可以使用多种技术来测量电流。电流测量技术的示例包括Pearson探针、Rogowski线圈等。在此类技术中，从初级路径中的电流产生的磁通量用于在次级线圈中感应电流。该感应电流在次级线圈两端产生电压，该电压与初级路径中的电流成比例。在某些情况下，这种用于电流测量的技术价格昂贵、频带窄并且显示出高可变性。

在一类实现方式中，传感器333是宽带电流传感器，其测量多站等离子体反应器中的部件处的串联电流。在一些实现方式中，传感器333至少包括电感器和电容器。作为非限制性示例，电感器可以是低值并且可以用作电流的主要路径，并且电容器可以是低值电容器(例如，<1pF)，这可以导致高阻抗电路，可以测量在该高阻抗电路两端的电压。

参照图5上的传感器500的示例实现方式和图7的流程图，示出了操作传感器333的实现方式的方法的示例，该传感器333被配置为在较宽的频率带宽上进行电流感测。如图5所示，电容器C与电感器L并联耦合以形成并联LC电路。传感器500的所示实现方式可以被串联包括，以用于测量部件中的电流，所述部件包括但不限于RF调节器323、RF功率源301、分配网络321、固定匹配模块303或等离子体。在图5的示例性说明中，传感器500正在测量从RF电源501流到等离子体511的电流。当传感器500被串联***要测量电流的位置时，在电感器L两端产生电压V，电压V与用于传感器500的该电流成比例，并测量电压V(步骤705)。基于为例如RF调节器323、RF功率源301、分配网络321、固定匹配模块303或等离子体的特定操作频率确定的频率相关比例因子(步骤710)，电感器两端的电压与传感器500中的电流成线性比例。通过将频率相关比例因子应用于测得的电压V，获得测得的电流(步骤715)。

图8提供了用于将测得的电压转换为测得的电流的频率相关比例因子的示例。例如，可以将大约5V的测得的电压转换为约6A的测得的电流，而约10V的测得的电压可以转换为大约12A的测得的电流，从而对应于约1.2的比例因子。应当理解，传感器500可用于通过改变比例因子来测量不同频率下的电流，该比例因子用于将电感器L两端的测得的电压转换为电流值，而不需要修改传感器500中的硬件，也不需要更换传感器500。

传感器500可以包括用于耦合至电压测量设备521的接口，该电压测量设备521用于测量电感器L的端子处的电压。该电压测量设备可以用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现。在一些实现方式中，可以使用示波器来执行电压的测量。在多种实现方式中，使用分压器和/或峰值检测器电路来促进利用数据采集设备、输入/输出控制器设备等进行的电压测量。电压测量设备可以与传感器500集成在一起，或者可以通过输入/输出端口与传感器500接口。

图6中的传感器600示出了被配置为在宽频率带宽上进行电流感测的传感器333的PCB布局的示例。在一些实现方式中，因为PCB电流感测板不需要额外的有源或无源元件，所以传感器600可以是简单的并且其制造是成本有效的。传感器600包括电感性元件605。在多种实现方式中，电感性元件605提供非常低的电感值，并且用作电流的主要路径(直通线路)。线路的电感取决于线路长度和宽度的尺寸(例如，PCB板尺寸)。传感器600还包括电容性元件610。可以使用公式C＝εA/d来计算和/或测量电容性元件610的电容，其中ε是板材料的介电常数，A是贴片的面积，以及d是板的厚度。应当理解，板的背面(未示出)具有类似的平行贴片，其用作电容性元件610的电极。在一系列实现方式中，电容性元件提供非常低的电容并产生非常高的阻抗电路，将测量阻抗电路两端的电压。如图6的示例中所示，前侧板连接件615和后侧板连接件620将电容性元件610中的电容器极板电耦合至具有电感性元件605的直通线路。在某些实现方式中，传感器600包括一个或多个微调电容器，如四个大小不同的点状贴片(其中一个被标识为微调电容器625)所示。对于7cm×7cm PCB电流感测板的样品实现方式，发明人观察到电感为约610nH，电容为约0.017pF。样品PCB电流感测板在100W时提供大约18V的电压，在3kW时增加到大约53V。应当理解，较小的板可以减小电感、电容和测得的电压。还应当理解，相同的传感器板可以用于测量电压和电流，并且如果使用相同的节点，则相位差会是准确的。

在一些实现方式中，可以基于校准测量来确定频率相关的比例因子，该频率相关的比例因子指示在电感器L两端的测得的电压与传感器333中的电流之间的线性关系。例如，传感器333可以被耦合到电流源，电感器L可以被耦合到电压表，并且电流源可以被配置为执行电流幅值斜坡，例如以特定频率从0A至12A。所得的电压与电流幅值的关系可用于得出特定频率的比例因子。应当理解，可以在不同的频率上执行电流幅值斜坡以获得针对不同频率的不同比例因子。

在某些实现方式中，传感器333可以用于基于理论计算或制造规格使用估计的电感L值和/或电容C值来确定电流I。在多种实现方式中，即使没有电感或电容值校准测量，传感器333也可以提供高精度。例如，如果实际电容器值比估计的电容器值高出100％(例如，从1pF到2pF)，则测得的电流的误差将被限制为<0.0073％，此外，如果实际电容器值比估计的电容器值低50％(例如，从1pF到0.5pF)，则测得的电流的误差将被限制为<0.0037％。

在多种实现方式中，传感器333可以基于校准测量结果，使用电感和电容值来操作，如图9的示例性流程所示。例如，针对传感器333的校准测量包括谐振频率测量(步骤905)。例如，包括电感器L和电容器C的并联LC电路的一个端子耦合到可变频率发生器，并且并联LC电路的第二端子连接到例如电接地。传感器333可以包括用于耦合到谐振计的接口，该谐振计用于检测电容器C和电感器L的端子处的谐振频率ω_res。谐振计可以与传感器333集成在一起，或者可以通过输入/输出端口与传感器333接口。可以利用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现谐振计。例如，在谐振频率下，最小电流流经传感器333，并且谐振计可以包括测量在传感器333中流动的电流的电流表。继续该示例，在通过在整个频率范围内扫频变频发生器的输出而执行的频率扫描中，电流与频率的关系曲线图中的最小值表示传感器333中的并联LC电路的谐振频率ω_res。并联LC电路的谐振频率是L和C值的特性，并且关系以弧度频率表示为ω_res＝1/sqrt(LC)或赫兹频率表示为f_res＝1/(2πsqrt(LC))。例如，增加并联LC电路中的电感L或电容C会降低谐振频率。

在一些实现方式中，作为用于确定谐振频率的扫频的一部分或与之分离，还可以获得用于阻抗Z与频率的关系曲线的测量值(步骤910)。在某些实现方式中，阻抗测量值是从电压和电流测量值得出的，其中阻抗是V/I的比值。可以利用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现阻抗、电压和/或电流测量设备。阻抗Z与频率的关系可以表示为Z＝V/I＝|(jωL)/(1–ω²LC)|。

在一系列实现方式中，可用于确定谐振频率以及阻抗Z与频率ω的关系的校准测量值提供了两个已知数，即ω_res(或f_res)和Z，其可用于得出两个未知数的值，即L和C(步骤915)。具体来说，表达式ω_res＝1/sqrt(LC)和Z＝V/I＝|(jωL)/(1–ω²LC)|可以重新排列为频率ω相关的表达式L＝(Z/ω)(1–(ω²/ω_res ²))和C＝1/(ω_res ² L)。基于校准确定L和C，然后在传感器333操作期间用于串联电流感测，以确定频率相关的线性比例常数，例如通过确定特定工作频率ω＝2πf下的阻抗Z(步骤920)来实现。作为非限制性示例，包括但不限于I＝C(dV/dt)或C＝I/(dV/dt)的表达式使得能针对特定电容C值导出电流I以及在电容器两端的测得的电压变化率。

在多种实现方式中，传感器333可以如图10的示例性流程中所示操作。如先前所述的校准测量可以用于确定谐振频率(步骤1005)。可以使用公式C＝εA/d计算和/或测量传感器333的实现方式中的例如电容性元件610的电容，其中ε是板材料的介电常数，A是贴片的面积，而d是PCB板的厚度(步骤1010)。可以从已知的C和已知的谐振频率确定电感L，其中ω_res＝1/sqrt(LC)或f_res＝1/(2πsqrt(LC))(步骤1015)。测量在电感性元件两端的电压(步骤1020)。由于电感性元件L的阻抗Z_L为Z_L＝jωL，因此可以将在电感性元件L两端的测得的电压V转换为测得的电流I(步骤1025)，其中I＝V/2πfL，其中f表示特定的工作频率，并且ω＝2πf。

在一些实现方式中，可以基于Q值来表征传感器333中的并联LC电路。Q值表示并联LC电路的带宽选择性，并且与C/L的比值成比例。例如，电感L越高和/或电容C越低，则Q值越低，这对应于传感器333的更宽的带宽。

应当理解，在一些实现方式中，传感器333中的并联LC电路为包括潜在噪声信号的带宽提供宽带电流感测能力。在某些实现方式中，可以通过包括但不限于改变Q值或移动中心频率的技术来调节传感器333的带宽特性以排除潜在的噪声信号。在多种实现方式中，滤波器可以耦合到传感器333以滤出潜在的噪声源。可以使用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现滤波器。应当理解，如本文所使用的术语滤波器包括单个滤波器元件或对应于多个滤波器元件的等效滤波器。在多种实现方式中，滤波器使2-60MHz范围内(例如但不限于13.56MHz)的频率信号通过。在一类实现方式中，滤波器使100kHz至约1MHz范围内(例如但不限于400kHz)的频率信号通过。

传感器333中的电感器和电容器可各自使用本领域中已知的多种架构中的任何一种来实现。应当理解，本文所使用的术语电容器(或电感器)包括单个电容器(或电感器)元件或与多个电容器(或电感器)元件相对应的等效电容器(或电感器)。在一类实现方式中，电容器是可变电容器，和/或电感器是可变电感器。例如，可变电容器和/或可变电感器可以被调节以改变传感器333的频率特性，作为内置的微调机构。作为非限制性示例，RF控制器343可以控制可以改变可变电容器/电感器的电容/电感的步进电机，或者RF控制器343可以利用单独的开关控制电容器/电感器的组。

应当理解，用于测量RF电流的传感器333的示例性实现方式可以是准确的、便宜的，具有宽的带宽，易于制造的(例如，PCB封装等)，并且涉及简单的校准过程。在多种实现方式中，传感器333可以包括内置的微调机构，使得电容器两端的电压与电流成线性比例。如上面进一步详细描述的，比例因子随频率变化，并且通过改变比例因子，可以在任何频率下使用传感器333。

在某些实现方式中，传感器333包括电感器、电容器、用于串联耦合至多站式等离子体反应器中的部件的接口、用于耦合至电压测量设备的接口，其中，电感器和电容器并联布置，电感器的值被配置为使得电感器是电流流经传感器333的主要路径，而电容器的值被配置为使得电容器在电压测量设备的接口上产生高阻抗。在多种实现方式中，使用确定谐振频率，确定阻抗与频率的关系以及基于谐振频率以及阻抗与频率的关系来确定传感器333中的相应电感器和电容器的电感和电容值的方法来校准传感器333。

每个站351包含与接地基座357配合工作的喷头353。所提供的功率和频率足以从工艺气体中产生等离子体，例如，每个站大约在50-6,000W的范围内。功率电平可能根据实现方式的不同而不同。RF功率经由喷头353连接到站处理区域，并且在施加RF功率时产生或维持等离子体。等离子体通过多种机制使材料沉积到衬底上。例如，等离子体可导致工艺气体分解并在衬底表面上反应。在所示的实现方式中，RF电流在基座357上接地，基座357连接至地331。在某些其他实现方式中，RF电流可以在室内的不同位置处接地，例如在喷头处接地。

先前描述的半导体工具可以用于等离子体平衡。在具有短循环持续时间的多循环沉积工艺中，例如在原子层沉积(ALD)和原子层蚀刻(ALE)中，等离子体平衡可能特别有益。在以下美国专利中进一步讨论了原子层蚀刻方法，在此通过引用将这些专利中的每一个的全部内容并入：名称为“ADSORPTION BASED MATERIAL REMOVAL PROCESS”的美国专利No.7,416,989；名称为“METHODS OF REMOVING SILICON NITRIDE AND OTHER MATERIALS DURINGFABRICATION OF CONTACTS”的美国专利No.7,977,249；名称为“MODULATING ETCHSELECTIVITY AND ETCH RATE OF SILICON NITRIDE THIN FILMS”的美国专利No.8,187,486；名称为“ATOMIC LAYER REMOVAL FOR HIGH ASPECT RATIO GAPFILL”的美国专利No.7,981,763；以及名称为“ATOMIC LAYER REMOVAL PROCESS WITH HIGHER ETCH AMOUNT”的美国专利No.8,058,179。

具有短的循环持续时间的多步骤沉积工艺的等离子体激活步骤可能是简短的。等离子体激活步骤的持续时间可以为约150毫秒或更短(例如，约50毫秒)。由于持续时间短，等离子体浓度的控制会影响工艺的均匀性。等离子体平衡可用于控制等离子体浓度。

图4A是利用RF频率调谐和RF功率参数调节的多站式沉积工艺的工艺流程图。图4A中描述的工艺可以适用于沉积工艺中的各种步骤，例如先前描述的ALD循环的步骤3。尽管在沉积过程的背景下讨论了该工艺，但是该工艺的要素可以应用于任何等离子体辅助的半导体处理。

在操作401中，提供衬底。可以将衬底提供给多站式工具中的一个或多个站。可以通过在站上装载衬底来提供衬底，或者由于先前的操作(例如来自先前的循环的操作)，衬底可能已经在站中。

在提供衬底之后，在操作403中形成气流并且将压力稳定在设定值。操作405开始RF功率的产生。RF功率可以是HFRF、LFRF或HFRF和LFRF两者。在操作405之前，电极(通常为喷头)与衬底之间的阻抗可能非常高，类似于开路的阻抗。在操作405中，可以产生RF功率并将其用来点燃等离子体。可以施加RF功率，使得阻抗的幅值在某电阻(例如50欧姆的电阻)下固定。可以以固定频率施加RF功率。固定频率可以是RF功率的预定频率。在某些其他实现方式中，在操作405中产生的RF功率的频率可以不与固定频率对应。在这样的实现方式中，操作405中的频率可以以各种方式(诸如通过算法、用户输入、来自沉积工艺的先前操作的反馈等)变化。在某些实现方式中，操作405可以持续有限的持续时间，例如少于5毫秒的时间段。

在等离子体已经被适当地点燃之后，该工艺可以继续至操作407。可以从操作407开始输送全功率。在沉积工艺步骤的剩余持续时间内重复操作407-419。因此，如果在ALD循环的步骤3中使用图4A的工艺，则重复操作407-419，直到步骤3结束。在操作407中，可以测量等离子体的阻抗。在图4A中描述的工艺中，处理站内的化学反应和环境条件的变化可能导致等离子体阻抗的变化。阻抗可以通过通常用于测量等离子体的阻抗的任何传感器来测量。所测量的阻抗可以是由RF功率源所看到的阻抗。由RF功率源所看到的阻抗可以由本文中本公开中其他地方描述的传感器来测量。例如，导电地连接到RF功率源的负载传感器可以测量如通过RF功率源看到的阻抗。

在操作408中，可以根据在步骤407中测得的阻抗来调谐RF功率的频率。半导体处理工具的某些实现方式可以包括控制器和相关联的指令，以使RF功率的频率与检测到的阻抗匹配。指令可以基于曲线图，可以根据公式、或者其他计算所需RF功率的频率的方法而定。例如，可以调谐RF功率的频率，使得阻抗的相位尽可能接近零值。当在半导体处理期间阻抗改变时，可以在操作408中相应地调节RF功率的频率。在某些实现方式中，可以将阻抗作为每个站处的阻抗的平均值测量。其他实现方式可以包括测量在每个单独的站处的阻抗的能力。如前所述，由于阻抗变化的可能性，操作407和408被连续执行直到沉积工艺步骤结束。

在操作409，可以在每个站处测量RF功率参数以确定站之间的变化。可以在等离子体于站中产生并反映每个站中的动态阻抗之后测量RF功率参数。该参数可以是电压、电流、电容、阻抗、相位、负载功率、传递到站的功率或这些的任何组合。

在操作411中，可以将RF功率参数测量结果与每个站的设定值进行比较。在RF功率平衡的某些实现方式中，对于沉积工艺的每个循环，设定值可以相同。在其他实现方式中，设定值可以在沉积工艺的循环之间变化。例如，设定值可以是传递给每个站的测得的功率的平均值。在其他实现方式中，设定值在每个站可以不同。可以在本地控制器、用于RF调节器的中央控制器或在整个工具的系统控制装置处执行该比较。

传送到共享公共RF源的所有站的总RF功率取决于RF发生器的功率设定值、等离子体负载的阻抗和RF网络的阻抗。射频调节器主要影响站与站之间的功率分配。调节器对总功率的影响通常是次要的。在某些情况下，根据所使用的RF调节器的类型，一个站的RF功率减小会增大其他站的RF功率。在这些情况下，控制器可以考虑到站与站之间的RF功率相互作用来确定调节，或者简单地重复调节多次，直到测量值在设定值的阈值裕量之内。

在某些情况下，需要绝对RF功率电平。在这种情况下，可以在每个站测量射频功率，然后执行两次调节。例如，首先，改变发生器输出端的总功率以匹配站设定值的总和。第二，调谐站的RF调节器以根据设定值分配功率。调节顺序(总功率与分配功率的关系)可以颠倒。重复该过程，直到功率分配在设定值的阈值裕量之内。

在操作413中，可以将所测得的RF功率参数分布与一个或多个设定值进行比较。如果该差高于阈值，则可以在操作415处确定每个站的调节器改变。所需的调节器改变可以逐站变化。某些站可能根本不需要调节器改变，而其他工作站可能需要调节器改变。该调节器改变可以由RF控制器或另一控制器确定。注意，要调节的参数或RF特性可能与测得的RF功率参数不同。在一示例中，可以测量RF功率并且调节电容或阻抗匹配。

可以在操作417中应用所需的调节器改变来调节站的RF特性。在某些实现方式中，可以在操作417中通过调节器改变量来调节站的阻抗。然后，可以从操作407开始，再次测量阻抗和站的RF功率参数，并且RF功率频率和功率参数的调节循环可以继续，直到沉积工艺已经完成。

如果在操作411中测量并在操作413中进行比较的功率参数在可接受的范围内，则半导体处理在操作419中继续。该工艺然后可以从操作407开始继续直到沉积工艺完成。尽管本公开中的某些示例性实现方式的描述是在沉积工艺的背景下进行的，但是应当理解，对于所公开的电流测量技术而言，除了沉积以外或代替沉积，还考虑其他半导体处理操作，其包括但不限于蚀刻、剥离或清洁衬底上的薄膜。还应当理解，所公开的电流测量技术有助于在多个半导体处理站处提供均匀和/或可重复的工艺条件(例如，RF功率等)以用于半导体处理操作(例如，沉积、蚀刻、剥离、清洁等)，从而提高了半导体制造的成品率。

在多种实现方式中，操作序列407-419可以以不同顺序布置。例如，可以在操作407之前执行操作409(可能还有操作409-419)。在其他实现方式中，可以与操作409-419同时执行操作407-408。在其他实现方式中，可以在调谐和调节操作408和411-419之前执行测量操作407和409。

在功率平衡的情况下，出于至少两个原因，可能需要在处理期间进行连续的RF功率控制。一种可能性是遵循故意的RF功率曲线。在处理序列中，设定值可能随时间变化。当设定值变化时，RF调节器可用于维持特定的功率分配。在另一种可能性中，站的RF功率在处理过程中可能发生漂移，并且需要根据动态反馈进行调节。

在某些实现方式中，半导体加工操作可以在单个多站式反应器中包括多个不同的沉积工艺。多种不同的沉积工艺会沉积不同的材料，特别是与下伏的衬底接触的材料层，例如阻挡层或成核层，成核层顶部的主体层，主体层顶部的覆盖层等。这些单独的层可以具有相对相似(或不同)的成分。在某些情况下，不同的沉积工艺可能使用不同的工艺气体。当半导体处理操作具有多个不同的沉积工艺时，通常将不同的配方用于不同的沉积工艺。在这种情况下，可以将各个站的不同RF功率参数设定值用于不同配方。在某些实现方式中，设定值的差异将导致针对不同配方的初始调节器设置之间的差异。这种初始调节剂设置可以包含在沉积工艺的配方中或可以是该配方的一部分。不同沉积工艺的不同配方可以反映出不同工艺的初始调节器设置的变化。在这种情况下，可以通过先前的模拟或测试结果来确定单独的工艺的初始调节器设置。在某些实现方式中，对于单个的配方，首先生成并分配给站的RF功率频率可以处于不同的每个站的功率设置。在这样的实现方式中，可以根据本文描述的技术在沉积过程期间进一步调节RF调节器。在某些实施方案中，初始调节器位置可以是调节器位置，当在多个循环上执行沉积工艺时，该调节器位置被计算为导致最小量的RF调节器调谐。

图4B是利用RF频率调谐的多站式沉积工艺的工艺流程图。图4B类似于图4A，然而，尽管图4A描述了在沉积工艺期间利用RF频率调谐和RF功率参数调节两者的工艺，但是图4B描述了在沉积工艺期间仅利用RF频率调谐的工艺。

图4B的工艺流程图可以是用于利用RF频率调谐的沉积工艺的工艺。某些实现方式可以将工艺4B中所示的工艺用于包括多个不同沉积工艺的半导体处理操作的单个沉积工艺。如本文所述，多种不同的沉积工艺可以沉积不同的材料。在其他实施方案中，仅使用单个沉积工艺。无论哪种方式，站与站之间的RF功率调节都是固定的，并且可以在沉积工艺之前进行设置。通常，该工艺不使用RF功率参数的反馈来确定沉积期间的适当RF功率调节。

在图4B的工艺流程图420中，操作421和423分别类似于图4A的操作401和403。在图4B的操作425中，确定用于多个站的RF调节。在产生RF功率和处理衬底之前，确定用于多个站的RF调节。可以通过历史数据、计算或反复试验来确定RF调节。

在操作425中已经执行了RF调节之后，工艺可以进行到操作427。操作427、429和431分别类似于图4A的操作405、407和408。在操作433中，在每个站处理当前的循环，然后对该工艺重复所期望的循环数。在所期望的循环数中的每个期间，重复操作427、429和431，使得根据所测量的阻抗的要求连续调谐RF功率频率。RF功率频率可以根据本文在本公开的其他地方描述的技术进行调谐。

应理解，在一些实现方式中，作为图4A和图4B中所指的测量阻抗的替代或者补充，测量电容和/或电流，其使用例如本说明书中描述的传感器333的示例性实现方式进行。应当进一步理解，在一些实现方式中，作为在图4A和4B中所指的所测量的阻抗的替代或者补充，基于所测量的电容和/或电流来调谐RF功率的频率，其使用例如本说明书中的传感器333的示例性实现方式。

在2012年10月9日授权的美国专利No.8,282,983中描述了用于多站式半导体处理装置的功率平衡的各种其他配置和装置，该专利通过引用整体并入本文。