[發明專利]一種穩定脈沖射頻的方法

有效

• 申請號: 201210567795.5
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103903945A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 葉如彬;崔強;徐蕾;黃智林;浦遠;倪圖強
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01J37/24
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張龍哺;呂俊清

技術領域

本發明涉及半導體制程領域，具體地，涉及一種在等離子體處理裝置中穩定脈沖射頻的方法。

背景技術

在半導體設備的制造過程中，例如蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理過程中，通常會利用等離子體對待加工件(晶片)進行處理。

圖1示出了根據現有技術的等離子體刻蝕方法的流程圖。具體地，等離子體刻蝕的過程中包括：步驟101：向等離子體反應腔室內通入反應氣體。其中，等離子反應腔室為本領域技術人員所常用，其包括一上電極以及一下電極，所述下電極分別連接一源射頻電源以及一偏置射頻電源，所述源射頻電源用于生成的高頻電場來使電子加速，使電子與處理氣體沖擊電離而發生射頻等離子體，所述偏置射頻電源用于控制等離子體對待加工件進行物理濺射轟擊。步驟102：位于反應腔室內的上電極以及下電極產生電場對反應氣體進行電離，產生等離子體。步驟103：控制產生的等離子體對待加工件進行刻蝕。

在雙頻射頻脈沖等離子體中，源射頻電源和偏置射頻電源可以在連續功率模式和時間調制(脈沖)功率模式兩種模式下運行。在脈沖功率模式下，反映功率(特別是源射頻功率)在啟動和關閉階段的變化取決于該階段等離子體的阻抗變化。因此如果頻率調諧模式是自動調頻的，這將導致脈沖射頻等離子體變得不穩定。為了穩定射頻脈沖等離子體，通常采用的方法是在脈沖功率模式下，通過控制源射頻電源的運行頻率或者同時控制源射頻電源和偏壓射頻電源的運行頻率，將頻率調諧模式由自動調頻模式改為手動調頻模式運行射頻電源。

而一個蝕刻工藝方法中可能包括多個連續的轉換步驟，這些步驟需要射頻電源不斷地改變射頻頻率。在改變射頻頻率的同時，頻率調諧和時間調制等運行模式也會在該轉換步驟中改變。當等離子體直接從連續波功率模式過渡到脈沖功率模式時，如果射頻頻率和時間調制模式同時變化，等離子體則可能會由于相當高的脈沖射頻等離子體的阻抗的突然變化而變得不穩定，導致等離子淬火和射頻電源出錯。類似的情況也可能發生在脈沖功率轉換模式向連續波功率模式的轉換的過程中。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種穩定脈沖射頻的方法。

根據本發明的一個方面，提供一種用于等離子體處理腔室的穩定脈沖射頻的方法，其中，所述等離子體處理腔室包括一上電極以及一下電極，所述下電極分別連接一源射頻電源以及一偏置射頻電源，所述方法包括如下步驟：A.向等離子體反應腔室內通入反應氣體；B.所述上電極以及所述下電極產生電場對反應氣體進行電離，產生等離子體；C.對待加工件進行刻蝕，其中，刻蝕過程包括連續功率加工步驟和脈沖功率加工步驟，所述連續功率加工步驟與所述脈沖功率加工步驟交替地進行，所述脈沖功率加工步驟中，所述源射頻電源以及所述偏置射頻電源的頻率為手動控制，以使其保持不變；其特征在于，所述步驟C還包括一轉換步驟，所述轉換步驟位于連續功率加工步驟與脈沖功率加工步驟之間，其在連續功率加工步驟與脈沖功率加工步驟之間互相轉換的過程中鎖定源射頻電源的頻率，以使其保持不變。

優選地，在所述連續功率加工步驟中，所述源射頻電源以及所述偏置射頻電源均為自動調頻。

優選地，所述轉換步驟中還包括：c1.測量等離子體處理腔室內的等離子體阻抗；c2.根據等離子體的阻抗確定其對應的即時頻率；c3.鎖定射頻電源的即時頻率。

優選地，在所述連續功率加工步驟與脈沖功率加工步驟之間轉換的過程中，所述源射頻電源保持連續功率模式不變，所述偏置射頻電源在連續功率模式與脈沖功率模式之間互相轉換。

優選地，所述連續功率加工步驟先于所述脈沖功率加工步驟，所述轉換步驟包括：D1.將源射頻電源從第一功率改變至第二功率、將偏置射頻電源從第三功率改為第四功率、且鎖定源射頻電源的頻率不變，同時保持源射頻電源和偏置射頻電源的其余射頻控制不變；D2.鎖定偏置射頻電源的頻率不變，且控制偏置射頻電源由連續功率模式改為脈沖功率模式，其中，所述鎖定偏置射頻電源頻率的方法與所述鎖定源射頻電源頻率的方法相同。

優選地，所述第一功率等于所述第二功率，所述第三功率等于所述第四功率。

優選地，所述脈沖功率加工步驟先于所述連續功率加工步驟，所述轉換步驟包括：E1.控制偏置射頻電源由脈沖功率模式改為連續功率模式，同時保持源射頻電源和偏置射頻電源的其余射頻控制不變；E2.將源射頻電源從第一功率改變至第二功率，將偏置射頻電源從第三功率改為第四功率，且解除源射頻電源和偏置射頻電源的頻率的鎖定，使源射頻電源和偏置射頻電源為自動調頻。