[發(fā)明專利]阻抗匹配系統(tǒng)及阻抗匹配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210585203.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN103903950A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 師帥濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成;黃德海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種阻抗匹配系統(tǒng)及阻抗匹配方法。

背景技術(shù)

等離子體技術(shù)廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示、太陽(yáng)能和工業(yè)等領(lǐng)域。如何高效、快速激發(fā)等離子體成為了等離子體技術(shù)的關(guān)鍵。射頻等離子體的產(chǎn)生如圖1所示，射頻電源1′將射頻能量通過(guò)匹配器2′傳輸至反應(yīng)腔室3′，在反應(yīng)腔室3′內(nèi)射頻能量將具有一定氣壓的氣體，如氦氣，氬氣等激發(fā)為等離子體進(jìn)行刻蝕，清洗，鍍膜等。但由于射頻電源1′的輸出阻抗為某一特定阻值（一般為50Ω），而反應(yīng)腔室3′的阻抗不等于射頻電源1′的輸出阻抗，這樣射頻功率將不能全部傳輸至反應(yīng)腔室3′，導(dǎo)致等離子體激發(fā)效率變低甚至不能激發(fā)等離子體。匹配器2′的作用就是將射頻電源1′的功率全部輸送至反應(yīng)腔室3′。所以匹配器2′的匹配精度的高低和匹配速度的快慢將直接影響到工藝結(jié)果。設(shè)計(jì)匹配精度高，匹配速度快的匹配器2′越來(lái)越受到人們的重視。

現(xiàn)有的匹配器2′采用機(jī)械調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配，存在匹配速度慢且精度不夠等缺點(diǎn)。還有一些采用掃頻電源以通過(guò)調(diào)節(jié)頻率實(shí)現(xiàn)匹配，但由于掃頻源頻率可變范圍比較窄，因此其工藝窗口就比較窄。而且其不能獨(dú)立完成匹配需要配合固定匹配器2′才可以實(shí)現(xiàn)匹配，在不同的工藝窗口，需要更換固定匹配器2′，因此只適合固定工藝。在多工藝窗口下實(shí)現(xiàn)比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種匹配速度快、匹配精度高，工藝窗口寬的阻抗匹配系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種阻抗匹配方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提出一種阻抗匹配系統(tǒng)，所述阻抗匹配系統(tǒng)，包括：

掃頻電源，用于輸出頻率可調(diào)的射頻信號(hào)；

匹配裝置，連接在所述掃頻電源和所述反應(yīng)腔室之間，所述匹配裝置用于對(duì)所述掃頻電源和所述反應(yīng)腔室之間進(jìn)行阻抗匹配并將所述射頻信號(hào)傳導(dǎo)至所述反應(yīng)腔室；

傳感器，連接在所述掃頻電源和所述匹配裝置之間，所述傳感器用于檢測(cè)系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電流；和

控制器，所述控制器分別與所述掃頻電源、所述傳感器和所述匹配裝置相連，所述控制器根據(jù)所述傳感器的檢測(cè)結(jié)果判斷所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的阻抗是否匹配，在所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的阻抗失配時(shí)，進(jìn)一步判斷所述匹配裝置的輸入阻抗是否在所述掃頻電源能完成匹配的阻抗范圍內(nèi)，若是，則保持所述匹配裝置的阻抗不變，調(diào)節(jié)所述掃頻電源的輸出頻率，使所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的阻抗匹配；否則，保持所述掃頻電源的輸出頻率不變，調(diào)節(jié)所述匹配裝置的阻抗使得所述匹配裝置的輸入阻抗在所述掃頻電源能實(shí)現(xiàn)匹配的阻抗范圍內(nèi)，此時(shí)調(diào)節(jié)所述掃頻電源的輸出頻率，以使所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的阻抗匹配。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的阻抗匹配系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置所述掃頻電源和所述傳感器，可以根據(jù)所述傳感器的檢測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)所述掃頻電源的輸出頻率以調(diào)節(jié)所述匹配系統(tǒng)的輸出阻抗，從而可以使所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的阻抗匹配，即使反射功率最小。由于頻率調(diào)節(jié)的跟蹤與響應(yīng)速度以及控制精度都優(yōu)于機(jī)械調(diào)節(jié)，所以相比通過(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)的現(xiàn)有技術(shù)，所述阻抗匹配系統(tǒng)的匹配精度更高，匹配速度更快。并且所述阻抗匹配系統(tǒng)還設(shè)有所述匹配裝置，這樣當(dāng)所述控制器根據(jù)所述傳感器的檢測(cè)結(jié)果判定所述匹配裝置的輸入阻抗不在所述掃頻電源能實(shí)現(xiàn)匹配的范圍內(nèi)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)所述匹配裝置的阻抗以將所述匹配裝置的輸入阻抗調(diào)節(jié)到所述掃頻電源能實(shí)現(xiàn)匹配的阻抗范圍內(nèi)，然后再通過(guò)調(diào)節(jié)所述掃頻電源的輸出頻率以使所述掃頻電源的輸出阻抗與所述反應(yīng)腔室的輸出阻抗匹配。由此可以增大所述阻抗匹配系統(tǒng)的匹配范圍，從而可以拓寬工藝窗口。也就是說(shuō)，通過(guò)設(shè)置所述掃頻電源和所述匹配裝置，且所述控制器通過(guò)所述傳感器的檢測(cè)結(jié)構(gòu)分別單獨(dú)調(diào)節(jié)所述掃頻電源的輸出頻率和所述匹配裝置的阻抗，可以同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)中掃頻電源的匹配范圍小以及匹配裝置的匹配精度低和匹配速度慢等問題。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的阻抗匹配系統(tǒng)具有匹配速度快、匹配精度高，工藝窗口寬等優(yōu)點(diǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的阻抗匹配系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

所述掃頻電源能實(shí)現(xiàn)匹配的阻抗范圍根據(jù)所述掃頻電源的掃頻范圍和機(jī)臺(tái)的阻抗而定。

所述匹配裝置的匹配網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)型且所述匹配裝置包括：

第一可調(diào)匹配模塊，所述第一可調(diào)匹配模塊連接在所述傳感器和所述反應(yīng)腔室之間；和