[發(fā)明專利]頻率和相位的多射頻功率源控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410171657.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104124130B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴維·J·庫(kù)莫;邁克爾·L·科克;丹尼爾·M·吉爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: MKS儀器有限公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11018
• 代理人: 康泉,宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及射頻(RF)發(fā)生器，更具體地，涉及多個(gè)RF發(fā)生器的頻率和相位控制。

背景技術(shù)

本文提供的背景技術(shù)描述用于概括地介紹本公開(kāi)內(nèi)容的背景。目前列出的發(fā)明人的工作，從在本背景技術(shù)部分中描述的工作而言以及從描述方面(其不可以另外當(dāng)作提交時(shí)的現(xiàn)有技術(shù))而言，既不明確地也不隱含地被視為相對(duì)于本公開(kāi)內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。

等離子體蝕刻經(jīng)常在半導(dǎo)體制造中使用。在等離子體蝕刻中，電場(chǎng)加速離子來(lái)蝕刻基板上的曝露表面。該電場(chǎng)是根據(jù)由射頻(RF)功率系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)生器生成的RF功率信號(hào)生成的。由RF發(fā)生器生成的RF功率信號(hào)必須精確地進(jìn)行控制，以有效地執(zhí)行等離子體蝕刻。

RF功率系統(tǒng)可以包括RF發(fā)生器、匹配網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)載，如等離子體腔。RF功率信號(hào)可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，以制造各種部件，如集成電路、太陽(yáng)能面板、光盤(CD)、數(shù)字多功能(或視頻)光盤(DVD)等等。負(fù)載可以包括由RF信號(hào)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)組件或設(shè)備中的任意組件或設(shè)備，作為非限定示例，組件或設(shè)備包括等離子體腔。負(fù)載可以包括寬帶失配負(fù)載(即，帶有失配的電阻終端的線纜)、窄帶失配負(fù)載(即，2-組件匹配網(wǎng)絡(luò))以及諧振器負(fù)載。

在匹配網(wǎng)絡(luò)處接收RF功率信號(hào)。匹配網(wǎng)絡(luò)將該匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與RF發(fā)生器和該匹配網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸線的特性阻抗進(jìn)行匹配。該阻抗匹配幫助最小化沿朝等離子體腔的前向方向?qū)υ撈ヅ渚W(wǎng)絡(luò)施加的功率(“前向功率”)以及從該匹配網(wǎng)絡(luò)向該RF發(fā)生器反射回的功率(“反向功率”)的量。阻抗匹配還幫助最大化從該匹配網(wǎng)絡(luò)向等離子體腔輸出的前向功率。

在RF功率源領(lǐng)域，典型地存在兩種向負(fù)載施加RF信號(hào)的方法。第一種方法包括向負(fù)載施加連續(xù)波信號(hào)。該連續(xù)波信號(hào)典型地是由功率源向負(fù)載連續(xù)地輸出的正弦波。在該連續(xù)波方法中，RF信號(hào)采用正弦輸出，并且為了改變向負(fù)載施加的輸出功率，該正弦波的振幅和/或頻率可以改變。向負(fù)載施加RF信號(hào)的第二種方法涉及以脈沖發(fā)送RF信號(hào)，而不向負(fù)載施加連續(xù)波信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

一種射頻(RF)發(fā)生器，包括：RF功率源；傳感器，聯(lián)接至所述RF功率源；以及傳感器信號(hào)處理單元，聯(lián)接至所述RF功率源且聯(lián)接至所述傳感器，所述傳感器信號(hào)處理單元適于接收來(lái)自外部RF發(fā)生器源的輸入并且生成用于控制所述RF發(fā)生器的相位和頻率的控制信號(hào)，其中來(lái)自所述外部RF發(fā)生器源的所述輸入包括所述外部RF發(fā)生器源操作的頻率的縮放版本。

一種射頻(RF)系統(tǒng)包括第一RF發(fā)生器和第二RF發(fā)生器。第一RF發(fā)生器包括：功率源；傳感器，聯(lián)接至所述功率源；和傳感器信號(hào)處理單元，聯(lián)接至所述功率源并聯(lián)接至所述傳感器，所述傳感器信號(hào)處理單元適于接收來(lái)自外部源的輸入并且生成第一控制信號(hào)，所述第一控制信號(hào)控制來(lái)自所述第一RF發(fā)生器的RF功率信號(hào)的第一相位和第一頻率中至少之一。第二RF發(fā)生器能操作為從所述第一RF發(fā)生器接收第二控制信號(hào)，所述第二控制信號(hào)控制所述第二RF發(fā)生器的第二相位和第二頻率中至少之一。其中所述傳感器信號(hào)處理單元縮放所述第一頻率來(lái)生成頻率信息，并且所述第二控制信號(hào)包括所述頻率信息。

一種RF系統(tǒng)包括第一RF發(fā)生器和第二RF發(fā)生器。第二RF發(fā)生器聯(lián)接至所述第一RF發(fā)生器。所述第一RF發(fā)生器和所述第二RF發(fā)生器各自包括：功率源；傳感器，聯(lián)接至所述功率源；和傳感器信號(hào)處理單元，聯(lián)接至所述功率源并聯(lián)接至所述傳感器，其中所述第一RF發(fā)生器的傳感器信號(hào)處理單元控制所述第一RF發(fā)生器的相位和頻率，所述第二RF發(fā)生器的傳感器信號(hào)處理單元控制所述第二RF發(fā)生器的相位和頻率。其中所述第一RF發(fā)生器向所述第二RF發(fā)生器輸出控制信號(hào)，并且其中所述控制信號(hào)包括頻率成分，所述頻率成分是相對(duì)于所述第一RF發(fā)生器的頻率被縮放的頻率。

一種操作第一射頻(RF)發(fā)生器和第二RF發(fā)生器的方法，包括：將傳感器聯(lián)接至功率源；將傳感器信號(hào)處理單元聯(lián)接至所述功率源和所述傳感器；控制所述第一RF發(fā)生器來(lái)輸出第一RF頻率信號(hào)；縮放所述第一RF頻率信號(hào)；以及根據(jù)被縮放的第一RF頻率信號(hào)，生成控制信號(hào)來(lái)控制所述第二RF發(fā)生器的相位和頻率。

附圖說(shuō)明

從具體實(shí)施方式和附圖中，本公開(kāi)內(nèi)容將更全面地得到理解，其中：

圖1是共享頻率或相位控制且連接至等離子體源(或負(fù)載)的多個(gè)RF源(或發(fā)生器)的功能框圖；

圖2是共享頻率或相位控制且連接至雙功率匹配網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)RF源的功能框圖；

圖3是圖示經(jīng)由各自的匹配網(wǎng)絡(luò)連接至等離子體腔的多個(gè)RF源之間的頻率和相對(duì)相位控制的功能框圖；