[發明專利]阻抗匹配裝置和阻抗匹配方法

有效

• 申請號: 201710454753.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109148250B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 楊京;韋剛;衛晶
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

公開了針對等離子產生的阻抗匹配裝置和阻抗匹配方法。根據實施例，阻抗匹配裝置可以耦接在等離子體產生設備中射頻源以及與射頻源連接的負載之間，用于匹配阻抗。阻抗匹配裝置包括：匹配阻抗網絡；電機，用于驅動匹配阻抗網絡以提供一定的阻抗；以及控制器，響應于接收到的射頻源的工作模式信息，選擇性地發出第一指令或第二指令，其中第一指令指示電機驅動阻抗匹配網絡，第二指令指示電機停止驅動以及射頻源進行掃頻操作。根據本公開的實施例，可以有效避免阻抗匹配過程中由于阻抗變化過快導致的匹配不穩定和不重復的現象，可以實現較大的工藝窗口和工藝穩定性。

技術領域

本公開一般地涉及電子電路技術，更具體地，涉及針對等離子產生的阻抗匹配裝置和阻抗匹配方法。

背景技術

在傳統半導體制造工藝中已經使用各種類型的等離子體設備。現今采用比較廣泛的用于等離子體刻蝕設備的激發等離子體方式為電感耦合等離子體(ICP)，這種方式可以在較低工作氣壓下獲得高密度的等離子體，而且結構簡單，造價低，同時可以獨立控制產生等離子體的射頻源(決定等離子體密度)和基片臺射頻源(決定入射到晶片上的粒子能量)。

傳統的刻蝕機設備的射頻源輸出的是正弦連續波。隨著集成電路的進一步發展，原有的技術方案已無法滿足20nm及以下刻蝕工藝的要求，而脈沖等離子體新技術的應用則實現了微細化工藝上的突破。脈沖等離子體技術用于減小連續波射頻能量帶來的等離子體誘導損傷(Plasma induced damage，PID)，改善刻蝕工藝中的負載效應(Loading effect)，顯著提高刻蝕選擇比(Selectivity)，并且增大了工藝調節手段和窗口。

在射頻能量傳輸的過程中，射頻源的輸出阻抗一般為50歐姆，而反應腔室的輸入阻抗一般為一個具有實部阻抗和虛部阻抗的非50歐姆阻抗值。因而，如果直接將能量傳輸至反應腔室，則由于傳輸路徑的阻抗不匹配，可能發生射頻能量的反射，導致反應腔室中無法正常激發等離子體。因此，需要在射頻源和反應腔室間接入一個匹配裝置，使射頻源后端的輸入阻抗為50歐姆，便于能量的正常傳輸。

發明內容

有鑒于此，本公開的目的至少部分地在于提供一種針對等離子產生的阻抗匹配裝置和阻抗匹配方法，以有效實施阻抗匹配。

根據本公開的一個方面，提供了一種阻抗匹配裝置，用于匹配等離子體產生設備中射頻源以及與射頻源連接的負載之間的阻抗。該阻抗匹配裝置包括：匹配阻抗網絡；電機，用于驅動匹配阻抗網絡以提供一定的阻抗；以及控制器，響應于接收到的射頻源的工作模式信息，選擇性地發出第一指令或第二指令，其中第一指令指示電機驅動阻抗匹配網絡，第二指令指示電機停止驅動以及射頻源進行掃頻操作。

根據實施例，射頻源可以工作于脈沖level-level模式，包括High level階段和Low level階段。工作模式信息可以指示High level階段或Low level階段。

根據實施例，當工作模式信息指示High level階段時，控制器可以發出第一指令，且當模式信號指示Low level時，控制器可以發出第二指令。或者，當工作模式信息指示Lowlevel階段時，控制器可以發出第一指令，且當模式信號指示High level時，控制器可以發出第二指令。

根據實施例，射頻源的頻率可以為2MHz、13.56MHz、60MHz中至少之一。射頻源可以以10Hz-20kHz的調制頻率、10％-90％的占空比被脈沖調制。

根據實施例，等離子體產生設備可以包括電感耦合等離子體產生設備、電容耦合等離子體產生設備、微波等離子體產生設備或電子回旋共振等離子體產生設備。

根據本公開實施例，等離子體產生設備可以用于等離子體刻蝕機。