[發明專利]一種等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置

有效

• 申請號: 201711497750.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109994360B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 葉如彬;涂樂義;徐蕾;梁潔
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

本發明公開了一種等離子體射頻調節方法，所述調節方法通過一射頻功率發生器進行，所述射頻功率發生器包括一自動調頻裝置，所述射頻功率發生器輸出一脈沖射頻周期信號，一控制器設置若干個連續射頻調節區間，每個射頻調節區間包括至少一個脈沖射頻周期，所述自動調頻裝置在每個所述射頻調節區間內進行至少一次自動調頻，每個所述射頻調節區間包括一開始頻率和一結束頻率，每一射頻調節區間的開始頻率為前一射頻調節區間的結束頻率，所述第一射頻調節區間的開始頻率為預設頻率。本發明所述的方法可以快速調節頻率，對于脈沖射頻周期可以迅速找到最小反射功率對應的射頻功率。

技術領域

本發明涉及一種等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置，更具體地，涉及一種用于給等離子處理裝置供應脈沖射頻功率的匹配調節技術領域。

背景技術

現有半導體加工中廣泛采用等離子加工設備對半導體基片(wafer)進行加工，獲得微觀尺寸的半導體器件及導體連接。等離子設備常見的有電容耦合型(CCP)和電感耦合型(ICP)的反應腔，這些設備一般具有兩個射頻電源，其中一個用來電離通入反應腔內的反應氣體使之產生等離子體，另一個射頻電源用來控制入射到基片表面的離子能量。

目前很多等離子體處理工藝需要用到脈沖式等離子體加工技術，即在部分工藝時段的射頻電源不是持續供電的而是開通-關閉的交替進行或者高功率-低功率射頻交替進行，其輸出功率的波形呈脈沖式故稱脈沖式等離子體加工。射頻脈沖信號的脈沖頻率通常大于100HZ，脈沖信號的占空比可以在10％-90％范圍內根據需要進行設定。每次開通、關閉或者高功率、低功率切換都會造成反應腔內阻抗迅速變化，而且每次變化的時間都是毫秒甚至微秒級的，在這種需求下，傳統的采用匹配電路由于反應時間遠不能達到毫秒級，難以達到脈沖式等離子體加工的需求。

因此基于上述原因，業界需要一種能夠滿足高頻率脈沖射頻周期匹配的技術。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種等離子體射頻調節方法，所述調節方法通過一射頻功率發生器進行，所述射頻功率發生器包括一自動調頻裝置，所述調節方法包括如下步驟：所述射頻功率發生器輸出-脈沖射頻周期；設置若干個連續射頻調節區間，每個射頻調節區間包括至少一個脈沖射頻周期；所述自動調頻裝置在每個所述射頻調節區間內進行至少一次自動調頻，每個所述射頻調節區間包括一開始頻率和一結束頻率，每一射頻調節區間的開始頻率為前一射頻調節區間的結束頻率，所述第一射頻調節區間的開始頻率為預設頻率。

進一步的，所述開始頻率包括一開始高電平頻率和一開始低電平頻率，所述結束頻率包括一結束高電平頻率和一結束低電平頻率。

進一步的，所述自動調頻方法為：賦予所述射頻功率發生器一預設頻率，對應獲得第一反射功率，將預設頻率增加一步長賦予所述射頻功率發生器，對應獲得第二反射功率，比較所述第一反射功率和第二反射功率，若第二反射功率大于所述第一反射功率，則向相反方向增加步長，若第二反射功率小于第一反射功率，則繼續將預設頻率增加兩個步長賦予所述射頻功率發生器，調節得到更小的反射功率。

進一步的，所述預設頻率為能夠保證等離子體點燃的頻率。

進一步的，所述預設頻率的獲得方法為：設置射頻功率源輸出連續射頻功率信號，并計算獲得連續射頻輸出階段最小反射功率，將該最小反射功率對應的頻率作為預設頻率。

進一步的，所述每個射頻調節區間包括至少兩個脈沖射頻周期，所述自動調頻裝置在每個脈沖射頻周期內進行若干次自動調頻。所述自動調頻裝置在同一射頻調節區間的不同脈沖射頻周期內具有相同的開始頻率和結束頻率。

進一步的，所述自動調頻裝置在同一射頻調節區間的不同脈沖射頻周期內具有相同的開始頻率和不同的結束頻率。

進一步的，所述射頻調節區間的時間通過一控制器進行設定。

進一步的，所述控制器讀取所述自動調頻裝置的結束頻率并將該結束頻率作為下一個射頻調節區間的開始頻率賦予所述自動調頻裝置。