[發明專利]用于向處理腔室中的電極提供預失真的RF偏置電壓信號的分段式RF功率系統和方法

有效

• 申請號: 201880034502.2
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110663095B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 凱·盧;亞倫·瑞多姆斯基
• 申請（專利權）人: MKS儀器有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 于會玲;宋志強

提供了一種射頻功率系統，其包括偏置模塊、開關、匹配網絡、以及控制模塊。偏置模塊被配置為分別生成直流DC偏置電壓。開關被配置為(i)從偏置模塊接收電流，以及(ii)控制來自偏置模塊的電流的流動以生成射頻偏置電壓信號。匹配網絡被配置為(i)接收射頻偏置電壓信號，以及(ii)基于射頻偏置電壓信號，將射頻輸出電壓信號的至少一部分提供給處理腔室中的基板支撐件的電極。控制模塊被連接到開關，并被配置為基于射頻輸出電壓信號控制開關的狀態，以成形射頻偏置電壓信號的波形。

技術領域

本公開涉及用于處理腔室的射頻偏置電勢控制系統。

背景技術

這里提供的背景描述的目的是為了總體上呈現本公開的內容。在此背景技術部分中所描述的范圍內，目前署名的發明人的工作，以及在申請時可能無法以其它方式視為現有技術的描述的方面，均未明確或隱含地被認為是反對本公開的現有技術。

等離子蝕刻經常被用在半導體制造中。在等離子體蝕刻中，離子被電場加速以蝕刻基板上的裸露表面。基于RF功率系統的射頻(RF)生成器生成的RF功率信號生成電場。必須精確控制RF生成器生成的RF功率信號，以有效執行等離子體蝕刻。

RF功率系統可以包括RF生成器、匹配網絡和負載(例如，等離子體腔室)。RF生成器生成RF功率信號，該RF功率信號在匹配網絡處被接收。匹配網絡將匹配網絡的輸入阻抗與RF生成器和匹配網絡之間的傳輸線的特征阻抗匹配。該阻抗匹配有助于最大化被轉發到匹配網絡的功率(“正向功率”)，并且最小化從匹配網絡反射回RF生成器的功率(“反向功率”)。當匹配網絡的輸入阻抗與傳輸線的特征阻抗匹配時，正向功率可以被最大化，反向功率可以被最小化。

在RF電源或供電領域中，通常存在兩種將RF信號施加到負載的方法。比較傳統的第一種方法是將連續波信號施加到負載。在連續波模式下，連續波信號通常是正弦波，其由電源連續輸出到負載。在連續波方法中，RF信號采用正弦輸出，并且正弦波的幅度和/或頻率可以被改變，以改變施加到負載的輸出功率。

將RF信號施加到負載的第二種方法包括對RF信號施加脈沖，而不是將連續波信號施加到負載。在脈沖操作模式中，RF正弦信號由調制信號調制，以便為調制后的正弦信號定義包絡。在常規的脈沖調制方案中，RF正弦信號通常以恒定的頻率和幅度被輸出。通過改變調制信號而不是改變正弦RF信號來改變傳遞給負載的功率。

在典型的RF電源配置中，通過使用傳感器確定施加到負載的輸出功率，該傳感器測量正向功率和反射功率或施加到負載的RF信號的電壓和電流。在典型的控制回路中分析這兩組信號中的任何一組。該分析通常確定功率值，該功率值用于調整RF電源的輸出，以改變施加到負載的功率。在負載是等離子體腔室的RF功率傳輸系統中，負載阻抗的變化導致施加到負載的功率發生相應的變化，因為施加的功率部分地取決于負載的阻抗。

在等離子體系統中，通常以兩種配置之一輸送功率。在第一配置中，功率被電容性地耦合到等離子體腔室。這樣的系統被稱為電容耦合等離子體(CCP)系統。在第二配置中，功率被電感性地耦合到等離子體腔室。這樣的系統通常被稱為電感耦合等離子體(ICP)系統。等離子體輸送系統通常包括偏置功率和被施加到一個或多個電極的源功率。源功率通常被用于生成等離子體，而偏置功率通常被用于將等離子體調諧到相對于偏置RF功率水平的能量水平。根據各種設計考慮，偏置和源可以共享相同的電極或可以使用單獨的電極。