[發明專利]射頻偏壓調節方法、裝置及等離子體刻蝕設備

有效

• 申請號: 201911057312.5
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110752135B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 趙曉麗
• 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: H01J37/248
• 分類號: H01J37/248;H01J37/305
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

本發明提供一種射頻偏壓調節方法、裝置及等離子體刻蝕設備，該方法包括以下步驟：S1，獲取預先設置的最大射頻偏壓值和與之對應的上射頻電源與偏壓射頻電源輸出射頻波形的初始的相位差；S2，使偏壓射頻電源基于最大射頻偏壓值和初始的相位差輸出射頻偏壓；S3，使相位差增加第一預設調整量；S4，獲取偏壓射頻電源的射頻偏壓值，將該射頻偏壓值與最大射頻偏壓值進行比較；若該射頻偏壓值大于最大射頻偏壓值，則進行步驟S5；若該射頻偏壓值等于最大射頻偏壓值，則進行步驟S6；S5，使最大偏壓值等于該射頻偏壓值，返回步驟S3；S6，保持相位差不變。通過本發明，實現了等離子體刻蝕速率的最大化。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種射頻偏壓調節方法、裝置及等離子體刻蝕設備。

背景技術

目前，隨著半導體器件制造工藝的迅速發展，對元器件性能與集成度要求越來越高，使得等離子體技術得到了廣泛的應用。在等離子體刻蝕或沉積系統中，通過在真空反應腔室內引入各種反應氣體，利用外加電磁場使氣體原子內束縛電子擺脫勢阱成為自由電子，獲得動能的自由電子再與分子、原子或離子產生碰撞使得氣體解離，形成等離子體。等離子體是由大量電子、離子、激發態原子、分子和自由基等活性粒子組成的一種狀態，具有宏觀電中性和集體效應的一種物質狀態。等離子體中的活性粒子和置于腔體并曝露在等離子體中的晶圓表面相互作用，使晶圓材料表面發生各種物理化學反應，從而使材料表面性能發生變化，完成刻蝕或其他工藝過程。在用于半導體制造工藝的等離子體設備的研發中，最重要的因素是等離子體對襯底的加工能力，以便提高產率。因此，追求高刻蝕速率、提升產能是等離子體設備提升競爭能力的重要方式。

現有的電感耦合等離子體裝置如圖1所示，其中上射頻電源1’通過匹配器2’將功率加載至電感耦合線圈6’上，工藝氣體通過介質窗8’上安裝的噴嘴12’進入反應腔室13’中，同時電感耦合線圈上的射頻能量通過介質窗8’耦合至腔室中，產生等離子體11’，作用于晶片9’，晶片9’置于卡盤10’上部，偏壓射頻電源5’通過匹配器4’將射頻能量加載至位于靜電卡盤底部的射頻銅柱上，從而提供射頻場，產生射頻偏壓，在晶片9’表面形成離子加速鞘層進行晶片9’的刻蝕，裝置中還包括一鎖相線纜3’，其長度固定，鎖相線纜3’用于鎖定上射頻電源1’和下射頻電源5’的輸出射頻波形的相位差。通常射頻偏壓越高對應的刻蝕速率越快，因為射頻偏壓對等離子體起到加速作用，加速后的等離子體對晶片9’的轟擊能力加強，刻蝕速率增加。

目前，一般靠提升上射頻電源1’和下射頻電源5’的功率、工藝氣體的氣體流量與壓力等方式獲得刻蝕速率，但是工藝氣體壓力與氣體流量的變化可能引起其他工藝結果的變化，例如選擇比、均勻性等惡化，并且下射頻電源5’的功率增加時，可能引起打火等風險。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種射頻偏壓調節方法、裝置及等離子體刻蝕設備。

為實現本發明的目的而提供一種射頻偏壓調節方法，所述方法包括以下步驟：

S1，獲取預先設置的最大射頻偏壓值和與之對應的上射頻電源與偏壓射頻電源輸出射頻波形的初始的相位差；

S2，使所述偏壓射頻電源基于所述最大射頻偏壓值和初始的所述相位差輸出射頻偏壓；

S3，使所述相位差增加第一預設調整量；

S4，獲取所述偏壓射頻電源的射頻偏壓值，將所述射頻偏壓值與所述最大射頻偏壓值進行比較；若所述射頻偏壓值大于所述最大射頻偏壓值，則進行步驟S5；若所述射頻偏壓值等于所述最大射頻偏壓值，則進行步驟S6；若所述射頻偏壓值小于所述最大射頻偏壓值，則進行步驟S7；

S5，使所述最大射頻偏壓值等于該射頻偏壓值，返回步驟S3；

S6，保持所述相位差不變；

S7，使所述相位差減少第二預設調整量；