[發明專利]半導體工藝設備及其阻抗匹配方法

在審

• 申請號: 202111160966.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113921366A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李文慶;韋剛;楊京;蔣書棋;張迪
• 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;H01L21/67;H03H7/40
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 姚琳潔

本申請實施例公開了一種半導體工藝設備及其阻抗匹配方法，用以解決現有的半導體工藝過程中阻抗匹配效率較低的問題。所述方法包括：工藝準備步：獲取當前存儲的工藝起輝步對應的阻抗匹配數據，阻抗匹配數據包括半導體工藝設備阻抗匹配器中參數可調器件對應的參數調節位；根據參數調節位，調節參數可調器件；工藝起輝步：通過阻抗匹配器向半導體工藝設備的工藝腔室加載射頻功率，同時通過阻抗匹配器進行阻抗匹配，并在達到阻抗匹配時確定參數可調器件的當前參數調節位；根據當前參數調節位，更新阻抗匹配數據。該技術方案能夠根據阻抗匹配數據中的參數調節位準確的自動調節參數可調器件，縮短了阻抗匹配時間，提高了阻抗匹配效率。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體工藝設備及其阻抗匹配方法。

背景技術

電感耦合等離子體源應用于半導體裝備制造領域的刻蝕、薄膜沉積、離子注入摻雜等領域。等離子體反應腔室內有電感耦合線圈及靜電卡盤，在刻蝕領域，電感耦合等離子體源的主要原理為：射頻電流流經電感耦合線圈，從而在反應腔室內產生電磁場，電磁場激發反應腔室內通入的氣體產生等離子體，偏壓源控制離子轟擊能量使等離子體加速到達硅片，實現刻蝕。其中，硅片通過靜電吸附固定在靜電卡盤上。

典型的射頻放電等離子體發生系統中，射頻電源的輸出阻抗一般為50歐姆，而等離子體反應腔室的等效阻抗一般不會是50歐姆，且在不同工藝條件下，等離子體反應腔室的等效阻抗也互不相同。傳輸線理論指出，當射頻電源的輸出阻抗與負載阻抗(即等離子體反應腔室的等效阻抗)不同時，射頻電源輸出功率會產生損耗，無法使輸出效率達到最大，導致能源浪費，還會對射頻電源本身造成損害，甚至導致局部熱量過高引發火災等安全問題。且由于負載阻抗的大小與產生等離子體的工藝條件相關，因此在使用電感耦合等離子體源過程中，需要在射頻電源和等離子體反應腔室之間增加能自動調節負載阻抗的阻抗匹配器，阻抗匹配器可根據等離子體反應腔室在不同工藝條件下的實際阻抗，通過阻抗匹配器內置的傳感器及控制系統控制改變參數可調器件(如可調電容器)的實際值，從而使負載阻抗等于50歐姆，實現阻抗匹配，以避免出現上述問題。

現有的阻抗匹配器通常的工作方式為：位于阻抗匹配器內部的傳感器會實時監測電路中當前阻抗值，當射頻電源的能量傳輸入阻抗匹配器時，阻抗匹配器會根據傳感器實時反饋的當前阻抗模值及相位大小，在阻抗匹配器預置算法作用下，控制可調電容器的電容值，從而實現將阻抗匹配器和等離子體反應腔室的阻抗值調節為50歐姆，以實現阻抗匹配。采用此種工作方式，實現阻抗匹配與可調電容器的初始電容值選取緊密相關，若可調電容器的初始電容值選取不合適，則可能出現無法實現阻抗匹配、阻抗匹配效率低等問題。并且，由于等離子體反應腔室內部易損耗器件在使用過程中逐漸被消耗，導致相同工藝條件下其阻抗值會不斷變化，因此當可調電容器的初始電容值固定不變時，會出現阻抗匹配過程逐漸不一致的情況，且使得阻抗匹配效率越來越低。

發明內容

本申請實施例的目的是提供一種半導體工藝設備及其阻抗匹配方法，用以解決現有的半導體工藝過程中阻抗匹配效率較低的問題。

為解決上述技術問題，本申請實施例是這樣實現的：

一方面，本申請實施例提供一種應用于半導體工藝設備中的阻抗匹配方法，所述方法包括：

工藝準備步：獲取當前存儲的工藝起輝步對應的阻抗匹配數據，所述阻抗匹配數據包括所述半導體工藝設備阻抗匹配器中參數可調器件對應的參數調節位；根據所述參數調節位，調節所述參數可調器件；

工藝起輝步：通過所述阻抗匹配器向所述半導體工藝設備的工藝腔室加載射頻功率，同時通過所述阻抗匹配器進行阻抗匹配，并在達到阻抗匹配時確定所述參數可調器件的當前參數調節位；根據所述當前參數調節位，更新所述阻抗匹配數據。

另一方面，本申請實施例提供一種半導體工藝設備，包括射頻電源、阻抗匹配器和工藝腔室；其中，

所述射頻電源，用于通過所述阻抗匹配器向所述工藝腔室加載射頻功率；