一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置，包括以下步骤：预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值和第二射频脉冲信号发生器中的反射功率标准值；采用自学习循环方式来搜索最小反射功率对应的第一射频频率和第二射频频率，本发明的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置通过自动调节射频脉冲频率，采用自学习循环方式，并且针对小范围精确扫频，获得射频功率的反馈，来搜索最小反射射频功率，本发明的实现的成本低廉，不需要增加过多的设备成本，而且，不存在一定时延，在此段时间内负载得到的功率可控，不会影响刻蚀工艺进行。
【专利说明】一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装
【技术领域】
[0001]本发明涉及射频脉冲刻蚀领域，特别涉及一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]等离子装置广泛地应用于制造集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中。其中一个显著的用途就是电感耦合等离子体(ICP)装置。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和晶圆相互作用使材料表面发生各种物理和化学反应，从而使材料表面性能获得变化。
[0003]ICP装置在半导体制造方面能够完成多种工艺，如各向异性、等向性刻蚀和CVD(化学气相沉积Chemical Vapor Deposition)等。对于各向异性刻蚀,ICP装置用于产生高密度的等离子体，等离子产生时通常需要通过低压高射频进行激发。正离子在射频产生的偏压电场作用下垂直向晶圆作加速运动。离子轰击晶圆产生物理和化学刻蚀或材料沉积，如对多晶硅、二氧化硅进行刻蚀。各项异性刻蚀用于在集成电路制造中生成垂直的侧壁。ICP装置还用于等向性化学刻蚀如剥离光刻胶。
[0004]在各向异性刻蚀工艺中，一般需要若干个步骤,例如贯穿步骤break thought(BT)、主刻步骤main etch (ME)、过刻步骤over etch (OE)等等。在每个步骤中所用气体成分和压力变化很小，而在不同步骤之间气体成分和压力变化很大。对于射频电源来说，当气体成分、压力变化时，相当于负载阻抗变化，而电源的内阻为固定的50欧姆，负载的复阻抗一般为实部几十欧，虚部正几百欧，且为变量。根据物理规律，当负载阻抗与电源阻抗共轭时功率能够不反射传输，否则功率会反射回电源。电源所能吸收的反射功率有一个上限(一般为输出功率的20%左右)，超出就会导致损坏。
[0005]反射功率，具体来说就是当负载与设备不处于理想匹配状态时，入射功率中的一部分不能被负载吸收，而是消耗在设备的输出电路中，称为反射功率。反射功率对设备有较大损害。
[0006]现有的技术方案为:射频电源工作于forward模式，既是说，输出功率恒定不变，而负载得到的实际功率随匹配器的匹配情况而变化。匹配器具有自动调谐功能，在监测到没有完全匹配电源和负载阻抗的情况下会根据一些事先确定的算法持续调节可变电容的容值，直到完全匹配，反射功率为零时为止。如果负载阻抗发生变化，则被匹配器的传感器感知后匹配器控制系统会发出相应指令驱动马达使可变电容容值变化，在经过一段时间后重新达到匹配状态。
[0007]1、自动匹配器原理复杂，成本高，从而增加了整套设备的成本；
[0008]2、从检测到负载变化到马达驱动电容完成调谐，存在一定时延，在此段时间内负载得到的功率不可控，是影响工艺结果的潜在因素。
[0009]现有实验显示:把金属平板前非均匀等离子体层简化为分层均匀的平板模型，采用等效输入阻抗方法，计算大气或真空边界入射波的总功率反射系数，分析其影响因素。其计算结果表明:电子数密度大小、等离子体层厚度、入射波频率和入射角是功率反射系数的主要影响因素，适当调整其中任何一个，都可以达到降低功率反射系数的效果。
[0010]有鉴于此，本发明提供了一个通过自动调节射频脉冲频率(改变信号发生器的频率)，获得射频功率的反馈，来搜索最小反射射频功率的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置。
【发明内容】
[0011]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置，克服了现有技术的困难，能够通过简单的设备，便捷而迅速地通过调整射频脉冲信号发生器中的射频频率，来获得最小反射功率。
[0012]根据本发明的一个方面，提供一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，所述真空处理腔室具有两个射频脉冲信号发生器连接至其下电极，包括以下步骤:
[0013]A、预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值和第二射频脉冲信号发生器中的第二反射功率标准值，并预设射频频率扫描范围Λ f ；
[0014]B、循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第一射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，直到反射功率小于或等于第一反射功率标准值；
[0015]C、循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第二射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率小于或等于第二反射功率标准值；
[0016]D、储存第一射频脉冲信号发生器中的射频频率fl和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2。
[0017]优选地，所述步骤B中包括以下步骤:
[0018]B1、获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率；
[0019]B2、判断此刻反射功率是否小于或等于第一反射功率标准值，若是，则执行步骤C ;若否，则执行步骤B3;
[0020]B3、扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(f 1- Λ f/2)至(fl+Λ f/2)，搜索扫描范围内的最低反射功率；
[0021]B4、将最低反射功率所对应的射频频率fl’的频率值赋予fl，执行步骤BI。
[0022]优选地，所述步骤C中包括以下步骤:
[0023]Cl、获取第一射频频率为f2时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率；
[0024]C2、判断此刻反射功率是否小于或等于第一反射功率标准值，若是，则执行步骤D ;若否，则执行步骤C3;
[0025]C3、扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(f2_ Λ f/2)至(f2+Λ f/2)，搜索扫描范围内的最低反射功率；
[0026]C4、将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，执行步骤Cl。
[0027]优选地，所述射频频率扫描范围Λ f为0.1至I兆赫兹。
[0028]优选地，所述第一反射功率标准值和/或第二反射功率标准值的取值范围是O至100 瓦。
[0029]优选地，所述第一射频脉冲信号发生器的反射功率和/或第二射频脉冲信号发生器的反射功率的范围是O至600瓦。
[0030]优选地，所述第一射频脉冲信号发生器中的射频频率f I和/或第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。
[0031]根据本发明的另一个方面，还提供一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，包括:一等离子体处理腔室，其内设有一上电极和一下电极，所述腔室中放置有基片;
[0032]一第一射频脉冲信号发生器分别连接所述下电极和一反射功率监控模块；以及
[0033]一第二射频脉冲信号发生器分别连接所述下电极和所述反射功率监控模块；
[0034]所述反射功率监控模块预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值和第二射频脉冲信号发生器中的第二反射功率标准值，并预设射频频率扫描范围Λ f ;循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第一射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，直到反射功率小于或等于第一反射功率标准值；循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第二射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率小于或等于第二反射功率标准值；以及储存第一射频脉冲信号发生器中的射频频率和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率。
[0035]优选地，所述射频频率扫描范围Λ f为0.1至I兆赫兹。
[0036]优选地，所述第一反射功率标准值和/或第二反射功率标准值的取值范围是O至100 瓦。
[0037]优选地，所述第一射频脉冲信号发生器的反射功率和/或第二射频脉冲信号发生器的反射功率的范围是O至600瓦。
[0038]优选地，所述第一射频脉冲信号发生器中的射频频率f I和/或第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。
[0039]由于使用了以上技术，本发明的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置通过自动调节射频脉冲频率，采用自学习循环方式，并且针对小范围精确扫频，获得射频功率的反馈，来搜索最小反射射频功率，本发明的实现的成本低廉，不需要增加过多的设备成本，而且，不存在一定时延，在此段时间内负载得到的功率可控，不会影响刻蚀工艺进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0041]图1示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法的流程图；
[0042]图2示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法中步骤SllO的详细流程图；[0043]图3示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法中步骤S120的详细流程图；以及
[0044]图4示出了本发明的一个实施例，本发明提供了一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置的结构图。
[0045]附图标记
[0046]100 等离子体处理腔室
[0047]101 反射功率监控模块
[0048]102 处理腔体
[0049]103 气体源
[0050]104 第一射频脉冲信号发生器
[0051]105 真空泵
[0052]106 静电夹盘
[0053]107 等离子体限制环 [0054]108 接地器件
[0055]109 上电极
[0056]110 第二射频脉冲信号发生器
[0057]W基片
【具体实施方式】
[0058]本领域技术人员理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
[0059]图1示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法的流程图。如图1所示，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，所述真空处理腔室具有两个射频脉冲信号发生器连接至其下电极，包括以下步骤:
[0060]SlOO:预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值Spec-RFPl和第二射频脉冲信号发生器中的第二反射功率标准值Spec-RFP2，并预设射频频率扫描范围Λ f。
[0061]SllO:循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率RFP1，扫描第一射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率RFP1，将最低反射功率RFPl所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，直到反射功率RFPl小于或等于第一反射功率标准值Spec-RFPl。
[0062]S120:循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器的反射功率RFP2，扫描第二射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率RFP2，将最低反射功率RFP2所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率RFP2小于或等于第二反射功率标准值Spec-RFP2。
[0063]S130:储存第一射频脉冲信号发生器中的射频频率Π和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2。
[0064]其中，所述第一反射功率标准值Spec-RFPl的范围和第二反射功率标准值Spec-RFP2的范围都是O至100瓦。其中，第一反射功率标准值Spec-RFPl和第二反射功率标准值Spec-RFP2是由用户主动设定的，并且可以根据实际需求进行修改。
[0065]所述第一反射功率标准值Spec-RFPl和第二反射功率标准值Spec_RFP2是脉冲时一定功率电平下所允许的最大反射功率的标准值。Spec-RFPl是较高脉冲功率阶段下所允许的反射功率。Spec-RFP2是较低脉冲功率阶段下所允许的反射功率。它们的正常值为:IOff到150W (或功率设置点的2%至10%)。所述第一反射功率标准值Spec-RFPl和第二反射功率标准值Spec-RFP2—旦设定，则在整个过程中维持不变。根据匹配过程的具体需要，用户可以改变他们，但必须在搜索开始前改变。
[0066]所述第一射频脉冲信号发生器的反射功率RFPl的范围和第二射频脉冲信号发生器的反射功率RFP2的范围都是O至600瓦。反射功率RFPl和反射功率RFP2是越小越好，反射功率越小，则负载阻抗与功率源阻抗共轭时功率能够不反射传输，功率不会反射回功率源，能有效保护功率源。本发明中的反射功率RFPl和反射功率RFP2分别是从第一射频脉冲信号发生器和第二射频脉冲信号发生器上直接读取的数值。
[0067]所述第一射频脉冲信号发生器中的射频频率fl的范围和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。本发明中的射频频率fl和射频频率f2分别是从第一射频脉冲信号发生器和第二射频脉冲信号发生器上直接读取的数值。
[0068]所述射频频率扫描范围Λ f可以由用户可以改变他们,但必须在搜索开始前改变，通常为0.1至I兆赫兹。
[0069]图2示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法中步骤SllO的详细流程图。如图2所示，步骤SllO中包括以下步骤:
[0070]Slll:获取第一射频频率为fl时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率RFPl。
[0071]S112:判断此刻反射功率RFPl是否小于或等于第一反射功率RFPl标准值Spec-RFPl，若是，则执行步骤S120。若否，则执行步骤SI 13。
[0072]S113:扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(fl-Λ f/2)至(fl+ Δ f/2)，搜索扫描范围内的最低反射功率RFPl。
[0073]S114:将最低反射功率RFPl所对应的射频频率fl’的频率值赋予fl，执行步骤
Slllo
[0074]图3示出根据本发明的一个【具体实施方式】的，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法中步骤S120的详细流程图。如图3所示，步骤S120中包括以下步骤:
[0075]S121、获取第一射频频率为f2时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率RFP2。
[0076]S122、判断此刻反射功率RFP2是否小于或等于第一反射功率RFP2标准值Spec-RFPl，若是，则执行步骤S130。若否，则执行步骤S123。
[0077]S123、扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(f2_ Λ f/2)至(f2+ Δ f/2)，搜索扫描范围内的最低反射功率RFP2。
[0078]S124、将最低反射功率RFP2所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，执行步骤S121。
[0079]在步骤SllO和步骤S120中，所述射频频率扫描范围Λ f设置的越小，更有利于更精细的扫频，能够获得更精确的最小反射功率对应的第一射频频率。[0080]而且，fl’和f2’是频率扫描期间的中间频率，在频率扫描期间首次发现最小反射功率。但如果反射功率仍然不低于标准值(Spec-RFPl或Spec-RFP2)，系统将进入一个更精细的扫描以寻找反射功率更低的频率。当发现最小反射功率低于标准值时，将与最小反射功率相对应的频率输出作为最终频率Htl和实验的数据表明，这两频率可以相差到
0.7mhz0
[0081]相比对于简单的通过频率搜索最低反射功率而言，本发明处在较高(功率)电平。现有技术方法的当前状态用于连续模式(连续波)。等离子体中仅有一个状态，即，单功率输出电平下的连续打开状态。本发明用于脉冲调制的等离子体。如果有两个频率的射频(即60MHz和2MHz，或一般标在上图中的高频和低频以及如何对这两个射频功率进行脉冲，对于等离子体来说可能有2到4个不同的状态。
[0082]本发明的方法可以很容易地应用到具有多个射频功率的脉冲调制等离子体的其他组合。只需在模拟实际步骤的方法的开始时添加更多的学习步骤(类似于这里所说的步骤)，来寻找最佳频率。
[0083]而自动频率调谐的自学习过程(或搜索过程)中，本发明通过记录反射功率的变化，其间，高频功率始终是在高电平。本发明的方法中的两种等离子体状态(高频功率为连续波功率和低频功率为连续脉冲功率)，则频率扫描是在两个不同的周期进行的，即低频功率、高电平或是低频功率、低电平。由于低频功率的电平差异显著，这些状态可以非常独特的等离子态。当在高频频率时，甚至是在连续模式可能仍然难以实现最佳匹配状态(根据实验数据显示每个状态的最佳频率可以相差0.7mhz)。本发明中所使用到的频率调谐技术，相比传统的移动电容或电感匹配技术能提供更快速的方法来匹配这两种状态。在很短的脉冲周期(在毫秒级)或高脉冲率，它仍然是难以做到在比较大的频率范围内进行实时频率调谐。周期性两种状态之间的过渡状态可能导致等离子态不稳定或等离子淬火。
[0084]本发明提出了提供了一个切实可行的办法来确定这些频率，通过一个学习的过程，在一个单独的处理程式或在实际工艺配方之前的步骤使用脉冲调制等离子体。由于这是一个学习的过程，时间跨度主要根据需求来确定(比如说10秒内)。而频率扫描是在两种状态下单独进行的，最终将找到两个最佳频率flpndfA。系统软件将通过这些频率，由此产生的生成脉冲调制等离子体，来实现最佳匹配。在实际的脉冲调制的等离子体的步骤中，不是最佳频率Htl和被匹配使用，就是在一个较小的频率范围进行精确调谐频率，使得在两种状态下均能达到最小反射功率。
[0085]本发明的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法可以很容易地应用到其他组合脉冲调制等离子体与多个射频功率中去，只需添加更多的学习步骤(类似于在这里建议)在开始的频率模拟实际的步骤来寻找最佳频率。
[0086]图4示出了本发明的一个实施例，本发明提供了一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置的结构图。如图4所示，本发明的一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置。等离子体处理腔室100具有一个处理腔体102，处理腔体102基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体102内具有相互平行设置的上电极109和下电极。通常，在上电极109与下电极之间的区域为处理区域P，该区域P将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在静电夹盘106上方放置待要加工的基片W，该基片W可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述静电夹盘106用于夹持基片W。等离子体限制环107位于静电夹盘106两侧，用于将等离子体约束在支撑区域内，通过接地器件108将等离子体限制环接地。反应气体从气体源103中被输入至处理腔体102内。
[0087]一第一射频脉冲信号发生器104分别连接所述下电极和一反射功率监控模块101，以及一第二射频脉冲信号发生器110分别连接所述下电极和所述反射功率监控模块101。所述第一射频脉冲信号发生器104和第二射频脉冲信号发生器110同时被施加在下电极上，用以将射频功率输送到下电极上，(当然也可以根据刻蚀的实际需要，所述第一射频脉冲信号发生器104和第二射频脉冲信号发生器110同时被分别地施加在上电极109与下电极上，用以将射频功率输送到上电极109与下电极上)从而在处理腔体102内部产生大的电场。
[0088]大多数电场线被包含在上电极109和下电极之间的处理区域P内，此电场对少量存在于处理腔体102内部的电子进行加速,使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体102内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室100的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置(例如真空泵105)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。
[0089]所述反射功率监控模块101预设第一射频脉冲信号发生器104中的第一反射功率标准值Spec-RFPl和第二射频脉冲信号发生器110中的第二反射功率标准值Spec-RFP2，并预设射频频率扫描范围Λ f。循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器104的反射功率RFPl，扫描第一射频脉冲信号发生器104的射频频率范围内最低反射功率RFPl，将最低反射功率RFPl所对应的射频频率H’的频率值赋予fl，直到反射功率RFPl小于或等于第一反射功率标准值Spec-RFPl。循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器110的反射功率RFP2，扫描第二射频脉冲信号发生器110的射频频率范围内最低反射功率RFP2，将最低反射功率RFP2所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率RFP2小于或等于第二反射功率标准值Spec-RFP2。以及储存第一射频脉冲信号发生器104中的射频频率和第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率。
[0090]其中，所述射频频率扫描范围Λ f为0.1至I兆赫兹。所述第一反射功率标准值Spec-RFPl和/或第二反射功率标准值Spec-RFP2的取值范围是O至100瓦。所述第一射频脉冲信号发生器104的反射功率RFPl和/或第二射频脉冲信号发生器110的反射功率RFP2的范围是O至600瓦。所述第一射频脉冲信号发生器104中的射频频率fl和/或第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。
[0091]本发明的具体实施情况如下:
[0092]继续参考附图4，将基片4放置在等离子体处理腔室I中的下电极3上，第一射频脉冲信号发生器104和第二射频脉冲信号发生器110分别输出射频脉冲至下电极3，进行双射频脉冲刻蚀制程。
[0093]继续参考附图1至3，其中，第一射频脉冲信号发生器104的起始频率为60Mhz，第二射频脉冲信号发生器110的起始频率为13Mhz。[0094]预设第一射频脉冲信号发生器104中的第一反射功率标准值Spec-RFPl为30瓦和第二射频脉冲信号发生器110中的反射功率标准值Spec-RFP2为5瓦。并且预设射频频率扫描范围Λ f，所述射频频率扫描范围Λ f的范围为I兆赫兹。
[0095]获取第一射频频率为fl=60Mhz时的第一射频脉冲信号发生器104的反射功率为34瓦。
[0096]经过比较可知，此刻反射功率(34瓦)大于第一反射功率标准值(30瓦)。
[0097]扫描第一射频脉冲信号发生器104中的射频频率范围为(60-0.5=59.5)Mhz至(60+0.5=60.5)Mhz，搜索扫描范围内的最低反射功率为29.5瓦，且最低反射功率所对应的射频频率fI’ =59.7Mhz。
[0098]将最低反射功率所对应的射频频率f I ’的频率值赋予f 1，即f 1=59.7Mhz。
[0099]获取第一射频频率为fl=59.7Mhz时的第一射频脉冲信号发生器104的反射功率为29.5瓦。
[0100]经过比较可知，此刻反射功率(29.5瓦)小于第一反射功率标准值(30瓦)。则fl=59.7Mhz就是第一射频脉冲信号发生器104最低反射功率对应的射频频率。
[0101]获取第二射频频率为f2=13Mhz时的第二射频脉冲信号发生器110的反射功率为6瓦。
[0102]经过比较可知，此刻反射功率(9瓦)大于第二反射功率标准值(5瓦)。
[0103]扫描第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率范围为(13-0.5=12.5)Mhz至(13+0.5=13.5)Mhz，搜索扫描范围内的最低反射功率为7瓦，且最低反射功率所对应的射频频率 f2’ =12.3Mhz。
[0104]将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，即f2=7Mhz。
[0105]获取第二射频频率为f2=12.3Mhz时的第二射频脉冲信号发生器110的反射功率为7瓦。
[0106]经过比较可知，此刻反射功率(7瓦)仍然大于第二反射功率标准值(5瓦)。
[0107]继续扫描第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率范围为(12.3-0.5=11.8)Mhz至(12.3+0.5=12.8)Mhz，搜索扫描范围内的最低反射功率为6.3瓦，且最低反射功率所对应的射频频率f2’ =11.9Mhz。
[0108]将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，即f2=ll.9Mhz。
[0109]获取第二射频频率为f2=ll.9Mhz时的第二射频脉冲信号发生器110的反射功率为6.3瓦。
[0110]经过比较可知，此刻反射功率(6.3瓦)仍然大于第二反射功率标准值(5瓦)。
[0111]继续扫描第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率范围为(11.9-0.5=11.4)Mhz至(11.9+0.5=12.4)Mhz，搜索扫描范围内的最低反射功率为4.8瓦，且最低反射功率所对应的射频频率f2’ =11.5Mhz。
[0112]将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，即f2=ll.5Mhz。
[0113]获取第二射频频率为f2=ll.5Mhz时的第二射频脉冲信号发生器110的反射功率为4.8瓦。
[0114]经过比较可知，此刻反射功率(4.8瓦)小于第二反射功率标准值(5瓦)。则f2=ll.5Mhz就是第二射频脉冲信号发生器110最低反射功率对应的射频频率。[0115]最后，储存第一射频脉冲信号发生器104中的射频频率f 1=59.7Mhz和第二射频脉冲信号发生器110中的射频频率f2=ll.5Mhz。，持续以这样的射频频率分别输入下电极3，进行制程，可以最大限度地避免反射功率对功率源的损坏，延长功率源和等离子体处理腔室I等的使用寿命，并且有利于保证刻蚀工艺的产品质量。
[0116]综上可知，本发明的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置通过自动调节射频脉冲频率，采用自学习循环方式，并且针对小范围精确扫频，获得射频功率的反馈，来搜索最小反射射频功率，本发明的实现的成本低廉，不需要增加过多的设备成本，而且，不存在一定时延，在此段时间内负载得到的功率可控，不会影响刻蚀工艺进行。
[0117]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，所述真空处理腔室具有两个射频脉冲信号发生器连接至其下电极，其特征在于，包括以下步骤: A、预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值和第二射频脉冲信号发生器中的第二反射功率标准值，并预设射频频率扫描范围Λ f ； B、循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第一射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，直到反射功率小于或等于第一反射功率标准值； C、循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第二射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率小于或等于第二反射功率标准值； D、储存第一射频脉冲信号发生器中的射频频率fl和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2。
2.根据权利要求1所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述步骤B中包括以下步骤: B1、获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率； B2、判断此刻反射功率是否小于或等于第一反射功率标准值，若是，则执行步骤C ;若否，则执行步骤B3; B3、扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(fl-Λ f/2)至(fl+Af/2)，搜索扫描范围内的最低反射功率； B4、将最低反射功率所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，执行步骤BI。
3.根据权利要求2所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述步骤C中包括以下步骤: Cl、获取第一射频频率为f2时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率； C2、判断此刻反射功率是否小于或等于第一反射功率标准值，若是，则执行步骤D ;若否，则执行步骤C3; C3、扫描第一射频脉冲信号发生器中的射频频率范围为(f2- Δ f/2)至(f2+ Δ f/2),搜索扫描范围内的最低反射功率； C4、将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，执行步骤Cl。
4.根据权利要求3所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述射频频率扫描范围Λ f为0.1至I兆赫兹。
5.根据权利要求3所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述第一反射功率标准值和/或第二反射功率标准值的取值范围是O至100瓦。
6.根据权利要求3所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述第一射频脉冲信号发生器的反射功率和/或第二射频脉冲信号发生器的反射功率的范围是O至600瓦。
7.根据权利要求3所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法，其特征在于:所述第一射频脉冲信号发生器中的射频频率fl和/或第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。
8.一种用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，其特征在于，包括:一等离子体处理腔室，其内设有一上电极和一下电极，所述腔室中放置有基片； 一第一射频脉冲信号发生器分别连接所述下电极和一反射功率监控模块；以及 一第二射频脉冲信号发生器分别连接所述下电极和所述反射功率监控模块； 所述反射功率监控模块预设第一射频脉冲信号发生器中的第一反射功率标准值和第二射频脉冲信号发生器中的第二反射功率标准值，并预设射频频率扫描范围Λ f ;循环获取第一射频频率为Π时的第一射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第一射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率H’的频率值赋予Π，直到反射功率小于或等于第一反射功率标准值；循环获取第二射频频率为f2时的第二射频脉冲信号发生器的反射功率，扫描第二射频脉冲信号发生器的射频频率范围内最低反射功率，将最低反射功率所对应的射频频率f2’的频率值赋予f2，直到反射功率小于或等于第二反射功率标准值；以及储存第一射频脉冲信号发生器中的射频频率和第二射频脉冲信号发生器中的射频频率。
9.根据权利要求8所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，其特征在于:所述射频频率扫描范围Λ f为0.1至I兆赫兹。
10.根据权利要求8所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，其特征在于:所述第一反射功率标准值和/或第二反射功率标准值的取值范围是O至100瓦。
11.根据权利要求8所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，其特征在于:所述第一射频脉冲信号发生器的反射功率和/或第二射频脉冲信号发生器的反射功率的范围是O至600瓦。
12.根据权利要求8所述的用于真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的装置，其特征在于:所述第一射频脉冲信号发生器中的射频频率fl和/或第二射频脉冲信号发生器中的射频频率f2的范围是200千赫兹至80兆赫兹。
【文档编号】H01J37/32GK103928283SQ201310009371
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2013年1月10日
【发明者】黄智林, 席朝晖, 叶如彬, 徐蕾 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司