CN103632927B - 等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法 - Google Patents

等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法 Download PDF

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Abstract

一种等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,所述阻抗匹配方法包括:提供等离子体刻蚀***,所述等离子体刻蚀***包括:阻抗匹配器,所述阻抗匹配器的输入端与源电源和偏置电源电连接,阻抗匹配器的输出端与反应腔电连接,所述阻抗匹配器和源电源的连接端与电压-电流探测器的一端电连接,所述电压-电流探测器另一端通过频率调整控制单元与源电源连接;源电源和偏置电源同时工作在连续功率模式下,调整源电源的频率,获得第一匹配频率;将偏置电源转变为脉冲功率模式,将第一匹配频率作为偏置电源脉冲开启状态下的源电源的基准频率;在所述偏置电源由脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态时,以基准频率为基准,增大或减小源电源的频率获得第二匹配频率。

Description

等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法。
背景技术
在半导体工艺中,等离子体气体相关的工艺在半导体器件的制作中的重要性越来越大,例如等离子体刻蚀工艺、反应离子刻蚀工艺等等。
双频等离子体刻蚀***一般包括刻蚀腔室、偏置电源(biaspower)和源电源(sourcepower),所述源电源的频率较高比如13MHZ,27MHZ或者60Mhz以上,用于在反应腔内产生并维持等离子体同时用于控制等离子体的密度,所述偏置电源的频率较低,典型的如2Mhz的射频电源,用于控制等离子体的运动方向以及所携带的能量。所述偏置电源和源电源通过阻抗匹配器向反应腔内提供射频电源。
双频同步脉冲等离子刻蚀***中,偏置电源和源电源需要同时工作在脉冲模式下。采用脉冲电源和连续功率电源相比,可以降低在产生等离子体的过程中可能出现的紫外线辐射、充电损伤、物理溅射等问题,在所述双频同步脉冲等离子体刻蚀***中,整个***在脉冲开启(pulseon)和脉冲关闭(pulseoff)的过程中,反应腔内的等离子体的状态会发生变化,而导致源电源的输出阻抗和阻抗匹配器的输入阻抗不匹配,导致电源的供电效率降低。
可以通过调整源电源的频率或者阻抗匹配器内的匹配电容实现源电源的输出阻抗和阻抗匹配器的输入阻抗。现有技术中通过调整源电源的频率实现阻抗匹配的方法中,源电源的调频算法效率低,无法自动找到合适的匹配频率。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,提高阻抗匹配的效率。
为解决上述问题,本发明提供一种等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,包括:提供等离子体刻蚀***,所述等离子体刻蚀***包括:阻抗匹配器,所述阻抗匹配器的输入端与源电源和偏置电源电连接,所述阻抗匹配器的输出端与反应腔电连接,所述阻抗匹配器和源电源的连接端与电压-电流探测器的一端电连接,所述电压-电流探测器另一端通过频率调整控制单元与源电源连接;源电源和偏置电源同时工作在连续功率模式下,调整源电源的频率使所述源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配,获得第一匹配频率;将所述偏置电源转变为脉冲功率模式,所述脉冲功率模式包括脉冲开启状态和脉冲关闭状态,所述脉冲开启状态的功率与连续功率模式下的功率相同,所述脉冲关闭状态的功率小于所述脉冲开启状态的功率,将所述第一匹配频率作为偏置电源脉冲开启状态下的源电源的基准频率;在所述偏置电源由脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态时,以所述基准频率为基准,增大或减小所述源电源的频率使所述源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配,获得源电源的第二匹配频率。
可选的,调整源电源的频率的方法包括:所述电压-电流探测器获取源电源与阻抗匹配器连接短的输入电流和电压,通过所述电流和电压数据得到阻抗匹配器输入端的阻抗和功率反射系数,所述功率反射系数为反射功率和源电源输出功率的比值;将所述阻抗匹配器的输入端阻抗和功率反射系数反馈给频率调整控制器;所述频率调整控制器根据获取的输入阻抗值和功率反射系数调整源电源的频率。
可选的,所述频率调整控制单元通过阻抗匹配器的输入端阻抗的相位角的正弦值控制源电源频率调整的方向:若所述相位角的正弦值大于0,则降低源电源的频率;若所述相位角的正弦值小于0,则增大源电源的频率,当所述相位角的正弦值为0时,停止调频,此时源电源的频率第二匹配频率。
可选的,调整源电源频率的过程中,所述源电源单次降低或增大的频率的数值为一个频率步进,根据功率反射系数的大小调整频率步进的数值。
可选的,所述功率反射系数越大,则频率步进的数值越大。
可选的,所述功率反射系数大于0.25,所述频率步进的数值为100KHz。
可选的,所述频率步进的数值随着功率反射系数的减小而减小。
可选的,所述频率步进的数值随着功率反射系数的减小等比例减小。
可选的,所述偏置电源转变为脉冲功率模式后,电压-电流探测器得到的功率反射系数发生变化而触发所述频率调整控制单元对源电源的频率调整。
可选的,触发所述源电源进行频率调整的功率反射系数大小范围为0.1~0.9。
可选的,源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配时,所述阻抗匹配器输入端的功率反射系数为0。
可选的,所述源电源和偏置电源共同工作在脉冲功率模式下。
可选的,所述源电源在脉冲功率模式下的输出功率的范围为200W~1000W。
可选的,所述偏置电源的频率由偏置电源自动设定。
可选的,所述阻抗匹配器内设有阻抗匹配电容,所述阻抗匹配电容为预设值不发生变化。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
综上所述,本发明的实施例中,当所述偏置电源从脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态,导致等离子体刻蚀***的阻抗发生变化的情况下,通过对源电源的频率进行调整,找到所述脉冲关闭模式下的匹配频率。所述源电源频率的调整以连续功率工作模式下的第一匹配频率作为基准频率,根据阻抗匹配调整器输入端的阻抗的相位角的正弦值的正负判断频率调整的方向,若所述相位角的正弦值为正则降低所述源电源的频率,若所述相位角的正弦值为负,则提高所述源电源的频率。通过所述阻抗相位角的正负确定频率调整的方向,可以降低所述源电源频率调整的扫频范围,提高频率调整的效率。
并且,所述源电源的频率单次调整的大小为一个频率步进,可以根据所述阻抗匹配器输入端的功率反射系数确定所述频率步进的大小,所述频率步进可以根据所述功率反射系数的减小为逐渐减小,以使所述阻抗的相位角的正弦值逐渐变为0,并且使所述反射系数可以逐渐接近于0,避免由于频率改变过大而导致扫频的精确度较低,而错过所述第二匹配频率,进一步提高所述等离子体刻蚀***的阻抗匹配的效率,可以在偏置电源在脉冲开启和脉冲关闭模式下切换时迅速实现所述等离子体刻蚀***的阻抗匹配,提高电源的宫殿效率。
附图说明
图1是本发明的实施例的等离子体刻蚀***的示意图;
图2是本发明的实施例的等离子体系刻蚀***的阻抗匹配点在史密斯圆图上的示意图。
具体实施方式
根据背景技术中所述,现有技术对等离子体刻蚀***进行阻抗匹配的效率较低。
由于源电源用于产生反应腔内的等离子体,所以,所述源电源的频率对于等离子体的阻抗影响较大,而偏置电源的频率变化对于等离子体的阻抗影响不大,所以可以通过调整源电源的频率找到合适的匹配频率,以实现阻抗的匹配。
由于偏置电源在脉冲开启(pulseon)和脉冲关闭(pulseoff)状态下,***的阻抗有较大的差别。在偏置电源从脉冲开启状态切换到脉冲关闭状态的瞬间,导致阻抗匹配器的输出端的阻抗发生变化,会导致对电源功率的反射系数升高,以触发源电源频率的粗调,进而导致整个等离子体状态不稳定。由于脉冲开启状态的脉冲关闭状态的切换速率较快,现有的源电源频率调整速率跟不上脉冲变化的速率,从而无法快速找到脉冲开启和脉冲关闭状态下的匹配频率。
本发明的技术方案中,通过阻抗匹配器输入端的阻抗相位确定源电源频率调整的方向,可以缩小源电源的扫频范围,提高频率调整的速率,从而较快得到合适的匹配频率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
请参考图1,提供等离子体阻抗匹配***,所述等离子体阻抗匹配***包括:阻抗匹配器30,所述阻抗匹配器30的输入端与源电源10和偏置电源20电连接,所述阻抗匹配器30的输出端与反应腔40电连接,所述阻抗匹配器30和源电源10的连接端与电压-电流探测器50的一端电连接,所述电压-电流探测器50另一端通过频率调整控制单元60与源电源10连接。
所述源电源10用于给反应腔提供高频功率电源,用于在反应腔40内产生等离子体,所述源电源10控制产生的等离子体的密度;所述偏置电源20用于给反应腔40提供低频功率电源,控制所述反应腔40内的等离子的方向和所述等离子体携带的能量。
所述阻抗匹配器30的输入端连接所述源电源10和偏置电源20,输出端连接反应腔40,所述阻抗匹配器30可以将所述源电源10和偏置电源20产生的功率电源传输给所述反应腔,减少所述源电源10和偏置电源20输出的功率损耗。
所述阻抗匹配器30中包括一个匹配电容,在现有技术中,可以通过调整所述匹配电容,达到等离子体刻蚀***的阻抗匹配。本方明的实施例中,所述阻抗匹配器30中的电容采用预先设定的电容值,并且在后续过程中,不改变所述阻抗匹配器30内的匹配电容的电容值,而是通过调整源电源10的频率实现***的阻抗匹配。
所述反应腔40作为进行等离子体刻蚀的刻蚀腔,所述反应腔内具有上下两个极板,待刻蚀基片位于下极板上。所述阻抗匹配器30可以同时将所述源电源10和偏置电源20的电压分别加到上下极板上,或者加到同一个极板上。
所述电压-电流检测器50与阻抗匹配器30的输入端连接,用于检测所述阻抗匹配器30的输入端与源电源10连接的传输线上的电压和电流信号,通过所述电压和电流信号,可以获得所述阻抗匹配器30输入端的源电源10输入的功率PI,所述电压-电流检测器50通过其内置的计算单元,将输入的功率PI与源电源10的输出功率Po相比,获得所述阻抗匹配器30的输入端的反射功率Pf,Pf=Po-PI,从而获得所述阻抗匹配器输入端的功率反射系数R=Pf/Po=(Po-PI)/Po;所述电压-电流检测器50通过其内置的计算单元,通过所述电压和电流信号获取阻抗匹配器的输入端的阻抗Z,Z=电压/电流。
所述频率调整控制器60与源电源10连接,用于根据所述电压-电流检测器反馈的频率反射系数R和阻抗Z,调整所述源电源10的频率。
首先使所述源电源10和偏置电源20工作在连续功率模式下,并且在阻抗匹配器30内预设匹配电容的情况下,调整源电源的频率,使所述源电源的阻抗与阻抗匹配器输入端的阻抗匹配,获取第一匹配频率f0。所述偏置电源20的频率由所述偏置电源20自动设定。所述连续功率模式下,所述源电源10和偏置电源20的输出功率均为1000W。
由于所述源电源10决定所述反应腔40内的等离子体密度,所以所述反应腔40的阻抗对于源电源10的频率改变十分敏感,通过调整所述源电源10的频率可以较快的使所述等离子体刻蚀***达到阻抗匹配;而所述偏置电源20影响等离子体的能量和方向,所述偏执电源20的频率在一个较大的范围内都可以使所述等离子体刻蚀***的阻抗保持匹配,所以,本实施例中,由所述偏置电源20自动设定一个频率,然后通过调整所述源电源10的频率使整个等离子体刻蚀***的阻抗达到匹配,获得第一匹配频率f0。并且,后续当所述偏置电源20切换到脉冲模式,导致***阻抗发生变化后,也是通过源电源10的频率调整实现阻抗的匹配。
然后,将所述偏置电源20的工作模式转变为脉冲功率模式,所述脉冲功率模式的一个周期包括脉冲开启状态和脉冲关闭状态,所述脉冲开启状态的功率与连续功率模式下的功率相同,所述脉冲关闭状态的功率小于所述脉冲开启状态的功率。
本实施例中,所述源电源10依旧工作在连续功率模式下,并且所述源电源10的输出功率依旧为1000W;所述偏置电源20的脉冲开启状态下的输出功率与连续功率模式下的输出功率相同,依旧为1000W,所以所述偏置电源20在连续功率模式转变到脉冲开启状态时,***的阻抗不发生变化,所述源电源10的在第一匹配频率f0下,所述等离子体***的阻抗依旧匹配。
但是,当所述偏置电源20从脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态的瞬间,由于所述偏置电源20的输出功率发生变化,导致等离子体的状态发生变化,从而导致反应腔40的阻抗发生变化,从而使整个等离子体刻蚀***的阻抗不再匹配。阻抗不匹配会导致所述阻抗匹配器30的输入端的功率反射系数增大,使得所述阻抗匹配器30输入端接收到的功率会有部分反射回去,导致电源的供电效率下降。
请参考图2,为史密斯(Smith)圆图上,***阻抗匹配点的位置示意图。
当所述偏置电源20在脉冲开启状态下,所述***的阻抗匹配点在A点,位于史密斯圆图的圆心A点,此时,阻抗匹配器30的输入端的功率反射系数为0;当所述偏置电源20从脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态,引起阻抗发生变化,使得所述匹配点偏离圆心A点,变到B点或者C点。需要通过调整所述源电源10的频率,使所述匹配点在脉冲关闭的状态下回到圆心A点,从而使阻抗匹配器30的输入端的功率反射系数为0,提高所述等离子体刻蚀***的电源供电效率。
由于偏置电源20的功率变化不会影响所述反应腔内的等离子体的密度,而会对所述反应腔40内的等离子体产生的鞘层厚度产生影响,使所述等离子体的鞘层厚度发生变化,从而导致所述反应腔内的两个极板之间的电容发生变化,而所述电容变化影响的是反应腔阻抗的虚部,而对阻抗的实部基本没有影响,所述阻抗包括实部和虚部,具体的,阻抗Z=Re(Z)+jIm(Z)。
所述AB连线或者AC连线与A点所在的水平的实轴之间的夹角为阻抗的相位角。
在所述偏置电源20从脉冲开启模式,转变为脉冲关闭模式的瞬间,阻抗发生变化,导致所述等离子体刻蚀***的阻抗不再匹配,阻抗匹配器30的输入段的输入功率发生反射。所述电压-电流检测器50检测到所述源电源10与阻抗匹配器30的输入端的传输线上的电压和电流信号,并且由此可以获得所述阻抗匹配器30输入端的功率反射系数R,以及所述阻抗匹配器的输入阻抗Z;所述电压-电流检测器将上述功率反射系数R和阻抗值Z反馈给频率调整控制器60,当功率反射系数R到达***设定的粗调系数时,触发所述频率调整控制器60对源电源10的频率进行调整,所述粗调系数可以根据产品的要求作设定,所述粗调系数可以为0.1~0.9,本实施力中所述粗调系数为0.25,即当所述功率反射系数大于0.25时,触发所述频率调整控制器60对所述源电源10的频率进行调整。
所述频率调整控制器60以电压-电流检测器50反馈的反射系数以及阻抗值为依据,以所述第一匹配频率f0为基准频率,调整源电源10的频率,寻找偏置电源20在脉冲关闭状态下的第二匹配频率。
从史密斯原图上可以看出,所述在所述等离子体刻蚀***的阻抗不匹配的情况下,所述阻抗的相位角大于0。当所述相位角的正弦值大于0时,所述匹配点位于实轴的上方;当所述相位角的正弦值小于0时,所述匹配点位于实轴的下方。所述阻抗的相位角为θ,则所述相位角的正弦值Sin(θ)=Im(Z)/[Im(Z)2+Re(Z)2]1/2,所以所述电压-电流检测器50可以通过检测获得的阻抗值获得所述阻抗的相位角的正弦值的正负。所述阻抗相位角的正弦值为正,即所述阻抗的虚部为正;所述阻抗的相位角的正弦值为负,即为所述阻抗的虚部为负。
当所述阻抗的相位角的正弦值为正数(阻抗的虚部为正),则所述频率调整控制单元60使所述源电源10的频率在第一匹配频率f0的基础上逐渐减小;当所述阻抗的相位角的正弦值为负数(阻抗的虚部为负),则所述频率调整控制单元60使所述源电源10的频率在第一匹配频率f0的基础上逐渐增大。
并且,所述频率调整控制单元调整所述源电源10的频率的过程中,所述源电源单次增大或降低的频率的数值为一个频率步进,而所述频率步进的大小则根据功率反射系数的大小调整。
具体的,所述功率反射系数较大的情况下,可以选择较大的频率步进,例如,在所述功率反射系数大于0.25的情况下,所述频率步进的数值可以是100KHz;并且随着源电源10的频率调整,所述功率反射系数会逐渐减小,所述频率步进的数值也可以随着功率反射系数的减小而减小。在一个实施例中,所述频率步进的数值随着功率反射系数的减小而等比例减小,例如所述功率发射系数减小1/2,则所述频率步进也相应减小1/2。
所述频率调整控制单元对源电源10的频率进行一次调整之后,所述电压-电流检测器50同步的检测调整源电源10的频率调整后的阻抗匹配器输入端的功率反射系数R和输入阻抗Z,并实时反馈给频率调整控制器,所述频率调整控制器根据获得的功率反射系数的大小,以及阻抗的相位角的正弦值实时调整源电源10频率改变的频率步进的数值,随着所述功率反射系数越来越小,所述源电源10的频率也越接近偏置电源20在脉冲关闭模式下的第二匹配频率。最终当所述阻抗的相位角的正弦值为0时,停止对所述源电源10的频率调整,此时所述阻抗匹配器30的输入端的功率反射系数等于0,实现对所述等离子体刻蚀***的阻抗匹配。
在本发明的其他实施例中,所述源电源10也可以与偏置电源20一起工作在脉冲功率模式下,此时所述源电源10的输出功率范围为200W~1000W。源电源10可以与偏置电源20的脉冲同步也可以不同步。由于所述源电源10的频率改变对反应腔40内的等离子体的密度会产生改变,所以会对所述反应腔40的阻抗的实部也产生影响。后续采用本实施例中的方法对所述源电源10的频率进行调整,也可以找到合适的频率使所述阻抗的相位角的正弦值等于0,但是由于阻抗的实部也发生变化,此时阻抗匹配器30输入端的功率反射系数依旧会大于0。在所述源电源10的脉冲开启状态与脉冲关闭你状态下的输出功率相差不大的情况下,经过频率调整后使阻抗的相位角的正弦值等于0的情况下,所述反射系数可以小于***设定的粗调系数,依旧可以满足实际生产的需求;而如果所述源电源在脉冲开启状态的输出功率与脉冲关闭状态下的输入功率之间的差值较大时,通过对源电源10的频率调整也始终无法使所述阻抗匹配器30输入端的功率反射系数小于***设定的粗调系数。在一个实施例中,所述源电源10的脉冲开启状态的输出功率为1000W,所述源电源10的脉冲关闭状态的输出功率大于200W。
综上所述,本发明的实施例中,当所述偏置电源20从脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态,导致等离子体刻蚀***的阻抗发生变化的情况下,通过对源电源10的频率进行调整,找到所述偏置电源20在脉冲关闭模式下的匹配频率。所述频率调整控制器60以连续功率工作模式下的源电源10的第一匹配频率作为基准频率,根据阻抗匹配调整器30输入端的阻抗的相位角的正弦值的正负判断频率调整的方向,若所述相位角的正弦值为正,则降低所述源电源10的频率,若所述相位角的正弦值为负,则提高所述源电源10的频率。通过所述阻抗相位角的正负确定频率调整的方向,可以降低所述源电源10的频率调整的扫频范围,提高频率调整的效率。
并且,所述源电源10的频率单次调整的大小为一个频率步进,可以根据所述阻抗匹配器30输入端的功率反射系数确定所述频率步进的大小,所述频率步进可以根据所述功率反射系数的减小为逐渐减小,以使所述阻抗的相位角的正弦值逐渐变为0,并且使所述反射系数可以逐渐接近于0,避免由于频率改变过大而导致扫频的精确度较低,而错过所述第二匹配频率,进一步提高所述等离子体刻蚀***的阻抗匹配的效率,可以在偏置电源20在脉冲开启和脉冲关闭模式下切换时迅速实现所述等离子体刻蚀***的阻抗匹配,提高电源的供电效率。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,包括:
提供等离子体刻蚀***,所述等离子体刻蚀***包括:阻抗匹配器,所述阻抗匹配器的输入端与源电源和偏置电源电连接,所述阻抗匹配器的输出端与反应腔电连接,所述阻抗匹配器和源电源的连接端与电压-电流探测器的一端电连接,所述电压-电流探测器另一端通过频率调整控制单元与源电源连接;
源电源和偏置电源同时工作在连续功率模式下,调整源电源的频率使所述源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配,获得第一匹配频率;
将所述偏置电源转变为脉冲功率模式,所述脉冲功率模式包括脉冲开启状态和脉冲关闭状态,所述脉冲开启状态的功率与连续功率模式下的功率相同,所述脉冲关闭状态的功率小于所述脉冲开启状态的功率,将所述第一匹配频率作为偏置电源脉冲开启状态下的源电源的基准频率;
在所述偏置电源由脉冲开启状态转变为脉冲关闭状态时,以所述基准频率为基准,增大或减小所述源电源的频率使所述源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配,获得源电源的第二匹配频率。
2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,调整源电源的频率的方法包括:所述电压-电流探测器获取源电源与阻抗匹配器连接端的输入电流和电压,通过所述电流和电压数据得到阻抗匹配器输入端的阻抗和功率反射系数,所述功率反射系数为反射功率和源电源输出功率的比值;将所述阻抗匹配器的输入端阻抗和功率反射系数反馈给频率调整控制器;所述频率调整控制器根据获取的输入阻抗值和功率反射系数调整源电源的频率。
3.根据权利要求2所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述频率调整控制单元通过阻抗匹配器的输入端阻抗的相位角的正弦值控制源电源频率调整的方向:若所述相位角的正弦值大于0,则降低源电源的频率;若所述相位角的正弦值小于0,则增大源电源的频率,当所述相位角的正弦值为0时,停止调频,此时源电源的频率第二匹配频率。
4.根据权利要求3所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,调整源电源频率的过程中,所述源电源单次降低或增大的频率的数值为一个频率步进,根据功率反射系数的大小调整频率步进的数值。
5.根据权利要求4所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述功率反射系数越大,则频率步进的数值越大。
6.根据权利要求5所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述功率反射系数大于0.25,所述频率步进的数值为100KHz。
7.根据权利要求4所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述频率步进的数值随着功率反射系数的减小而减小。
8.根据权利要求7所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述频率步进的数值随着功率反射系数的减小等比例减小。
9.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述偏置电源转变为脉冲功率模式后,电压-电流探测器得到的功率反射系数发生变化而触发所述频率调整控制单元对源电源的频率调整。
10.根据权利要求9所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,触发所述源电源进行频率调整的功率反射系数大小范围为0.1~0.9。
11.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,源电源阻抗与匹配器输入端阻抗匹配时,所述阻抗匹配器输入端的功率反射系数为0。
12.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述源电源和偏置电源共同工作在脉冲功率模式下。
13.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述源电源在脉冲功率模式下的输出功率的范围为200W~1000W。
14.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述偏置电源的频率由偏置电源自动设定。
15.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀***的阻抗匹配方法,其特征在于,所述阻抗匹配器内设有阻抗匹配电容,所述阻抗匹配电容为预设值不发生变化。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105206494B (zh) * 2014-06-18 2017-06-06 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 脉冲射频电源的阻抗匹配方法及等离子体设备的匹配方法
CN106876239B (zh) * 2015-12-14 2018-10-16 中微半导体设备(上海)有限公司 脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置
KR102460246B1 (ko) * 2016-03-04 2022-10-27 램 리써치 코포레이션 단계적 방식으로 임피던스 매칭 네트워크를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들
JP6157036B1 (ja) 2016-07-08 2017-07-05 株式会社京三製作所 高周波電源装置、及び高周波電源装置の制御方法
JP6770868B2 (ja) * 2016-10-26 2020-10-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法
CN108231516B (zh) * 2016-12-13 2019-10-11 北京北方华创微电子装备有限公司 一种阻抗匹配方法、阻抗匹配***和半导体处理装置
KR102404119B1 (ko) * 2017-12-13 2022-05-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 전하 손상을 방지하기 위해 플라즈마 펄싱을 이용하는 공간적 원자 층 증착 챔버
JP6497724B1 (ja) * 2018-09-21 2019-04-10 株式会社アドテック プラズマ テクノロジー 高周波電源システムに設けられるインピーダンス整合装置
CN111293022B (zh) * 2018-12-07 2023-01-24 中微半导体设备(上海)股份有限公司 脉冲射频等离子体的阻抗匹配方法和装置
KR102348338B1 (ko) * 2019-02-07 2022-01-06 엠케이에스코리아 유한회사 펄스형 가변 주파수 rf 발생기의 구동 주파수 제어 방법
CN112017931B (zh) * 2019-05-30 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 应用于等离子体***的方法及相关等离子体***
CN117998716A (zh) * 2022-11-01 2024-05-07 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种电容耦合等离子处理器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1079425A1 (fr) * 1999-08-26 2001-02-28 Alcatel Procédé et dispositif pour le traitement de substrat sous vide par plasma.
CN101201595A (zh) * 2006-12-11 2008-06-18 应用材料股份有限公司 将等离子体参数预期值转换为腔室参数值的反应器控制
CN101964295A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种阻抗匹配方法及等离子体处理设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3723060B2 (ja) * 2000-08-11 2005-12-07 アルプス電気株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の性能確認システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1079425A1 (fr) * 1999-08-26 2001-02-28 Alcatel Procédé et dispositif pour le traitement de substrat sous vide par plasma.
CN101201595A (zh) * 2006-12-11 2008-06-18 应用材料股份有限公司 将等离子体参数预期值转换为腔室参数值的反应器控制
CN101964295A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种阻抗匹配方法及等离子体处理设备

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