CN103943449B - 一种射频串扰的测量方法、设备和*** - Google Patents

一种射频串扰的测量方法、设备和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种射频串扰的测量方法、设备和***，主要内容包括：通过调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极(包括阳极和阴极）的匹配网络阻抗值，和/或者所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，利用射频电极与射频能量发生设备之间能量传递的可逆性，测量所述射频电极接收到的电信号，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量，这样对PECVD***中射频电极间产生的射频串扰进行定量测量，有利于根据测量结果排除该射频串扰，增加PECVD***中射频电极的工作效率。

Description

一种射频串扰的测量方法、设备和***
技术领域
本发明涉及等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）薄膜制作工艺领域，尤其涉及一种射频串扰的测量方法、设备和***。
背景技术
所谓PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强型化学气相沉积）工艺是指，借助微波或者射频等使含有薄膜组成原子的气体电离形成等离子体，并利用等离子体化学活性强的特点，发生反应在基片上沉积出所期望的薄膜的工艺方法。为了提高PECVD工艺的制造产能，利用PECVD批量、连续处理薄膜工艺的方法成为一种发展趋势。
如图1(a)所示，为一种常见的批量处理薄膜工艺的PECVD***的结构示意图，从图1(a)中看出，一个独立的腔室中的有多个射频电极（包括阳极和阴极），每一个带电的电极（阴极）均与一个独立的射频电源和阻抗匹配网络相连，组成一个独立的射频放电***。图1(b)是一种常见的多腔室薄膜工艺的PECVD***的结构示意图，从图1(b)中可以看出，该批量处理的PECVD***中包含了一个传送腔室和多个镀膜腔室，其中，多个镀膜腔室对应一个传送腔室。每一个镀膜腔室对应一个独立的射频放电***，其中，一个独立的射频放电***包括：射频发生器、阻抗匹配网络和射频电极，如图2所示，为PECVD***的射频***的结构示意图。
具体地，PECVD***进行批量处理薄膜工艺的工作原理为：
首先，将每一个镀膜腔室内的气体排放干净，达到真空的状态。
其次，通过每一个镀膜腔室的馈气口，向每一个镀膜腔室通入工艺气体，其中，通入工艺气体的量由MFC（Mass Flow Controller，质量流量计）进行定量控制。
第三，在向镀膜腔室通入气体的时候，由于该镀膜腔室的射频放电***中的射频发生器产生射频能量，通过匹配器传输至产生等离子体的电极板中，使得通入的气体在固体的表面发生化学反应、沉积形成稳定的固态薄膜。
在多个射频电极同时进行镀膜工艺的过程中，由于射频电极之间的缝隙或者与每一个射频电极相连的射频放电***中射频传输线路能量的泄漏，将导致各个射频电极之间产生射频串扰，进一步引起电极板放电的不稳定，使得镀膜工艺的镀膜效果较差。
发明人在研究的过程中，各个射频电极之间产生射频串扰的严重程度不同，有的射频串扰较激烈，有的射频串扰较平和，但是，在现有技术中，无法对产生的射频串扰进行定量测量，使得射频电极一直受到射频串扰的影响，导致镀膜的质量较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种射频串扰的测量方法和设备，用于解决现有技术中无法对产生的射频串扰进行定量测量，导致镀膜的质量较低的问题。
一种射频串扰的测量方法，包括：
调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，和/或调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同；
测量所述射频电极接收到的电信号；
根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
一种射频串扰的测量设备，包括：
调整模块，用于调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络的阻抗值,和/或者调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同；
测量模块，用于测量所述射频电极接收到的电信号；
计算模块，用于根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰能量。
一种射频串扰的测量***，包括：等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中产生等离子体的射频电极、匹配网络和射频能量发生设备，还包括：上述的射频串扰测量设备。
本发明有益效果如下：
本发明实施例通过调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，和/或所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，利用射频电极与射频能量发生设备之间能量传递的可逆性，测量所述射频电极接收到的电信号，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量，这样对PECVD***中射频电极间产生的射频串扰进行定量测量，有利于根据测量结果排除该射频串扰，增加PECVD***中射频电极的工作效率。
附图说明
图1（a）为一种常见的批量处理薄膜工艺的PECVD***的结构示意图；
图1（b）为一种常见的多腔室薄膜工艺的PECVD***的结构示意图；
图2为PECVD***的射频***的结构示意图；
图3为本发明实施例一的一种射频串扰的测量方法的流程示意图；
图4为PECVD射频***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备的结构示意图；
图5（a）为PECVD射频***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备之间能量传输的结构示意图；
图5（b）为PECVD射频***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备之间能量传输的结构示意图；
图6为对所述射频电极能够接收到电信号进行测量的结构示意图；
图7为本发明实施例二的一种射频串扰的测量方法的流程示意图；
图8为本发明实施例三的一种射频串扰的测量设备的结构示意图；
图9为本发明实施例四的一种射频串扰的测量***的结构示意图。
具体实施方式
为了实现本发明的目的，本发明实施例提供了一种射频串扰的测量方法、设备和***，通过调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值,和/或所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，利用射频电极与射频能量发生设备之间能量传递的可逆性，测量所述射频电极接收到的电信号，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量，这样对PECVD***中射频电极间产生的射频串扰进行定量测量，有利于根据测量结果排除该射频串扰，增加PECVD***中射频电极的工作效率。
下面结合说明书附图对本发明各个实施例进行详细描述。
实施例一：
如图3所示，为本发明实施例一中一种射频串扰的测量方法的流程示意图，所述方法包括：
步骤101：调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，和/或调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同。
具体地，在步骤101中，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同的方式包括但不限于：
第一种方式：单一调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值。
第二种方式：单一调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值。
第三种方式：分别调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值和所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值。
第四种方式：单一调节所述射频电极的射频能量发生设备的输出射频的频率值；
如图4所示，为PECVD一个射频***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备的结构示意图。
由于射频电极在工作时，射频能量发生设备作为射频源产生固定、或可变频率的射频能量，通过匹配网络把产生的射频能量馈入到射频电极上，由射频电极产生等离子体，此时，产生的等离子体的阻抗值为Zpla：
Zpla＝Rd+jXd，其中，Rd为等离子体对应的电阻值，Xd为等离子体对应的电抗值。
由于射频能量发生设备的电源阻抗为Zrf，匹配网络的阻抗为Zmat，当射频能量发生设备的电源阻抗等于匹配网络的阻抗与等离子体的阻抗之和时，射频能量发生设备输出的功率将全部转化为等离子体的能量，即当Zrf＝Zmat+Zpla时，射频能量发生设备输出的功率将全部转化为等离子体的能量。
需要说明的是，由于射频电极在射频能量的冲击下产生等离子体，因此等离子体的阻抗可以看做是射频电极的阻抗。
如图5（a）所示，为PECVD一个射频***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备的结构示意图。
从图5（a）中可以看出，在PECVD射频***的理想工作状态下，即当射频能量的回路满足：Zrf＝Zmat+Zpla时，射频能量发生设备输出的功率通过同轴电缆传送给射频电极，全部用于转化为等离子体的能量。
如图5（b）所示，为PECVD***中射频电极、匹配网络与射频能量发生设备之间能量传输的结构示意图。
从图5（b）中可以看出，在PECVD射频***的理想工作状态下，将射频电极和匹配网络视为一体，作为射频能量的输入端，射频能量发生器作为射频能量的接收端，当射频能量的回路满足：Zrf＝Zmat+Zpla时，射频电极和匹配网络输出的射频能量通过同轴电缆传送给射频发生设备，由射频发生设备全部吸收射频电极和匹配网络输出的射频能量。
从图5（a）和图5（b）联合看出，在射频能量的回路阻抗满足：Zrf＝Zmat+Zpla时，射频电极和射频发生设备之间的射频能量传输是可逆的。
因此，在对射频电极接收到的射频串扰能量进行测量时，需要满足所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同的测量环境。
调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，包括：
固定所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率，调节PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值。
调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，包括：
固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，通过调节所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备阻抗值。
调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，包括：
固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，通过调节所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备输出射频的频率。
具体地，在1MHz～1000MHz的频率范围内对所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备输出频率进行调节。
步骤102：测量所述射频电极接收到的电信号。
具体地，在步骤102中，由于所述射频电极在接收到射频能量发生设备的射频能量时，传输线路以及射频电极处都会有一定的射频能量被反射回去，因此，在对所述射频电极接收到的电信号进行测量时，暂停所述射频能量发生设备向所述射频电极通入射频能量。
其中，所述射频电极接收到的电信号包括：所述射频电极接收到所述PECVD***中其他射频电极辐射的射频能量、所述射频电极接收到射频传输线中泄漏的射频能量中的一种或者多种。
较优地，所述接收到的电信号包括：电流信号和/或电压信号。
如图6所示，为对所述射频电极接收到的电信号进行测量的结构示意图。
由于电磁波的发射与接收具有可逆性，例如：发射电磁波的装置（例如：天线、射频电极等），同时也具有接收相同频率的电磁波的功能，因此，在暂停所述射频能量发生设备向所述射频电极通入射频能量时，当所述射频电极之外的其他射频电极内的电磁波、和/或所述射频电极附近的射频源发生能量泄漏时，所述射频电极起到射频接收的功能，接收所述射频电极能够接收到的电信号。
射频电极接收到的射频能量通过图6所示的匹配网络传输至射频能量测量设备中，实现对所述射频电极能够接收到电信号的测量。
需要说明的是，射频能量测量设备包括但不限于：伏安表、示波器、能够测量射频能量的其他电子器件，这里不做限定。
步骤103：根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
具体地，在步骤103中，根据测量得到的电信号，计算得到所述电信号产生的射频能量值，并将计算得到的所述射频能量值作为所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
通过本发明实施例一的方案，通过调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，和/或者所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，利用射频电极与射频能量发生设备之间能量传递的可逆性，测量所述射频电极接收到的电信号，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量，这样对PECVD***中射频电极间产生的射频串扰进行定量测量，有利于根据测量结果排除该射频串扰，增加PECVD***中射频电极的工作效率。
实施例二：
如图7所示，为本发明实施例二的一种射频串扰的测量方法的流程示意图。本发明实施例二是本发明实施例一中各个步骤的详细描述，包括：
步骤201：打开一个多电极的PECVD***，将射频能量的频率设置为13.56MHz，并通入Ar气体。
步骤202：选择所述多电极的PECVD***中的两个射频电极。
步骤203：将选择的其中第一个射频电极的射频能量发生设备的射频能量调整为500W。
步骤204：调节选择的第二个射频电极的匹配网络设备的阻抗值和/或射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同。
步骤205：测量所述第二个射频电极接收到的电信号。
具体地，在步骤205中，利用射频测量仪，确定所述第二射频电极接收到的射频能量的频率为13.56MHz。
步骤206：根据测量得到的电信号，确定所述第二个射频电极受到的射频串扰的能量。
实施例三：
如图8所示，为本发明实施例三的一种射频串扰的测量设备的结构示意图，所述设备包括：调整模块11、测量模块12和计算模块13，其中：
调整模块11，用于调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络的阻抗值或者调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同；
测量模块12，用于测量所述射频电极接收到的电信号；
计算模块13，用于根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到射频串扰的能量。
具体地，所述测量模块12，具体用于指示所述射频发生设备暂停向所述射频电极通入射频能量，并对所述射频电极接收到电信号进行检测；
其中，所述射频电极接收到的电信号包括：所述射频电极接收到所述PECVD***中其他射频电极辐射的射频能量、所述射频电极接收到射频传输线中泄漏的射频能量中的一种或者多种。
具体地，所述调整模块11，用于固定所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率，调节PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值。
具体地，所述调整模块11，用于固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，调节PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的阻抗值。
具体地，所述调整模块11，用于在1MHz～1000MHz的频率范围内对所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率进行调节。
较优地，所述接收到的电信号包括：电流信号和/或电压信号。
具体地，所述计算模块，用于根据测量得到的电信号，计算得到所述电信号产生的射频能量值，并将计算得到的所述射频能量值作为所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
需要说明的是，本发明实施例三所述的射频串扰测量设备可以是软件实现的逻辑部件，也可以硬件实现的物理实体单元，这里不做限定。
实施例四：
如图9所示，为本发明实施例四的一种射频串扰的测量***的结构示意图，所述***包括：产生等离子体的射频电极21、匹配网络22、射频能量发生设备23和射频串扰测量设备24，其中：
射频串扰测量设备24，用于调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络的阻抗值或者调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同，测量所述射频电极接收到电信号，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到射频串扰的能量。
具体地，所述射频串扰测量设备24，具体用于指示所述射频发生设备暂停向所述射频电极通入射频能量，并对所述射频电极接收到的电信号进行检测；
其中，所述射频电极接收到电信号包括：所述射频电极接收到所述PECVD***中其他射频电极辐射的射频能量、所述射频电极接收到射频传输线中泄漏的射频能量中的一种或者多种。
具体地，所述射频串扰测量设备24，具体用于固定所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率，调节PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值。
具体地，所述射频串扰测量设备24，具体用于固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，调节PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的阻抗值。
具体地，所述射频串扰测量设备24，具体用于在1MHz～1000MHz的频率范围内对所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率进行调节。
较优地，所述接收到的电信号包括：电流信号和/或电压信号。
具体地，所述射频串扰测量设备24，用于根据测量得到的电信号，计算得到所述电信号产生的射频能量值，并将计算得到的所述射频能量值作为所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（设备）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种射频串扰的测量方法，其特征在于，包括：
调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值和/或调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同；
测量所述射频电极接收到的电信号；
根据所述测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述射频电极接收到的电信号，包括：
暂停所述射频能量发生设备向所述射频电极通入射频能量，对所述射频电极接收到的电信号进行检测；
其中，所述射频电极接收到的电信号包括：所述射频电极接收到的所述PECVD***中其他射频电极辐射的射频能量和所述射频电极接收到的射频传输线中泄漏的射频能量中的一种或者多种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络阻抗值，包括：
固定所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率，调节PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，包括：
固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，通过调节所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备阻抗值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节PECVD***中射频电极的射频发生设备的输出频率，包括：
在1MHz～1000MHz的频率范围内对所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率进行调节。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到的电信号包括：电流信号和/或电压信号。
7.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到的射频串扰的能量，包括：
根据测量得到的电信号，计算得到所述电信号产生的射频能量值，并将计算得到的所述射频能量值作为所述射频电极所受到的射频串扰的能量。
8.一种射频串扰的测量设备，其特征在于，包括：
调整模块，用于调节等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中射频电极的匹配网络的阻抗值或者调节所述射频电极的射频能量发生设备的阻抗值，使所述匹配网络阻抗值及所述射频电极阻抗值之和与所述射频能量发生设备的阻抗值相同；
测量模块，用于测量所述射频电极接收到的电信号；
计算模块，用于根据测量得到的电信号，确定所述射频电极所受到射频串扰的能量。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述测量模块，具体用于指示所述射频发生设备暂停向所述射频电极通入射频能量，并对所述射频电极接收到的电信号进行检测；
其中，所述射频电极接收到的电信号包括：所述射频电极接收到的所述PECVD***中其他射频电极辐射的射频能量和所述射频电极接收到的射频传输线中泄漏的射频能量中的一种或者多种。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述调整模块，用于固定所述PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率，调节PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述调整模块，用于固定所述PECVD***中所述射频电极的匹配网络的阻抗值，调节PECVD***中所述射频电极的射频发生设备的输出频率。
12.一种射频串扰的测量***，包括：等离子体增强型化学气相沉积PECVD***中产生等离子体的射频电极、匹配网络和射频能量发生设备，其特征在于，还包括：如权利要求8～11任一所述的射频串扰测量设备。
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