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TWI519211B - 對操作電漿製程之系統進行調諧的方法 - Google Patents

對操作電漿製程之系統進行調諧的方法 Download PDF

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TWI519211B
TWI519211B TW098116038A TW98116038A TWI519211B TW I519211 B TWI519211 B TW I519211B TW 098116038 A TW098116038 A TW 098116038A TW 98116038 A TW98116038 A TW 98116038A TW I519211 B TWI519211 B TW I519211B
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特多羅法蘭汀
拉馬斯瓦米卡提克
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應用材料股份有限公司
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Description

對操作電漿製程之系統進行調諧的方法
本發明之實施例大體而言係關於半導體基板製程系統，且更詳言之，係關於使用脈衝電漿處理基板之方法及設備。
在半導體積體電路(integrated circuit，IC)製造中，諸如組件電晶體之裝置係形成於通常由矽構成之半導體晶圓基板上。在製造過程中，各種材料經沈積在不同的層上，以構建或形成所需積體電路。各層對經由金屬化線互連之裝置進行定義。在對已包含裝置及金屬化線之晶圓(在業內亦稱作基板)上執行之某些電漿增強製程中，晶圓之表面上可能會累積相當量之電荷。此電荷累積在晶圓上可能不均勻。因而此電荷累積可能會在某些金屬化材料中引發感應出破壞性電流，及/或在介電層引起電弧。此等電流及/或電弧可能會毀壞或損壞晶圓上之前已形成之某些裝置。為緩解電荷效應並避免電荷損害，供應至電漿增強反應器中之電漿的功率可經過脈衝處理。因而，在完整或部分電漿增強製程期間，耦接至該電漿之功率經脈衝處理。於2001年7月3日頒予之美國專利第6,255,221號中揭示了該技術用於一蝕刻反應器中之一實例。
使用脈衝的電漿蝕刻反應器之一缺陷在於，來自RF 發電機或RF源之功率必須經由一動態調諧之匹配網路(亦稱作匹配單元)耦接至一電漿反應器中之天線或電極。該脈衝功率自天線或電極耦接至反應器中之製程氣體，以形成用於蝕刻製程之電漿。該匹配網路確保該RF源之輸出有效耦接至電漿，以最大化耦接至該電漿之能量。該匹配網路通常將50歐姆匹配電漿之複變阻抗(complex impedance)。在製程期間，隨著電漿特性變化，為促進動態匹配，該匹配網路係不斷地可調整，以確保在製程期間實現並維持匹配。
大體而言，執行製程配方之控制器控制該匹配網路。 該控制器亦監視來自該匹配網路之反射功率。若來自該匹配網路之反射功率變大，則控制器將調整該匹配網路之電容或電感，以在RF源與腔室中現有電漿之間實現更充足之匹配。由於用於將高功率RF能量耦接至電漿之匹配網路大體而言包含機械可調諧元件(亦即電容器及/或電感器)，因此與耦接至電漿所需之RF脈衝之脈衝長度相比，該調諧過程可能會慢。因而，當以脈衝方式向該匹配網路傳遞功率時，由於將針對每一脈衝調整網路，反射功率可能會比較分散或與實際的反射功率不一致，引起該控制器過度調整該匹配網路或調整得不夠。此類連續調整可引起過大的反射功率，及電漿功率耦接效率的降低。
因此，行業中需要改良之方法及設備，用以操作一使用脈衝功率的電漿增強半導體晶圓製程。
本發明之實施例大體而言提供一種用於在廣製程窗口內進行脈衝電漿製程之方法及設備。在某些實施例中，一設備可包括一具有調頻之RF電源及一耦接至該RF電源之匹配網路，該RF電源與該匹配網路共用一通用感應器，該通用感應器用於讀取反射回該RF電源之反射RF功率。在某些實施例中，一設備可包括一具有調頻之RF電源、一耦接至該RF電源之匹配網路及一用於調諧該RF電源及該匹配網路中之各者之通用控制器，該RF電源與該匹配網路共用一通用感應器，該通用感應器用於讀取反射回該RF電源之反射RF功率。
在某些實施例中，提供一調諧程序使得基於各種製程配方或參數以進行脈衝電漿製程成為可能。在某些實施例中，該調諧程序可包括在一連續波(CW)模式下激發一電漿，同時使該源及偏壓RF電源處於固定頻率，且該等匹配網路處於自動模式。一旦匹配網路經過調節以確保來自源及偏壓之反射功率最小(約2-3秒)，將固定源匹配網路參數，同時將偏壓匹配網路保持在自動模式。 此後將為源RF電源開啟調頻，而偏壓RF電源的調頻保持關閉。大約1秒之後，開啟脈衝模式，隨後為偏壓RF電源開啟調頻，並將源匹配網路切換回自動模式。系統實現穩定且實現最小的反射功率還需要2-4秒(視匹配網路之預設及配方參數而定)。
在某些實施例中，提供一種方法：使用處於一主/從配置之一源RF電源及一偏壓RF電源對一操作電漿製程之系統進行調諧，其中每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室。該方法可包括首先使用該源RF電源及該偏壓RF電源在一製程腔室中激發一電漿，其中每一電源設定於一連續波模式或一固定頻率模式，該源匹配網路及該偏壓匹配網路各自設定為一自動調諧模式。隨後，在該等匹配網路調節以減小來自該源RF電源及該偏壓RF電源之反射功率之後，可將該源匹配網路更改為鎖定模式，同時將該偏壓匹配網路保持在自動模式。可開啟該源RF電源之調頻，同時將偏壓RF電源的調頻保持關閉狀態。可開啟該源RF電源及/或該偏壓RF電源之脈衝模式。可隨後將該偏壓RF電源置於調頻模式。
在某些實施例中，該調諧程序可包括在所需脈衝頻率及約為90%之工作週期(duty cycle)的情況下，將RF電源設定為脈衝模式。為偏壓及源開啟調頻，並將匹配網路設定為自動模式。此後，開啟RF電源。系統需要約2-3秒進入穩定狀態並將自身調節至最小反射功率。之後，在RF電源仍處於開啟狀態下，在操作窗口內，自約90%將工作週期更改為所需值。系統需要另外2-3秒來對自身進行調諧，然後在所需脈衝模式下進入操作就緒狀態。
在某些實施例中，提供一種方法：使用處於一主/從配 置之一源RF電源及一偏壓RF電源對一操作電漿製程之系統進行調諧，其中每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室。該方法可包括：(a)藉由自處於調頻模式下之該源RF電源及/或該偏壓RF電源提供RF功率來在一製程腔室中形成一電漿，其中該等電源處於一所需脈衝頻率及一位於約85%與約95%之初始工作週期的條件下，且該源匹配網路及該偏壓匹配網路處於自動調諧模式；及(b)在該源RF電源及該偏壓RF電源仍處於開啟狀態的同時，在該等匹配網路調節以降低來自該源RF電源及該偏壓RF電源之反射功率之後，將該初始工作週期更改為一所需工作週期。
在某些實施例中，可提供一種方法：使用一源RF電源及一偏壓RF電源、以時間分解方式對一操作電漿製程之系統進行調諧，其中每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室。該方法包括使用該源RF電源及該偏壓RF電源在一製程腔室中激發電漿，每一電源經獨立設定為處於一自連續波模式或脈衝模式選擇之第一操作模式，並處於一自固定頻率模式或頻率調諧模式選擇之第一調諧模式，其中該源匹配網路及該偏壓匹配網路經各自獨立設定為處於一自自動調諧模式或鎖定模式選擇之第一匹配模式。在一第一時間週期過期時，可切換該源RF電源及該偏壓RF電源之一者或二者的第一操作模式。在一第二時間週期 過期時，可切換該源RF電源及該偏壓RF電源之一者或二者的第一調諧模式。在一第三時間週期過期時，可切換該源匹配網路及該偏壓匹配網路之一者或二者的第一匹配模式。第一、第二及第三時間週期被選擇以減小反射回源RF電源及偏壓RF電源之反射功率。
以下將更詳細說明其他及進一步實施例。
本發明提供用於使用脈衝電漿處理基板之方法和設備。在某些實施例中，針對偏壓及源中之一者或二者使用電漿脈衝製程可有助於從晶圓級別改良效能(更佳的蝕刻均勻性及選擇率)並減少損害，以及減少溝槽及凹槽問題。本發明之實施例所提供之程序賦能在脈衝模式下使用具有調頻(亦稱作頻率掃描)之RF電源以及動態匹配網路情況下之一穩定操作窗口。由於在蝕刻製程期間調諧系統所需時間是關鍵的，此等程序之一優點在於，脈衝處理時能夠在約6秒內完成調諧，藉此最小化晶圓曝露至不穩定電漿之時間。儘管以下描述可意指某些製程、RF頻率及RF功率，但本文所提供之教示可大體優於其他製程、其他頻率及其他功率位準。
圖1為一電漿增強半導體晶圓處理系統100，在一實施例中其用於蝕刻半導體晶圓122(或其他基板及工件)。儘管本發明所揭示實施例係在蝕刻反應器及製程之情況下進行描述，但本發明適用於在電漿增強製程中使 用脈衝功率之任何形式的電漿製程。該等反應器包括電漿退火；電漿增強化學氣相沈積、物理氣相沈積、電漿清洗及類似過程。
此說明性系統100包含一蝕刻反應器101、一製程氣體供應126、一控制器114、一第一RF電源112、一第二RF電源116、一第一匹配網路110及一第二匹配網路118。該第一及第二RF電源112、116中之一者或二者可經組態以便快速進行調頻(例如，為回應所感測到之反射功率測量值，電源可在約+/- 5%範圍內改變頻率，以最小化反射功率)。該調頻可能需要約100微秒或更少的時間，以最小化來自處於某一給定穩定狀態之電漿之反射功率。每一RF電源(112,116)可操作於連續波(continuous wave，CW)或脈衝模式下。當處於脈衝模式時，可在高達約100kHz之脈衝頻率下對任一電源(112,116)進行脈衝處理，或在某些實施例中，在約100Hz至約100kHz之間的頻率下進行脈衝處理。可在一位於約10%與約90%之間的工作週期(例如，在給定週期中，總的工作時間及空閑時間期間工作時間所占百分比)下操作任一電源(112,116)。
該蝕刻反應器101包含一真空容器102，該真空容器包含一陰極基座120，該基座為晶圓122形成一基座。該製程腔室之頂部或蓋部103具有至少一天線總成104，其靠近頂部103。在本發明之某些實施例中，該天線總成104包含一對天線106及108。本發明之其他實 施例可使用一或多個天線，或可使用一電極來代理天線將RF能量耦接至電漿。在此特定說明性實施例中，該天線106及108將能量電感耦接至由該製程氣體供應126供應至該容器102內部之製程氣體。由該等天線106及108供應之RF能量經電感耦接至該等製程氣體，以在該晶圓122上方的反應區域形成電漿124。該等反應氣體將對晶圓122上的材料進行蝕刻。
在某些實施例中，供應至該天線總成104之功率激發電漿124，且耦接至該陰極基座120之功率控制電漿124。因而，RF能量經耦接至天線總成104及陰極基座120。第一RF電源112(亦稱作源RF電源)向一第一匹配網路110供應能量，接著該匹配網路將能量耦接至該天線總成104。類似地，一第二RF電源116(亦稱作偏壓RF電源)將能量耦接至一第二匹配網路118，接著該網路將能量耦接至該陰極基座120。一控制器114控制該等RF電源112及116之活化及鈍化時序以及該等第一及第二匹配網路110及118之調諧。耦接至該天線總成104之功率稱作源電源，而耦接至該陰極基座120之功率稱作偏壓電源。在本發明之實施例中，該源電源、偏壓電源中之一者或二者可操作於連續波(CW)模式或脈衝模式下。
在某些實施例中，可提供一鏈接140來耦接第一及第二RF電源112、116，以便促進同步彼此之操作。其中任一RF電源可為主要或主RF電源，而另一者為從RF 電源。該鏈接140可輔助第一及第二RF電源112、116操作於完全同步、所需偏移或相差狀態下。
一第一指示器裝置或感應器150及一第二指示器裝置或感應器152用於確定該等匹配網路110、118匹配電漿124之能力的有效性。在某些實施例中，該等指示器裝置150及152監視反射自該等個別匹配網路110、118之反射功率。此等裝置通常集成在匹配網路110、118或電源112、115中；然而，鑒於描述之目的，此處將其自匹配網路110、118獨立出來。當反射功率用作指示器時，該等裝置150及152被耦接在電源112、116與匹配網路110、118之間。為產生一表示反射功率之信號，該等裝置150及152為經耦接至一RF偵測器之定位耦合器，使得該匹配有效性指示器信號成為一表示反射功率之量值之電壓。大反射功率表示不匹配情況。由該等裝置150及152產生之信號經耦接至控制器114。為回應一指示器信號，控制器114將產生一調諧信號(與網路控制信號匹配)，該信號經耦接至該等匹配網路110、118。此信號用於調諧匹配網路110、118中之電容器或電感器。舉例而言，該調諧過程旨在最小化或實現特定位準之反射功率(該指示器信號所表示)。匹配網路110、118通常可能需要約100微秒至約數毫秒來最小化來自給定穩定狀態之下的電漿之反射功率。
圖3描述一用作例如該第一RF匹配網路110之說明性匹配網路之示意圖。此特定實施例具有一單個輸入400 及一雙輸出(亦即，主輸出402及輔輸出404)。每一輸出用於驅動該兩個天線中之一者。該匹配電路406由C1、C2及L1形成，且一電容功率分配器408由C3及C4形成。該電容分配器值經過設定以建立特定大小之功率，以供應至每一天線。電容器C1及C2之值經機械調諧，以調整網路110之匹配。C1或C2或者二者同時可經調諧以調整網路之運作。在功率較小之系統中，該等電容器可經電子學調諧，而非機械調諧。一匹配網路之其他實施例可具有一可調諧之電感器。此源電源可操作於脈衝或CW模式下。由該網路110匹配之源電源約為13.56MHz，且具有一高達約3000瓦特之功率位準。此種匹配網路可自NAVIGATOR 3013-ICP85型號獲得，該產品來自位於科羅拉多州Fort Collins的AE公司。可根據本文所提供之教示利用其他各種組態之匹配網路。
圖4描述一用作例如該第二RF匹配網路118之說明性匹配網路之一實施例之示意圖。此特定實施例具有一單個輸入500及一單個輸出502。該輸出用於驅動該基座。該匹配網路包含電容器C1、C2、C3、L1及L2。電容器C2及C3之值經機械調諧，以調整網路116之匹配。C3或C2或者二者同時可經調諧以調整網路之運作。在功率較小之系統中，該等電容器可經電子學調諧，而非機械調諧。一匹配網路之其他實施例可具有一可調諧之電感器。此偏壓電源116可操作於脈衝或CW模式下。在脈衝模式下，可在100Hz-100KHz之頻率及10-90%之工 作週期的情況下發生脈衝。在一實施例中，偏壓電源具有約為13.56MHz之頻率及約為1500瓦特之功率位準。 此種匹配網路可自NAVIGATOR 1013-L35Z型號獲得，該產品來自位於科羅拉多州Fort Collins的AE公司。可根據本文所提供之教示利用其他各種組態之匹配網路。
該控制器114包含一中央處理單元(CPU)130、一記憶體132及支援電路134。該控制器114經耦接至系統100之各組件以促進對蝕刻製程之控制。該控制器114經由介面來調節並監視腔室中之處理，該等介面可廣義描述為類比、數位、有線、無線、光學及光纖介面。為促進按照下述方式對腔室進行控制，CPU 130可以是可用於在一行業環境下控制各種腔室及子處理器之任何形式通用電腦處理器中之一者。該記憶體132經耦接至該CPU 130。記憶體132或一電腦可讀媒體可為一或多個容易購得之記憶體裝置，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟、硬碟或任何其他形式之本地或遠端數位儲存。支援電路134經耦接至CPU 130，以習知方式支援該處理器。此等電路包括快取記憶體、電源、時脈電路、輸入/輸出電路及相關子系統及類似物。
蝕刻或其他製程指令大體而言作為軟體常用程式(通常稱作配方)儲存在記憶體132中。軟體常用程式亦可由一第二CPU(未圖示)儲存及/或執行，該第二CPU之位置遠離受CPU 130控制之硬體。當由CPU 130執行時，該軟體常用程式將該通用電腦轉換成一專用電腦(控 制器)114，以在蝕刻製程期間對諸如電漿之系統操作進行控制。儘管本發明之製程可實施為一軟體常用程式，本文所揭示之某些方法步驟可藉由硬體以及軟體控制器來執行。因此，可將本發明之實施例實施為執行於一電腦系統上之軟體及諸如一應用特定積體電路之硬體，或其它類型的硬件實施，或軟體與硬體之組合。
習知匹配網路及RF電源通常各自包含用於調諧個別獨立系統之控制演算法。因此，每一演算法在針對旨在降低發送至該RF電源之反射功率的時間或方式的兩者下並未彼此鏈接。缺乏此種鏈接可能會引起該兩個調諧演算法之間發生顯著競爭，且因此可能引起系統不穩定。為克服此問題，在本發明之某些實施例中，可在具有調頻功能之RF電源(如第一或第二RF源112或116)中嵌埋一積體匹配網路，同時可基於在該RF電源輸出端量測(如，使用一共用之感應器)之相同讀數來控制用於調諧匹配網路之演算法以及具有RF週期之頻率。藉此，兩個獨立演算法之間的競爭可得到清除，且可增大基於脈衝電漿之反應器的操作窗口。在某些實施例中，可在物理上集成該第一RF源112及該第一匹配網路110(及/或該第二RF源116及該第二匹配網路118)，或僅共用一用於指導該對裝置之調諧過程之控制器，以移除二者之間的競爭並最大化整體系統之調諧效率。在某些實施例中，該第一RF源112及該第一匹配網路110(及/或該第二RF源116及該第二匹配網路118)可僅共用一 通用感應器，用於讀取反射功率，使得其至少經調諧以最小化針對相同讀數之反射功率。
圖2描述有關可隨著時間獨立控制之變數圖，該等變數經獨立控制以在各脈衝電漿過程中促進電漿之阻抗與RF源之組件匹配。圖2展示源RF電源、源匹配、偏壓RF電源及偏壓匹配中每一者之獨立於時間的操作參數。此等參數經去耦，且可獨立進行控制。可在固定頻率模式或頻率掃描(或調頻)模式下操作該等源及偏壓RF電源。此外，可在CW RF模式下或脈衝RF模式下操作該等源及偏壓RF電源。每一RF電源可在需要時在不同操作模式之間獨立切換，且可同步操作，或可按照所需量彼此偏移，如源RF開啟時間與偏壓RF開啟時間之間的源/偏壓延遲所示。此類異相操作的同步或控制亦可適用於處於任何RF電源操作模式下之操作(舉例而言，當都處於脈衝RF模式下時)。
該等源及偏壓匹配網路(如圖2中源匹配及偏壓匹配)可各自獨立操作於自動調諧模式或鎖定模式下(其中，匹配網路固定匹配中分量的值，且不會進行調諧以最小化反射功率)。可獨立控制此等模式之間的切換操作，以在脈衝電漿製程期間、在廣製程窗口內促使最小化反射功率並穩定電漿處理，以下將更詳細論述。因此，對於脈衝電漿製程，可提供以下控制“旋紐(knob)”以促進在各製程期間進行有效操作。每一匹配網路可獨立運行於自動調諧或鎖定模式；每一RF電源的調頻可開啟或關閉； 時間A(開始於約90%或CW，接著在時間A之後切換至脈衝)；時間B(開始於調頻關閉狀態，隨後在時間B之後開啟)；時間C(匹配網路可起初處於自動調諧模式，隨後可在時間C之後處於固定模式或找到一個RF反射功率最小之位置)。此外，可設定在不同模式之間進行切換的“逾時(timeout)”或時間點，使得切換不發生(例如，將切換的時間設定為較待執行製程長的持續時間)，或使得切換模式為即時操作模式(例如，將時間設定切換為零)。由於此等旋紐時間中之每一者是獨立的，因此可對每一參數進行控制，以促進在更多的製程中進行脈衝電漿操作。因此，本文針對RF功率傳遞提供了一種時間分解調諧程序，下文將更詳細論述，該程序賦能在各種製程化學處理、壓力、功率位準及類似情況下對脈衝電漿進行穩定的處理。此類方案獨立於時間的特性賦能確定不同旋紐之操作序列，以在脈衝電漿操作期間針對各種基於電漿的製程優化RF傳遞。
使用以上“逾時”，系統100可操作於各種RF模式下，藉由控制以上變數可使用時間分解方式對系統進行調諧。舉例而言，在某些實施例中，可提供一種方法：使用一源RF電源及一偏壓RF電源、以時間分解方式對一操作電漿製程之系統進行調諧，其中每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室。該方法包括使用該源RF電源及該偏壓RF電源在一製程腔室中激發電漿，每一電源經獨立設定為 處於一自連續波模式或脈衝模式選擇之第一操作模式，並處於一自固定頻率模式或調頻模式選擇之第一調諧模式，其中該源匹配網路及該偏壓匹配網路經各自獨立設定為處於一自自動調諧模式或鎖定模式選擇之第一匹配模式。在一第一時間週期過期時，可切換該源RF電源及該偏壓RF電源之一者或二者的第一操作模式。在一第二時間週期過期時，可切換該源RF電源及該偏壓RF電源之一者或二者的第一調諧模式。在一第三時間週期過期時，可切換該源匹配網路及該偏壓匹配網路之一者或二者的第一匹配模式。第一、第二及第三時間週期經選擇以減小反射回源RF電源及偏壓RF電源之反射功率。
舉例而言，使用以上“逾時”，系統100可操作於各種RF模式下，具體視對以上變數的控制而定。在某些實施例中，可使用任一RF電源(例如RF電源112或116)在CW模式下操作系統100。在該模式下，個別RF電源處於固定模式、CW模式及主模式下。此模式適用於源RF電源及偏壓RF電源，且各RF電源可獨立操作。
在某些實施例中，可使用任一RF電源在CW脈衝模式下操作系統100。在該模式下，個別RF電源處於固定模式及主模式下。在一可組態之逾時“CW/脈衝時間”時，個別RF電源處於CW模式，且在此逾時之後，其將切換為脈衝模式。此模式適用於源RF電源及偏壓RF電源，且各RF電源可獨立操作。
在某些實施例中，可使用任一RF電源在CW頻率模式 下操作系統100。在該模式下，個別RF電源處於CW模式及主模式下。在一可組態之逾時“固定頻率時間”時，RF電源處於固定模式下，且在此逾時之後，其開啟調頻。此模式適用於源RF電源及偏壓RF電源，且各RF電源可獨立操作。
在某些實施例中，可使用任一RF電源在CW頻率脈衝模式下操作系統100。在此模式下，在一可組態之逾時“CW/脈衝時間”時，個別RF電源處於CW模式，且在此逾時之後，其將切換為脈衝模式。在一可組態之逾時“固定頻率時間”時，RF電源亦處於固定模式下，且在此逾時之後，其開啟調頻。RF電源處於主模式下，且因此其可獨立操作。此模式適用於源RF電源及偏壓RF電源。
在某些實施例中，可使用任一RF電源在脈衝頻率脈衝模式下操作系統100。在此模式下，在一可組態之逾時“CW/脈衝時間”時，個別RF電源處於脈衝模式(例如，高達90%的工作週期)，且在此逾時之後，其將切換為所需的脈衝參數。在一可組態之逾時“固定頻率時間”時，RF電源亦處於固定模式下，且在此逾時之後，其開啟調頻。RF電源處於主模式下，且因此其可獨立操作。此模式適用於源RF電源及偏壓RF電源。
在某些實施例中，可在CW頻率同步脈衝模式下操作系統100。在此模式下，源RF電源處於主模式下，而偏壓RF電源處於從模式下。在一可組態之逾時“CW/脈衝時間”時，源RF電源處於CW模式，且在此逾時之後， 其將切換為脈衝模式。在一可組態之逾時“固定頻率時間”時，源RF電源處於固定模式下，且在此逾時之後，其開啟調頻。偏壓RF電源脈衝的脈衝頻率及工作週期與源RF電源的相同。當主/從延遲初始設定為零時，源RF電源與偏壓RF電源便完全同步。脈衝之間的延遲係由一可組態之逾時“從偏壓RF脈衝延遲”來控制，其提供高達360度的相位控制。在一特定配方中，主/從延遲可適用於所有同步脈衝步驟。
在某些實施例中，可在CW頻率同步脈衝模式下操作系統100。在此模式下，源RF電源處於主模式下，而偏壓RF電源處於從模式下。在一可組態之逾時“CW/脈衝時間”時，源RF電源處於脈衝模式(90%工作週期)，且在此逾時之後，其將切換為所需脈衝參數。在一可組態之逾時“固定頻率時間”時，源RF電源處於固定模式下，且在此逾時之後，其開啟調頻。偏壓RF電源脈衝的脈衝頻率及工作週期與源RF電源的相同。當主/從延遲初始設定為零時，源RF電源與偏壓RF電源便完全同步。脈衝之間的延遲係由一可組態之逾時“從偏壓PR脈衝延遲”來控制，其提供高達360度的相位控制。在一特定配方中，主/從延遲可適用於所有同步脈衝步驟。
在某些實施例中，若匹配網路操作得到適當控制，則可實現最低的可能的反射功率。對於CW/脈衝操作模式，匹配網路可處於兩種主要模式中之一者：自動模式或鎖定模式。在脈衝模式期間，不推薦單獨使用自動模 式，因為匹配網路通常無法跟蹤脈衝週期內的快速變更，且因此所實現的調諧效果(如果有效果)不佳，除非脈衝頻率非常低。在某些實施例中，只要系統處於脈衝模式下，該匹配網路可操作於鎖定模式下，除非極其需要額外的旋紐來調諧系統及調諧頻率。
在某些實施例中，已發現對於給定的脈衝頻率，90%的工作週期期間的行為類似於CW模式。因此，系統調諧相對容易。然而，吾人仍會受益於處於脈衝模式下的系統。因而，在某些情況下，相對於CW頻率脈衝或CW頻率同步脈衝模式，脈衝頻率脈衝或脈衝頻率同步脈衝模式可能會實現更低的反射功率。若該等脈衝參數(脈衝頻率及工作週期)中任一者被設定為零，則RF電源將操作於CW模式下。
由於在不同條件下(壓力/功率位準/化學處理)可能會利用脈衝模式，可推薦使用典型的逾時，但對於每個新配方，需要進行某些優化，以確保電漿穩定以及反射功率最小。以下所示為在脈衝模式下推薦使用的典型操作模式：源脈衝&偏壓CW、偏壓脈衝&源CW或同步源及偏壓脈衝。然而，其他模式可能適用於不同應用。當更改諸如製程化學處理、腔室壓力、RF功率位準、分配器電容設定及脈衝參數之製程參數時，可能需要修改逾時設定。
作為一說明性示例，在某些實施例中，可在源RF電源處於脈衝模式下且偏壓RF電源處於CW模式下操作系統 100。在此類實施例中，源RF電源可設定為CW頻率脈衝模式。可選擇一CW/脈衝時間來控制RF電源處於CW模式的時間長度，例如6秒。此時間可減少為不小於4秒，以確保在切換為脈衝模式之前，在CW模式下對系統進行調諧。可選擇一固定/頻率時間以控制在開啟調頻之前RF電源處於固定模式的時間長度，例如約5秒。在某些實施例中，可在脈衝模式開啟之前/之後1秒開啟調頻(假定對應匹配處於鎖定狀態)。在某些實施例中，匹配網路不應處於自動模式或調頻狀態，因此在開啟調頻之前其可置於鎖定模式。可能會出現短時間的重疊(例如，小於5秒的重疊)，以確保脈衝電漿操作的最佳調諧位置。
偏壓RF電源設定於CW頻率模式。因此，偏壓匹配網路可設定為自動鎖定模式。可選擇一鎖定時間，以控制匹配網路在切換為“鎖定”模式之前處於“自動”模式的時間長度。在某些實施例中，匹配時間可較RF電源CW/脈衝時間及固定頻率時間短至少1秒。匹配鎖定時間不應低於某一合適值(例如，約3秒)，否則系統將不具有足夠時間進行調諧。
在某些實施例中，視所用化學處理而定，就電漿負載而言，自CW模式至脈衝模式之過渡可能相當明顯。在此情況下，脈衝頻率脈衝模式可有效用於源脈衝。如果在工作週期為90%的情況下調諧系統，則至所需工作週期(例如50%)的過渡可能較自CW切換更平滑。在某 些實施例中，此技術可用於在低壓力的情況下(例如，低於10m托)進行製程操作。
或者，在某些實施例中，可在偏壓RF電源處於脈衝模式且源RF電源處於固定模式下操作系統100。當偏壓RF電源設定為CW頻率脈衝模式時。可選擇一CW/脈衝時間來控制RF電源處於CW模式的時間長度，例如6秒。此時間可減少為不小於4秒，以確保在切換為脈衝模式之前，在CW模式下對系統進行調諧。可選擇一固定/頻率時間以控制在開啟調頻之前RF電源處於固定模式的時間長度，例如約5秒。在某些實施例中，可在脈衝模式開啟之前/之後1秒開啟調頻(假定對應匹配處於鎖定狀態)。在某些實施例中，匹配網路不應處於自動模式或調頻狀態，因此在開啟調頻之前其可置於鎖定模式。可能會出現短時間的重疊(例如，小於5秒的重疊)，以確保脈衝電漿操作的最佳調諧位置。
在此類操作模式下，源RF電源可置於CW模式或CW頻率模式。當源RF電源處於CW模式而非調頻模式下時，其對應匹配可處於自動鎖定模式。然而，在一段時間(例如，約8秒)之後，可將匹配切換為鎖定模式，以便源在偏壓RF電源切換為脈衝模式之後進行調諧。在某些實施例中，源RF電源可設定為處於CW頻率模式，而非CW模式。因此，源匹配可設定為自動鎖定模式。 鎖定時間通常小於固定頻率時間，以避免任何可能的競爭。匹配鎖定時間可較RF電源CW/脈衝時間及固定頻 率時間短至少約1秒。匹配自動鎖定時間應具有足夠長的持續時間，例如約3秒以上，以確保系統具有足夠時間進行調諧。
在某些實施例中，視所用化學處理而定，就電漿負載而言，自CW模式至脈衝模式之過渡可能相當明顯。在此情況下，脈衝頻率脈衝模式可有效用於源脈衝。如果在工作週期為90%的情況下調諧系統，則至所需工作週期(例如30%)的過渡可能較自CW切換更平滑。在某些實施例中，此技術可用於在低壓力的情況下(例如，低於10m托)進行製程操作。
或者，在某些實施例中，可在同步脈衝模式下操作系統100。在此模式下，源RF電源及偏壓RF電源應處於相同的RF模式，且為主/從組態。可提供一較脈衝持續時間短的從延遲，以確保從RF電源接收同步信號。
對於源及偏壓脈衝情況，可使用脈衝頻率同步脈衝模式，在該模式下，系統在工作週期為90%、以一同步方式開始操作於脈衝模式下，然後切換為所需的工作週期。對於低壓製程(例如，低於約10m托)，主要推薦使用此方式。
或者，在某些實施例中，系統100可操作於背對背RF脈衝模式下，在該模式中，將在處理期間更改脈衝頻率及/或工作週期。在此模式下，可將一第一步驟用作一穩定步驟。一第二步驟為一同步脈衝步驟，類似於本文鑒於相同考慮而論述之彼等步驟。在該第二步驟中開啟RF 之後5秒之後，開啟兩個RF電源端的調頻。6秒之後，系統開始以3kHz及60%的工作週期進行脈衝處理。在系統抵達其穩定狀態之後(亦即，實現調諧)，源RF電源及/或偏壓RF電源之實際頻率可能不同於調頻處於開啟狀態時的標稱值(如，13.56MHz)。在一第三步驟中，當RF電源之工作週期切換到某些其他值時，系統可維持相同的調諧情況。為維持調頻，在第二步驟結束之前，RF保持開啟狀態(相對於關閉RF，並重新啟動製程)。 在第三步驟中，選擇與第二步驟中相同的RF模式。然而，為了維持RF電源處於脈衝模式及調頻模式，可在源及偏壓RF電源中將“CW/脈衝”及“固定/頻率”逾時設定為零。藉此，實現了維持在第二步驟中實現的調頻，且較之在RF電源不提供RF功率且系統未調諧的情況下啟動，系統在第三步驟中將更快抵達其穩定狀態。若在第二步驟結束時匹配處於鎖定狀態，則其在第三步驟亦應處於鎖定狀態。
在某些實施例中，可利用一特殊嵌埋脈衝，其適用於本文所述任一脈衝模式。在一嵌埋脈衝模式中，一RF脈衝臨時嵌埋於另一RF脈衝中。換言之，一第一RF電源可具有一第一開啟時間，且一第二RF電源具有一小於或等於該第一開啟時間之第二開啟時間。相對於該第一開啟時間，該第二開啟時間之臨時位置應能夠使得第二RF電源之啟動時間將始終不會與第一RF電源之關閉時間重疊。因此，一RF電源脈衝之更短(或相等)的開啟 時間將完全與另一RF電源脈衝之更長(或相等)的開啟時間重疊。作為示例，若源RF電源具有五秒的開啟時間及五秒的關閉時間(工作週期為50%)，則偏壓RF電源可具有小於或等於五秒的開啟時間，且該時間處於臨時校準狀態，使得在源RF電源關閉時，偏壓RF電源絕不處於開啟狀態。
下述脈衝電漿處理製程可適用於源電源或偏壓電源之匹配網路，或二者之匹配網路。本發明某些實施例中之技術可用於操作任何可調諧的匹配網路及可調諧的頻率RF電源，以有效將脈衝RF功率施加於電漿反應器中的電漿。因而，在更寬之脈衝電漿製程窗口期間，當藉由耦接至匹配網路之天線或電極驅動之時，匹配網路及RF電源可使RF電源之阻抗與電漿之阻抗相匹配。
RF脈衝程序(特定非限制性實例)
如之前所提及，在晶圓上所執行的某些電漿增強製程期間，晶圓表面上可能會累積大量電荷。此累積現象可能會對晶圓帶來顯著損害。為緩解電荷效應並避免其損害，可對供應至電漿增強反應器中電漿的電源進行脈衝處理。藉由在電漿製程中利用RF脈衝處理，應可引入一動態調諧系統，以最大化自RF脈衝電源耦接至電漿之能量。
在習知電漿製程中，傳遞至電漿反應器的是連續波(CW)RF功率。一動態匹配網路確保RF功率之輸出有效耦接至電漿，亦即，最小化反射回RF電源之反射功 率。在處理期間，隨著電漿特性發生改變，匹配網路可連續調節，以確保實現匹配且在整個處理期間維持匹配，因此匹配網路處於自動模式。大體而言，由執行製程配方之控制器來控制匹配網路，並調節匹配網路之電容及/或電感來實現更佳匹配，亦即使得反射功率更小。 調節電容及/或電感係藉由機械調諧電容器及/或電感器來達成。一旦傳遞到電漿反應器之RF功率經脈衝處理，習知匹配網路將無法調諧系統實現合理的低反射功率，因為較RF脈衝持續時間，調諧過程可能更慢。因此，當脈衝RF信號施加於匹配網路時，其無法跟蹤製程期間電漿阻抗的變化，且因此連續調節可導致反射功率過大且電漿功率耦接效率降低。因此，當將脈衝RF信號施加於電漿反應器中時，極其需要匹配技術及程序來確保在電漿增強半導體晶圓處理系統中有效操作。在傳遞電源時，當試圖將RF脈衝施加於源及偏壓RF電源時，經解耦之電漿源反應器中的匹配問題成為關鍵。
本文所揭示之本發明某些實施例將一額外特徵適用於脈衝RF電源，其能提供快速的調頻。引入此特徵之主要用途在於，藉由在給定範圍內(~5%)調諧主RF操作頻率，減小反射到RF電源之功率，因此提高電漿匹配之動態範圍。然而，對於將匹配網路用作其主匹配系統之電漿反應器，此調頻之動態範圍較窄，且相應地當操作於CW模式時其無法用來取代習知匹配網路。此外，在RF電源中啟用調頻，同時啟用可自動調節之匹配網路，將 在兩個調諧程序之間產生競爭，且因此在操作於CW模式時降低耦接至電漿之RF功率。
一旦脈衝RF施加於電漿反應器，可利用調頻特徵來聯合操作匹配網路，以達成更小的反射功率，且因此賦能高效的脈衝電漿製程。本文所揭示之本發明某些實施例引入了在基於時間分解的調諧方案的RF脈衝期間用於電漿阻抗匹配之有效程序。此等程序在寬的操作窗口內提供穩定的脈衝電漿，系統中無需使用額外設備。然而對於某些配方，此等程序中之一者較另一者更快進入調諧狀態，使得短時製程利用電漿脈衝。
在美國專利第6,818,562號中，Valentin Todorow等人提出在CW模式中激發電漿，且在激發電漿之後，匹配網路自動對自身進行調節，以確保反射功率最小。一旦達成所需匹配，將鎖定匹配網路調諧參數，且系統將切換到脈衝模式(RF功率經脈衝處理)。然而，此技術所揭示之操作窗口較窄，且在不利用調頻的情況下，當試圖對電漿反應器中的源及偏壓進行脈衝處理時，幾乎不可能達成任何穩定脈衝操作。
以下引入若干程序，其中每一程序需遵循一系列步驟，以促進在脈衝處理時實現穩定的操作。藉由利用此等程序，應能夠顯著增強脈衝模式下穩定的操作窗口，為更多的基於電漿的製程利用電漿脈衝機制打下基礎。 本文所揭示之程序主要適用於當源及偏壓RF電源處於脈衝模式的電漿脈衝。然而，可以多種應用方式來實施 以下概念：在脈衝電漿操作中以時間分解的方式操作快速調頻與動態匹配網路之組合。舉例而言，時間分解調諧方案適用於所有以下RF機制：1)源處於脈衝模式且偏壓處於CW模式；2)偏壓處於脈衝模式且源處於CW模式；3)源及偏壓均以非同步方式進行脈衝處理；及4)源及偏壓均以完全同步方式進行脈衝處理，或具有相位控制。
當源及偏壓處於脈衝模式時，以下兩個例示性程序可用於調諧。以下兩個程序係時間分解概念的特例，此處提供作為特定應用中有效程序之實例。對於具有不同參數(例如化學處理、壓力、功率位準及類似參數)之製程，可對本文所述程序進行改變。舉例而言，為提供及/或維持低反射功率，可對上述製程進行逆序操作，或以不同次序執行步驟。
程序#1：CW至脈衝
在此程序中，以CW模式激發電漿，同時使源及偏壓RF電源處於固定頻率(例如，約13.56MHz)，且匹配網路處於自動模式。一旦匹配網路經過調節以確保來自源及偏壓之反射功率最小(此過程可能需要2-3秒)，將固定源匹配網路參數，同時將偏壓匹配網路保持在自動模式。此後將為源RF電源開啟調頻，而偏壓RF電源的調頻保持關閉。大約1秒之後，可開啟脈衝模式，隨後為偏壓RF電源開啟調頻，並將源匹配網路切換回自動模式。系統實現穩定且實現最小的反射功率還需要約2-4 秒(視匹配網路之預設及配方參數而定)。現在系統可操作於脈衝模式。
總結：
1.將RF電源設定為主/從模式，賦能同步脈衝模式。
2.將RF電源設定為固定頻率。
3.將源RF電源之脈衝頻率或工作週期設定為零。
4.將匹配網路設定為自動模式。
5.開啟RF電源，以便進行CW操作。
6.當調諧CW模式時，將源匹配網路轉到鎖定模式，並將偏壓匹配網路保持在自動模式。
7.在源RF電源端開啟調頻。
8.開啟脈衝模式(藉由在源RF電源端將脈衝頻率及工作週期設為非零)。
9.在偏壓RF電源端開啟調頻。
10.將源匹配網路切換回自動模式。
11.系統脈衝操作就緒。
12.系統調諧之後，將匹配網路切換至鎖定模式。在某些情況下，可跳過步驟10，而將源匹配網路保持在鎖定模式(與步驟6中的設定相同)。舉例而言，對於高壓製程(例如，大於約10m托)以及某些低壓製程，可跳過步驟10。
使用此程序，發明人還會遇到以下情況：在CW模式期間，RF電源端的調頻模式與匹配網路端的自動模式同時起作用，因此避免了調諧演算法競爭(可能會導致不 穩定)。調諧源與調諧偏壓之差異係因為以下事實：在習知解耦電漿源RF電源中，偏壓的匹配網路達成較源更低之反射功率，且對於任何實用用途，來自偏壓的反射功率都相同為零。因此，藉由在系統處於CW模式時將偏壓匹配網路切換為鎖定狀態，並啟動調頻，來改變該零反射功率，因為RF電源試圖達成更佳之調諧(而此係不可能)，因而可導致不穩定。後者主要對於低壓製程較為明顯。此問題在源中不會發生，因為匹配網路所達成之反射功率較小，雖然不完全等於零，且因此當匹配網路處於鎖定甚至CW模式時，藉由適用快速調頻，存在達成較低反射功率之餘地。
程序#2：脈衝至脈衝
此程序主要基於以下發現：幾乎在任何脈衝頻率下(所用典型頻率位於100Hz-50kHz範圍內)且在工作週期約為90%(或在約85-95%之間)情況下，對源及偏壓施加脈衝，效果將相當接近CW模式，對於可運行於CW模式中的相同配方，很容易達成較低的反射功率。然而，主要差異在於事實：RF電源運行於脈衝模式，且相應地，可能的情況便是，匹配網路處於自動模式同時RF電源處於調頻模式，而不會進入競爭機制。此程序中需要遵循的步驟序列如下。在所需脈衝頻率且在工作週期約為90%(或在約85-95%之間)的情況下，將RF電源設定為脈衝模式。為偏壓及源開啟調頻，並將匹配網路設定為自動模式。此後，開啟RF電源。系統需要約2-3 秒進入穩定狀態並將自身調節至最小反射功率。之後，在RF電源仍處於開啟狀態下，在操作窗口內，自約90%將工作週期更改為所需值。系統需要另外2-3秒來對自身進行調諧，然後在所需脈衝模式下進入操作就緒狀態。
總結：
1.將RF電源設定為主/從模式，賦能同步脈衝模式。
2.將RF電源設定為頻率掃描狀態。
3.將源RF電源工作週期設定為約90%(或位於85-95%之間)，且將脈衝頻率設定為所需操作頻率。
4.將匹配網路設定為自動模式。
5.開啟RF電源，以便進入脈衝模式。
6.進行調諧時，將工作週期切換為所需工作週期。
7.系統可操作於脈衝模式。
8.系統調諧之後(步驟7之後2-3秒)，將匹配網路切換為鎖定模式。在一定條件下，在步驟6中調諧系統之後但在將工作週期切換為所需值之前，建議將匹配網路切換為鎖定模式。在此等情況下，不再需要步驟8，可略去。
在前述兩個程序中，當脈衝處理時，源及偏壓脈衝可完全同步(例如，在任何給定時間，脈衝包絡之間的相位為零)。若不同步脈衝，則更難以達成較低的反射功率，雖然同時對源及偏壓進行脈衝處理。然而，基於前述時間分解程序，可獲得較小的反射功率，即便脈衝之間的相位不為零。
此外，此處所引入之程序增大了電漿阻抗匹配之動態範圍。然而，其明顯增大了電漿脈衝的操作窗口，使得更多製程可以利用此機制。此動態範圍主要由兩個特徵決定。第一特徵為匹配網路中電容器/電感器之動態範圍。第二特徵為RF電源中的調頻範圍。修改此兩個特徵將可更改脈衝模式下的有效操作窗口。
決定使用上述程序中哪一者的主要參數(確定所涉配方之特徵)為壓力設定點。可區分兩組操作，第一為低壓操作(例如對於矽蝕刻，低於約10m托)，第二為高壓操作。前述兩個程序均可對系統進行穩定調諧，同時在穩定的操作窗口內在脈衝模式下操作。對於高壓操作，兩種方法表現出類似結果，具有相同的時間訊框。 然而，對於低壓操作，第二種方法更快(3-4秒，相比6秒)。
儘管前述係關於本發明之實施例，但在不偏離本發明之基本范疇的條件下，可設計本發明之其他及進一步實施例。
100‧‧‧半導體晶圓處理系統
101‧‧‧蝕刻反應器
102‧‧‧真空容器
103‧‧‧頂部或蓋部
104‧‧‧天線總成
106‧‧‧天線
108‧‧‧天線
110‧‧‧第一匹配網路
112‧‧‧第一RF電源
114‧‧‧控制器
116‧‧‧第二RF電源
118‧‧‧第二匹配網路
120‧‧‧陰極基座
122‧‧‧半導體晶圓
124‧‧‧電漿
126‧‧‧製程氣體供應
130‧‧‧中央處理單元
132‧‧‧記憶體
134‧‧‧支援電路
140‧‧‧鏈接
150‧‧‧第一指示器裝置或感應器
152‧‧‧第二指示器裝置或感應器
400‧‧‧單個輸入
402‧‧‧主輸出
404‧‧‧輔輸出
406‧‧‧匹配電路
408‧‧‧電容功率分配器
500‧‧‧單個輸入
502‧‧‧單個輸出
雖然可詳細理解以上詳述之本發明之特徵，參考以下實施例可更詳細描述以上簡述之本發明，其中在隨附圖示中說明了某些實施例。但應注意，隨附圖示僅說明本發明之典型實施例，且因此不應理解為對其范疇之限制，因為本發明可允許其他等效實施例。
圖1係一根據本發明之某些實施例實現之半導體晶圓製程系統之示意圖。
圖2係根據本發明之某些實施例展示匹配網路及RF電源之獨立時序特徵之示意圖。
圖3為一適用於本發明某些實施例之例示性匹配電路。
圖4為一適用於本發明某些實施例之例示性匹配電路。

Claims (10)

  1. 一種以一時間分解方式使用一源RF電源及一偏壓RF電源對一操作一電漿製程之系統進行調諧之方法，每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室，該方法包含下列步驟：使用該源RF電源及該偏壓RF電源在一製程腔室中激發一電漿，每一電源設定於一連續波模式及一固定頻率模式，該源匹配網路及該偏壓匹配網路各自設定為一自動調諧模式；在該等匹配網路調節以減小來自該源RF電源及該偏壓RF電源兩者之反射功率之後，將該源匹配網路更改為鎖定模式(hold mode)，同時將該偏壓匹配網路保持在自動模式；開啟該源RF電源之調頻，同時將該偏壓RF電源的調頻保持關閉狀態；開啟該源RF電源及/或該偏壓RF電源之一脈衝模式；及將該偏壓RF電源置於調頻模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含下列步驟：在將該偏壓RF電源置於調頻模式之後，使該源匹配網路返回至自動模式。
  3. 如申請專利範圍第1項、第2項中任一項所述之方 法，其中該源RF電源及該偏壓RF電源處於一主/從配置，以提供同步或嵌埋的同步脈衝。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項中任一項所述之方法，其中該源RF電源及該偏壓RF電源各處於一主模式，以使得該源RF電源操作於脈衝模式，且該偏壓RF電源操作於連續波模式，或該偏壓RF電源操作於脈衝模式，而該源RF電源操作於連續波模式。
  5. 一種以一時間分解方式使用一源RF電源及一偏壓RF電源對一操作一電漿製程之系統進行調諧之方法，每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室，該方法包含下列步驟：(a)藉由自處於調頻模式下之該源RF電源及/或該偏壓RF電源提供RF功率來在一製程腔室中形成一電漿，該等電源處於一所需脈衝頻率及一位於約85%與約95%之初始工作週期的條件下，且該源匹配網路及該偏壓匹配網路處於自動調諧模式；及(b)在該源RF電源及該偏壓RF電源仍處於開啟狀態的同時，在該等匹配網路調節以降低來自該源RF電源及該偏壓RF電源之反射功率之後，將該初始工作週期更改為一所需工作週期。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該初始工作週期約為90%。
  7. 如申請專利範圍第5項、第6項中任一項所述之方法，進一步包含下列步驟： (c)在將該初始工作週期更改為一所需工作週期之後，將該等匹配網路切換為鎖定模式。
  8. 如申請專利範圍第5項、第6項中任一項所述之方法，其進一步包含下列步驟：(c)在該等匹配網路調節以降低來自該源RF電源及該偏壓RF電源兩者之反射功率之後，且在將該初始工作週期更改為一所需工作週期之前，將該等匹配網路切換為鎖定模式。
  9. 如申請專利範圍第5項、第6項中任一項所述之方法，其中該源RF電源及該偏壓RF電源處於一主/從配置，以提供同步或嵌埋的同步脈衝。
  10. 一種以一時間分解方式使用一源RF電源及一偏壓RF電源對一操作一電漿製程之系統進行調諧之方法，每一電源能夠進行調頻且分別經由一源匹配網路及一偏壓匹配網路耦接至一製程腔室，該方法包含下列步驟：使用該源RF電源及該偏壓RF電源在一製程腔室中激發一電漿，每一電源經獨立設定為處於一連續波模式，並處於一固定頻率模式，其中該源匹配網路及該偏壓匹配網路經各自獨立設定為處於一自動調諧模式；在一第一時間週期過期時，將該源RF電源及該偏壓RF電源之二者切換至一脈衝模式；在一第二時間週期過期時，將該源RF電源或該偏壓RF電源之一者切換至一調頻模式；以及在一第三時間週期過期時，將該源匹配網路或該偏壓 匹配網路之一者切換至一鎖定模式；其中該第一、第二及第三時間週期經選擇以減小一反射回該源RF電源及該偏壓RF電源之反射功率。
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