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TWI533765B - Impedance Matching Method of Plasma Etching System - Google Patents

Impedance Matching Method of Plasma Etching System Download PDF

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TWI533765B
TWI533765B TW103141960A TW103141960A TWI533765B TW I533765 B TWI533765 B TW I533765B TW 103141960 A TW103141960 A TW 103141960A TW 103141960 A TW103141960 A TW 103141960A TW I533765 B TWI533765 B TW I533765B
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power
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impedance
impedance matching
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TW103141960A
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English (en)
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TW201531168A (zh
Inventor
Qiang Cui
Lei Xu
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Publication of TWI533765B publication Critical patent/TWI533765B/zh

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183Matching circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法
本發明涉及半導體技術領域,特別涉及一種等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法。
在半導體工藝中,等離子體氣體相關的工藝在半導體元件的製作中的重要性越來越大,例如等離子體刻蝕工藝、反應離子刻蝕工藝等等。
雙頻等離子體刻蝕系統一般包括刻蝕腔室、偏置電源(bias power)和源電源(source power),所述源電源的頻率較高比如13MHZ,27MHZ或者60Mhz以上,用於在反應腔內產生並維持等離子體同時用於控制等離子體的密度,所述偏置電源的頻率較低,典型的如2Mhz的射頻電源,用於控制等離子體的運動方向以及所攜帶的能量。所述偏置電源和源電源通過阻抗匹配器向反應腔內提供射頻電源。
雙頻同步脈衝等離子刻蝕系統中,偏置電源和源電源需要同時工作在脈衝模式下。採用脈衝電源和連續功率電源相比,可以降低在產生等離子體的過程中可能出現的紫外線輻射、充電損傷、物理濺射等問題,在所述雙頻同步脈衝等離子體刻蝕系統中,整個系統在脈衝開啟(pulse on)和脈衝關閉(pulse off)的過程中,反應腔內的等離子體的狀態會發生變化,而導致源電源的輸出阻抗和阻抗匹配器的輸入阻抗不匹配,導致電源的供電效率降低。
可以通過調整源電源的頻率或者阻抗匹配器內的匹配電容實現源電源的輸出阻抗和阻抗匹配器的輸入阻抗。習知技術中通過調整源電源的頻率實現阻抗匹配的方法中,源電源的調頻演算法效率低,無法自動找到合適的匹配頻率。
本發明解決的問題是提供一種等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,提高阻抗匹配的效率。
為解決上述問題,本發明提供一種等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,包括:提供等離子體刻蝕系統,所述等離子體刻蝕系統包括:阻抗匹配器,所述阻抗匹配器的輸入端與源電源和偏置電源電連接,所述阻抗匹配器的輸出端與反應腔電連接,所述阻抗匹配器和源電源的連接端與電壓-電流探測器的一端電連接,所述電壓-電流探測器另一端通過頻率調整控制單元與源電源連接;源電源和偏置電源同時工作在連續功率模式下,調整源電源的頻率使所述源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配,獲得第一匹配頻率;將所述偏置電源轉變為脈衝功率模式,所述脈衝功率模式包括脈衝開啟狀態和脈衝關閉狀態,所述脈衝開啟狀態的功率與連續功率模式下的功率相同,所述脈衝關閉狀態的功率小於所述脈衝開啟狀態的功率,將所述第一匹配頻率作為偏置電源脈衝開啟狀態下的源電源的基準頻率;在所述偏置電源由脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態時,以所述基準頻率為基準,增大或減小所述源電源的頻率使所述源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配,獲得源電源的第二匹配頻率。
可選的,調整源電源的頻率的方法包括:所述電壓-電流探測器獲取源電源與阻抗匹配器連接短的輸入電流和電壓,通過所述電流和電壓資料得到阻抗匹配器輸入端的阻抗和功率反射係數,所述功率反射係數為反射功率和源電源輸出功率的比值;將所述阻抗匹配器的輸入端阻抗和功率反射係數回饋給頻率調整控制器;所述頻率調整控制器根據獲取的輸入阻抗值和功率反射係數調整源電源的頻率。
可選的,所述頻率調整控制單元通過阻抗匹配器的輸入端阻抗的相位角的正弦值控制源電源頻率調整的方向:若所述相位角的正弦值大於0,則降低源電源的頻率;若所述相位角的正弦值小於0,則增大源電源的頻率,當所述相位角的正弦值為0時,停止調頻,此時源電源的頻率第二匹配頻率。
可選的,調整源電源頻率的過程中,所述源電源單次降低或增大的頻率的數值為一個頻率步進,根據功率反射係數的大小調整頻率步進的數值。
可選的,所述功率反射係數越大,則頻率步進的數值越大。
可選的,所述功率反射係數大於0.25,所述頻率步進的數值為100KHz。
可選的,所述頻率步進的數值隨著功率反射係數的減小而減小。
可選的,所述頻率步進的數值隨著功率反射係數的減小等比例減小。
可選的,所述偏置電源轉變為脈衝功率模式後,電壓-電流探測器得到的功率反射係數發生變化而觸發所述頻率調整控制單元對源電源的頻率調整。
可選的,觸發所述源電源進行頻率調整的功率反射係數大小範圍為0.1~0.9。
可選的,源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配時,所述阻抗匹配器輸入端的功率反射係數為0。
可選的,所述源電源和偏置電源共同工作在脈衝功率模式下。
可選的,所述源電源在脈衝功率模式下的輸出功率的範圍為200W~1000W。
可選的,所述偏置電源的頻率由偏置電源自動設定。
可選的,所述阻抗匹配器內設有阻抗匹配電容,所述阻抗匹配電容為預設值不發生變化。
與習知技術相比,本發明的技術方案具有以下優點:
綜上所述,本發明的實施例中,當所述偏置電源從脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態,導致等離子體刻蝕系統的阻抗發生變化的情況下,通過對源電源的頻率進行調整,找到所述脈衝關閉模式下的匹配頻率。所述源電源頻率的調整以連續功率工作模式下的第一匹配頻率作為基準頻率,根據阻抗匹配調整器輸入端的阻抗的相位角的正弦值的正負判斷頻率調整的方向,若所述相位角的正弦值為正則降低所述源電源的頻率,若所述相位角的正弦值為負,則提高所述源電源的頻率。通過所述阻抗相位角的正負確定頻率調整的方向,可以降低所述源電源頻率調整的掃頻範圍,提高頻率調整的效率。
並且,所述源電源的頻率單次調整的大小為一個頻率步進,可以根據所述阻抗匹配器輸入端的功率反射係數確定所述頻率步進的大小,所述頻率步進可以根據所述功率反射係數的減小為逐漸減小,以使所述阻抗的相位角的正弦值逐漸變為0,並且使所述反射係數可以逐漸接近於0,避免由於頻率改變過大而導致掃頻的精確度較低,而錯過所述第二匹配頻率,進一步提高所述等離子體刻蝕系統的阻抗匹配的效率,可以在偏置電源在脈衝開啟和脈衝關閉模式下切換時迅速實現所述等離子體刻蝕系統的阻抗匹配,提高電源的宮殿效率。
根據背景技術中所述,習知技術對等離子體刻蝕系統進行阻抗匹配的效率較低。
由於源電源用於產生反應腔內的等離子體,所以,所述源電源的頻率對於等離子體的阻抗影響較大,而偏置電源的頻率變化對於等離子體的阻抗影響不大,所以可以通過調整源電源的頻率找到合適的匹配頻率,以實現阻抗的匹配。
由於偏置電源在脈衝開啟(pulse on)和脈衝關閉(pulse off)狀態下,系統的阻抗有較大的差別。在偏置電源從脈衝開啟狀態切換到脈衝關閉狀態的瞬間,導致阻抗匹配器的輸出端的阻抗發生變化,會導致對電源功率的反射係數升高,以觸發源電源頻率的粗調,進而導致整個等離子體狀態不穩定。由於脈衝開啟狀態的脈衝關閉狀態的切換速率較快,現有的源電源頻率調整速率跟不上脈衝變化的速率,從而無法快速找到脈衝開啟和脈衝關閉狀態下的匹配頻率。
本發明的技術方案中,通過阻抗匹配器輸入端的阻抗相位確定源電源頻率調整的方向,可以縮小源電源的掃頻範圍,提高頻率調整的速率,從而較快得到合適的匹配頻率。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂,下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
請參考圖1,提供等離子體阻抗匹配系統,所述等離子體阻抗匹配系統包括:阻抗匹配器30,所述阻抗匹配器30的輸入端與源電源10和偏置電源20電連接,所述阻抗匹配器30的輸出端與反應腔40電連接,所述阻抗匹配器30和源電源10的連接端與電壓-電流探測器50的一端電連接,所述電壓-電流探測器50另一端通過頻率調整控制單元60與源電源10連接。
所述源電源10用於給反應腔提供高頻功率電源,用於在反應腔40內產生等離子體,所述源電源10控制產生的等離子體的密度;所述偏置電源20用於給反應腔40提供低頻功率電源,控制所述反應腔40內的等離子的方向和所述等離子體攜帶的能量。
所述阻抗匹配器30的輸入端連接所述源電源10和偏置電源20,輸出端連接反應腔40,所述阻抗匹配器30可以將所述源電源10和偏置電源20產生的功率電源傳輸給所述反應腔,減少所述源電源10和偏置電源20輸出的功率損耗。
所述阻抗匹配器30中包括一個匹配電容,在習知技術中,可以通過調整所述匹配電容,達到等離子體刻蝕系統的阻抗匹配。本方明的實施例中,所述阻抗匹配器30中的電容採用預先設定的電容值,並且在後續過程中,不改變所述阻抗匹配器30內的匹配電容的電容值,而是通過調整源電源10的頻率實現系統的阻抗匹配。
所述反應腔40作為進行等離子體刻蝕的刻蝕腔,所述反應腔內具有上下兩個極板,待刻蝕基片位於下極板上。所述阻抗匹配器30可以同時將所述源電源10和偏置電源20的電壓分別加到上下極板上,或者加到同一個極板上。
所述電壓-電流檢測器50與阻抗匹配器30的輸入端連接,用於檢測所述阻抗匹配器30的輸入端與源電源10連接的傳輸線上的電壓和電流信號,通過所述電壓和電流信號,可以獲得所述阻抗匹配器30輸入端的源電源10輸入的功率PI,所述電壓-電流檢測器50通過其內置的計算單元,將輸入的功率PI與源電源10的輸出功率Po相比,獲得所述阻抗匹配器30的輸入端的反射功率Pf,Pf=Po-PI,從而獲得所述阻抗匹配器輸入端的功率反射係數R= Pf/Po= (Po-PI)/Po;所述電壓-電流檢測器50通過其內置的計算單元,通過所述電壓和電流信號獲取阻抗匹配器的輸入端的阻抗Z,Z=電壓/電流。
所述頻率調整控制器60與源電源10連接,用於根據所述電壓-電流檢測器回饋的頻率反射係數R和阻抗Z,調整所述源電源10的頻率。
首先使所述源電源10和偏置電源20工作在連續功率模式下,並且在阻抗匹配器30內預設匹配電容的情況下,調整源電源的頻率,使所述源電源的阻抗與阻抗匹配器輸入端的阻抗匹配,獲取第一匹配頻率f0。所述偏置電源20的頻率由所述偏置電源20自動設定。所述連續功率模式下,所述源電源10和偏置電源20的輸出功率均為1000W。
由於所述源電源10決定所述反應腔40內的等離子體密度,所以所述反應腔40的阻抗對於源電源10的頻率改變十分敏感,通過調整所述源電源10的頻率可以較快的使所述等離子體刻蝕系統達到阻抗匹配;而所述偏置電源20影響等離子體的能量和方向,所述偏執電源20的頻率在一個較大的範圍內都可以使所述等離子體刻蝕系統的阻抗保持匹配,所以,本實施例中,由所述偏置電源20自動設定一個頻率,然後通過調整所述源電源10的頻率使整個等離子體刻蝕系統的阻抗達到匹配,獲得第一匹配頻率f0。並且,後續當所述偏置電源20切換到脈衝模式,導致系統阻抗發生變化後,也是通過源電源10的頻率調整實現阻抗的匹配。
然後,將所述偏置電源20的工作模式轉變為脈衝功率模式,所述脈衝功率模式的一個週期包括脈衝開啟狀態和脈衝關閉狀態,所述脈衝開啟狀態的功率與連續功率模式下的功率相同,所述脈衝關閉狀態的功率小於所述脈衝開啟狀態的功率。
本實施例中,所述源電源10依舊工作在連續功率模式下,並且所述源電源10的輸出功率依舊為1000W;所述偏置電源20的脈衝開啟狀態下的輸出功率與連續功率模式下的輸出功率相同,依舊為1000W,所以所述偏置電源20在連續功率模式轉變到脈衝開啟狀態時,系統的阻抗不發生變化,所述源電源10的在第一匹配頻率f0下,所述等離子體系統的阻抗依舊匹配。
但是,當所述偏置電源20從脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態的瞬間,由於所述偏置電源20的輸出功率發生變化,導致等離子體的狀態發生變化,從而導致反應腔40的阻抗發生變化,從而使整個等離子體刻蝕系統的阻抗不再匹配。阻抗不匹配會導致所述阻抗匹配器30的輸入端的功率反射係數增大,使得所述阻抗匹配器30輸入端接收到的功率會有部分反射回去,導致電源的供電效率下降。
請參考圖2,為史密斯(Smith)圓圖上,系統阻抗匹配點的位置示意圖。
當所述偏置電源20在脈衝開啟狀態下,所述系統的阻抗匹配點在A點,位於史密斯圓圖的圓心A點,此時,阻抗匹配器30的輸入端的功率反射係數為0;當所述偏置電源20從脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態,引起阻抗發生變化,使得所述匹配點偏離圓心A點,變到B點或者C點。需要通過調整所述源電源10的頻率,使所述匹配點在脈衝關閉的狀態下回到圓心A點,從而使阻抗匹配器30的輸入端的功率反射係數為0,提高所述等離子體刻蝕系統的電源供電效率。
由於偏置電源20的功率變化不會影響所述反應腔內的等離子體的密度,而會對所述反應腔40內的等離子體產生的鞘層厚度產生影響,使所述等離子體的鞘層厚度發生變化,從而導致所述反應腔內的兩個極板之間的電容發生變化,而所述電容變化影響的是反應腔阻抗的虛部,而對阻抗的實部基本沒有影響,所述阻抗包括實部和虛部,具體的,阻抗Z=Re (Z)+jIm(Z)。
所述AB連線或者AC連線與A點所在的水準的實軸之間的夾角為阻抗的相位角。
在所述偏置電源20從脈衝開啟模式,轉變為脈衝關閉模式的瞬間,阻抗發生變化,導致所述等離子體刻蝕系統的阻抗不再匹配,阻抗匹配器30的輸入段的輸入功率發生反射。所述電壓-電流檢測器50檢測到所述源電源10與阻抗匹配器30的輸入端的傳輸線上的電壓和電流信號,並且由此可以獲得所述阻抗匹配器30輸入端的功率反射係數R,以及所述阻抗匹配器的輸入阻抗Z;所述電壓-電流檢測器將上述功率反射係數R和阻抗值Z回饋給頻率調整控制器60,當功率反射係數R到達系統設定的粗調係數時,觸發所述頻率調整控制器60對源電源10的頻率進行調整,所述粗調係數可以根據產品的要求作設定,所述粗調係數可以為0.1~0.9,本實施力中所述粗調係數為0.25,即當所述功率反射係數大於0.25時,觸發所述頻率調整控制器60對所述源電源10的頻率進行調整。
所述頻率調整控制器60以電壓-電流檢測器50回饋的反射係數以及阻抗值為依據,以所述第一匹配頻率f0為基準頻率,調整源電源10的頻率,尋找偏置電源20在脈衝關閉狀態下的第二匹配頻率。
從史密斯原圖上可以看出,所述在所述等離子體刻蝕系統的阻抗不匹配的情況下,所述阻抗的相位角大於0。當所述相位角的正弦值大於0時,所述匹配點位於實軸的上方;當所述相位角的正弦值小於0時,所述匹配點位於實軸的下方。所述阻抗的相位角為θ,則所述相位角的正弦值Sin(θ)= Im(Z)/[Im(Z)2+Re(Z)2]1/2,所以所述電壓-電流檢測器50可以通過檢測獲得的阻抗值獲得所述阻抗的相位角的正弦值的正負。所述阻抗相位角的正弦值為正,即所述阻抗的虛部為正;所述阻抗的相位角的正弦值為負,即為所述阻抗的虛部為負。
當所述阻抗的相位角的正弦值為正數(阻抗的虛部為正),則所述頻率調整控制單元60使所述源電源10的頻率在第一匹配頻率f0的基礎上逐漸減小;當所述阻抗的相位角的正弦值為負數(阻抗的虛部為負),則所述頻率調整控制單元60使所述源電源10的頻率在第一匹配頻率f0的基礎上逐漸增大。
並且,所述頻率調整控制單元調整所述源電源10的頻率的過程中,所述源電源單次增大或降低的頻率的數值為一個頻率步進,而所述頻率步進的大小則根據功率反射係數的大小調整。
具體的,所述功率反射係數較大的情況下,可以選擇較大的頻率步進,例如,在所述功率反射係數大於0.25的情況下,所述頻率步進的數值可以是100KHz;並且隨著源電源10的頻率調整,所述功率反射係數會逐漸減小,所述頻率步進的數值也可以隨著功率反射係數的減小而減小。在一個實施例中,所述頻率步進的數值隨著功率反射係數的減小而等比例減小,例如所述功率發射係數減小1/2,則所述頻率步進也相應減小1/2。
所述頻率調整控制單元對源電源10的頻率進行一次調整之後,所述電壓-電流檢測器50同步的檢測調整源電源10的頻率調整後的阻抗匹配器輸入端的功率反射係數R和輸入阻抗Z,並即時回饋給頻率調整控制器,所述頻率調整控制器根據獲得的功率反射係數的大小,以及阻抗的相位角的正弦值即時調整源電源10頻率改變的頻率步進的數值,隨著所述功率反射係數越來越小,所述源電源10的頻率也越接近偏置電源20在脈衝關閉模式下的第二匹配頻率。最終當所述阻抗的相位角的正弦值為0時,停止對所述源電源10的頻率調整,此時所述阻抗匹配器30的輸入端的功率反射係數等於0,實現對所述等離子體刻蝕系統的阻抗匹配。
在本發明的其他實施例中,所述源電源10也可以與偏置電源20一起工作在脈衝功率模式下,此時所述源電源10的輸出功率範圍為200W~1000W。源電源10可以與偏置電源20的脈衝同步也可以不同步。由於所述源電源10的頻率改變對反應腔40內的等離子體的密度會產生改變,所以會對所述反應腔40的阻抗的實部也產生影響。後續採用本實施例中的方法對所述源電源10的頻率進行調整,也可以找到合適的頻率使所述阻抗的相位角的正弦值等於0,但是由於阻抗的實部也發生變化,此時阻抗匹配器30輸入端的功率反射係數依舊會大於0。在所述源電源10的脈衝開啟狀態與脈衝關閉你狀態下的輸出功率相差不大的情況下,經過頻率調整後使阻抗的相位角的正弦值等於0的情況下,所述反射係數可以小於系統設定的粗調係數,依舊可以滿足實際生產的需求;而如果所述源電源在脈衝開啟狀態的輸出功率與脈衝關閉狀態下的輸入功率之間的差值較大時,通過對源電源10的頻率調整也始終無法使所述阻抗匹配器30輸入端的功率反射係數小於系統設定的粗調係數。在一個實施例中,所述源電源10的脈衝開啟狀態的輸出功率為1000W,所述源電源10的脈衝關閉狀態的輸出功率大於200W。
綜上所述,本發明的實施例中,當所述偏置電源20從脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態,導致等離子體刻蝕系統的阻抗發生變化的情況下,通過對源電源10的頻率進行調整,找到所述偏置電源20在脈衝關閉模式下的匹配頻率。所述頻率調整控制器60以連續功率工作模式下的源電源10的第一匹配頻率作為基準頻率,根據阻抗匹配調整器30輸入端的阻抗的相位角的正弦值的正負判斷頻率調整的方向,若所述相位角的正弦值為正,則降低所述源電源10的頻率,若所述相位角的正弦值為負,則提高所述源電源10的頻率。通過所述阻抗相位角的正負確定頻率調整的方向,可以降低所述源電源10的頻率調整的掃頻範圍,提高頻率調整的效率。
並且,所述源電源10的頻率單次調整的大小為一個頻率步進,可以根據所述阻抗匹配器30輸入端的功率反射係數確定所述頻率步進的大小,所述頻率步進可以根據所述功率反射係數的減小為逐漸減小,以使所述阻抗的相位角的正弦值逐漸變為0,並且使所述反射係數可以逐漸接近於0,避免由於頻率改變過大而導致掃頻的精確度較低,而錯過所述第二匹配頻率,進一步提高所述等離子體刻蝕系統的阻抗匹配的效率,可以在偏置電源20在脈衝開啟和脈衝關閉模式下切換時迅速實現所述等離子體刻蝕系統的阻抗匹配,提高電源的供電效率。
雖然本發明披露如上,但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員,在不脫離本發明的精神和範圍內,均可作各種更動與修改,因此本發明的保護範圍應當以請求項所限定的範圍為准。
10‧‧‧電源
20‧‧‧偏執電源
30‧‧‧阻抗匹配器
40‧‧‧反映腔
50‧‧‧電壓-電流檢測器
60‧‧‧頻率調整控制器
圖1是本發明的實施例的等離子體刻蝕系統的示意圖; 圖2是本發明的實施例的等離子體系刻蝕系統的阻抗匹配點在史密斯圓圖上的示意圖。
10‧‧‧源電源
20‧‧‧偏執電源
30‧‧‧阻抗匹配器
40‧‧‧反映腔
50‧‧‧電壓-電流檢測器
60‧‧‧頻率調整控制器

Claims (15)

  1. 一種等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,包含: 提供等離子體刻蝕系統,所述等離子體刻蝕系統包括:阻抗匹配器,所述阻抗匹配器的輸入端與源電源和偏置電源電連接,所述阻抗匹配器的輸出端與反應腔電連接,所述阻抗匹配器和源電源的連接端與電壓-電流探測器的一端電連接,所述電壓-電流探測器另一端通過頻率調整控制單元與源電源連接; 源電源和偏置電源同時工作在連續功率模式下,調整源電源的頻率使所述源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配,獲得第一匹配頻率; 將所述偏置電源轉變為脈衝功率模式,所述脈衝功率模式包括脈衝開啟狀態和脈衝關閉狀態,所述脈衝開啟狀態的功率與連續功率模式下的功率相同,所述脈衝關閉狀態的功率小於所述脈衝開啟狀態的功率,將所述第一匹配頻率作為偏置電源脈衝開啟狀態下的源電源的基準頻率; 在所述偏置電源由脈衝開啟狀態轉變為脈衝關閉狀態時,以所述基準頻率為基準,增大或減小所述源電源的頻率使所述源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配,獲得源電源的第二匹配頻率。
  2. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中調整源電源的頻率的方法包括:所述電壓-電流探測器獲取源電源與阻抗匹配器連接短的輸入電流和電壓,通過所述電流和電壓資料得到阻抗匹配器輸入端的阻抗和功率反射係數,所述功率反射係數為反射功率和源電源輸出功率的比值;將所述阻抗匹配器的輸入端阻抗和功率反射係數回饋給頻率調整控制器;所述頻率調整控制器根據獲取的輸入阻抗值和功率反射係數調整源電源的頻率。
  3. 如請求項2所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述頻率調整控制單元通過阻抗匹配器的輸入端阻抗的相位角的正弦值控制源電源頻率調整的方向:若所述相位角的正弦值大於0,則降低源電源的頻率;若所述相位角的正弦值小於0,則增大源電源的頻率,當所述相位角的正弦值為0時,停止調頻,此時源電源的頻率第二匹配頻率。
  4. 如請求項3所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中調整源電源頻率的過程中,所述源電源單次降低或增大的頻率的數值為一個頻率步進,根據功率反射係數的大小調整頻率步進的數值。
  5. 如請求項4所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述功率反射係數越大,則頻率步進的數值越大。
  6. 如請求項5所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述功率反射係數大於0.25,所述頻率步進的數值為100KHz。
  7. 如請求項4所述的等離子刻蝕系統的體阻抗匹配方法,其中所述頻率步進的數值隨著功率反射係數的減小而減小。
  8. 如請求項7所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述頻率步進的數值隨著功率反射係數的減小等比例減小。
  9. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述偏置電源轉變為脈衝功率模式後,電壓-電流探測器得到的功率反射係數發生變化而觸發所述頻率調整控制單元對源電源的頻率調整。
  10. 如請求項9所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中觸發所述源電源進行頻率調整的功率反射係數大小範圍為0.1~0.9。
  11. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中源電源阻抗與匹配器輸入端阻抗匹配時,所述阻抗匹配器輸入端的功率反射係數為0。
  12. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述源電源和偏置電源共同工作在脈衝功率模式下。
  13. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述源電源在脈衝功率模式下的輸出功率的範圍為200W~1000W。
  14. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述偏置電源的頻率由偏置電源自動設定。
  15. 如請求項1所述的等離子體刻蝕系統的阻抗匹配方法,其中所述阻抗匹配器內設有阻抗匹配電容,所述阻抗匹配電容為預設值不發生變化。
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