用于处理基板的射频功率传输调节制造技术

本文提供使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法。在一些实施例中，使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法包括以下步骤：在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室，在第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到处理腔室，取得在第一时间周期期间提供的第一与第二脉冲RF功率波形所建立的第一反射功率，以及执行第一负载均衡处理来调整第一脉冲RF功率波形的第一功率水平，以补偿在第一时间周期期间所取得的反射功率，从而产生预设功率水平的传输功率。

Radio frequency power transmission regulation for processing substrates

A plasma enhanced substrate processing system using pulsed RF (RF) power is provided in this paper. In some embodiments, the method of using a pulsed radio frequency (RF) power operating plasma enhanced substrate processing system includes the following steps: the first pulse RF power waveform is supplied to the processing chamber at the first power level during the first time period, and the second pulse RF power wave is at the first power level between the first time period period. The shape is provided to the processing chamber to obtain the first reflection power established by the first and second pulse RF power waveforms provided during the first time period, and to perform the first load balance processing to adjust the first power level of the first pulse RF power waveform to compensate for the reflected power obtained during the first inter period period. The transmission power of the preset power level is generated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理基板的射频功率传输调节
本公开的实施例一般涉及用于处理基板的RF功率传输方法。
技术介绍
在常规射频(RF)等离子体处理中，诸如用于许多半导体器件制造阶段期间；可经由多个RF能量源将可以以连续或脉冲波模式产生的RF能量提供至基板处理腔室。由于RF能量源的阻抗与处理腔室内形成的等离子体的阻抗之间的不匹配，故RF能量将反射回RF能量源，导致RF能量的低效利用和浪费能量、对处理腔室或RF能量源的潜在损坏以及相对于基板处理的潜在不一致性/不可重复性问题。在使用双电平脉冲的处理腔室中，可执行负载均衡，以补偿反射功率，以使得由RF能量源提供的正向功率增加，以补偿所测量/估计的反射功率，从而产生所期望传输功率(即传输功率＝正向功率-反射功率)。然而，在具有产生至少一个连续波与至少一个脉冲波的两个或更多个RF能量源的半导体处理腔室中，传输功率并不一致。具体而言，由于脉冲的“接通(on)”周期与“断开(off)”周期之间的阻抗变化，连续波功率由其他能量源的脉冲所影响。因此，专利技术人已提供一种用于RF功率传输的改良方法与设备，以在使用至少一个连续波与至少一个脉冲波二者的系统中提供更一致的传输功率。
技术实现思路
本文提供一种使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法。在一些实施例中，使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法包括以下步骤：在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室，在第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到处理腔室，取得在第一时间周期期间提供的第一与第二脉冲RF功率波形所建立的第一反射功率，以及执行第一负载均衡处理，以调整第一脉冲RF功率波形的第一功率水平，以补偿在第一时间周期期间所取得的反射功率，以产生预设功率水平的传输功率。在一些实施例中，提供一种具有指令存储其上的非瞬时计算机可读取介质，当执行指令时造成执行使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法。所执行的方法可包括以下步骤：在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室，在第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到处理腔室，取得在第一时间周期期间提供的第一与第二脉冲RF功率波形所建立的第一反射功率；以及执行第一负载均衡处理，以调整第一脉冲RF功率波形的第一功率水平，以补偿在第一时间周期期间所取得的反射功率，以产生预设功率水平的传输功率。在一些实施例中，等离子体增强基板处理系统可包括：第一RF生成器，经配置以在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室，并在第二时间周期期间以第二功率水平提供第一脉冲RF功率波形；以及第二RF生成器，经配置以在第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到处理腔室，并在第二时间周期期间以第二功率水平提供第二脉冲RF功率波形，其中第一RF生成器进一步经配置以分别在第一与第二时间周期的每一者检测基板处理系统中的反射功率，并执行负载均衡处理，以调整第一脉冲RF功率波形的第一与第二功率水平，以补偿所检测的反射功率，以产生预设功率水平的传输功率。本专利技术的其他与进一步实施例将描述于后。附图说明可通过参考在所附附图中绘示的本公开的说明性实施例理解上文简要概述且下文更详细论述的本公开的实施例。然而，应注意所附图式仅描绘本专利技术的典型实施例，并且因此必应被视为限定本专利技术的保护范围，因为本专利技术可允许其他等效实施例。图1绘示根据本公开的一些实施例的等离子体反应器。图2A-C绘示根据本公开的一些实施例的射频信号的脉冲波形。图3A-D绘示根据本公开的一些实施例的脉冲波形之间的相位差。图4A-B绘示根据本公开的一些实施例的利用双模式脉冲与连续波功率的负载均衡处理。图5绘示根据本公开的一些实施例的利用模拟连续波功率结合偏压脉冲功率的负载均衡处理。图6绘示根据本公开的一些实施例的用于提供更一致的RF功率传输的负载均衡处理的方法的流程图。为促进理解，以将尽可能使用相同的参考标号来指定相同的元件。为清楚说明，附图未按比例绘制并且可能被简化以便清楚。预期一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例，而无需进一步详述。具体实施方式本公开的实施例提供用于RF功率传输的改进方法与设备。特定言之，本公开的实施例在使用至少一个连续波或模拟连续波以及至少一个脉冲波二者的系统中提供更一致的传输功率。在一些实施例中，提供双电平脉冲的RF生成器用于模拟连续波。使用双电平脉冲，可利用合适的脉冲频率与工作循环有利地设定高与低设定功率，以补偿系统中的反射功率，同时传输一致的传输功率。更特定言之，可针对双电平脉冲的高周期与低周期二者设定负载均衡模式，而设定功率可补偿每一周期。因此，即使存在反射功率，总传输功率可以等同于设定功率。此外，当高设定功率等于低设定功率时，传输功率可在高周期与低周期之间连续且稳定。在一些实施例中，由提供模拟连续波的生成器产生的双水平脉冲可与其他RF源的脉冲同步。本公开的实施例有利地提供一致的功率调节和改善的生产率，以及较佳的腔室对腔室匹配。图1绘示可用于执行本文所公开的创造性方法的等离子体反应器。创造性方法可以在电容耦合的等离子体反应器(例如，图1所绘示)或任何其他合适的等离子体反应器(例如电感耦合的等离子体反应器)中执行。然而，专利技术人已观察到创造性方法能够特别有利于在电容耦合的等离子体反应器中，例如使用高偏压功率(例如，约2000W或更多)与低源功率(例如，约500W或更少)，因为不希望的充电效应可能在电容耦合的等离子体反应器中比例如在电感耦合的等离子体处理腔室中更严重。在一些实施例中，专利技术人已发现创造性方法在DC偏压(VDC)、VRF、或等离子体鞘电压中的至少一者是约1000V或高于约1000V的配置中提供特定益处。图1的反应器包括由圆柱形侧壁102、地板103、及天花板104包围的反应器腔室100。天花板104可以是包括气体歧管106的气体分配喷淋头，气体歧管106覆盖气体分配板108，气体分配板108具有通过气体分配板108而形成的孔口109。气体歧管106由具有气体供应入口111的歧管外壳110包围。气体分配喷淋头(即天花板104)通过绝缘环112与圆柱形侧壁102电绝缘。真空泵114(例如涡轮分子泵)抽空腔室100。气体控制板120控制到气体供应入口111的不同处理气体的各个流率。通过腔室的地板103支撑的工件支撑基座136可具有绝缘顶表面与内部电极(晶片支撑电极138)。例如，内部电极可用于将基板137夹持在支撑基座136的顶表面上。等离子体源功率从生成器140通过阻抗匹配网络142施加到天花板104(在本文中也称为气体分配喷淋头)。天花板或气体分配喷淋头由导电材料形成，例如铝，并因此用作天花板电极。生成器140可在VHF频谱的高部中产生VHF功率，如在100到200MHz的范围中。生成器140具有使在期望脉冲速率与工作循环产生的VHF功率脉动的能力。为此目的，VHF源生成器140具有脉冲控制输入140a，用于接收控制信号或定义脉冲速率和/或工作循环以及由RF生成器140产生的每一脉冲的相位的信号。从RF偏压生成器144通过RF阻抗匹配网络146以及从RF偏压生成器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法，包含以下步骤：在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室；在所述第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到所述处理腔室；取得由在所述第一时间周期期间提供的所述第一与第二脉冲RF功率波形建立的第一反射功率；以及执行第一负载均衡处理来调整所述第一脉冲RF功率波形的所述第一功率水平，以补偿在所述第一时间周期期间所取得的反射功率，从而产生预设功率水平的传输功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 US 62/237,367;2015.10.19 US 14/886,8911.一种使用脉冲射频(RF)功率操作等离子体增强基板处理系统的方法，包含以下步骤：在第一时间周期期间以第一功率水平将第一脉冲RF功率波形提供到处理腔室；在所述第一时间周期期间以第一功率水平将第二脉冲RF功率波形提供到所述处理腔室；取得由在所述第一时间周期期间提供的所述第一与第二脉冲RF功率波形建立的第一反射功率；以及执行第一负载均衡处理来调整所述第一脉冲RF功率波形的所述第一功率水平，以补偿在所述第一时间周期期间所取得的反射功率，从而产生预设功率水平的传输功率。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：在第二时间周期期间以第二功率水平提供所述第一脉冲RF功率波形，其中所述第二功率水平基本上等同于所述第一功率水平；在所述第二时间周期期间以第二功率水平提供第二脉冲RF功率波形；取得由在所述第二时间周期期间提供的所述第一与第二脉冲RF功率波形建立的第二反射功率；以及执行第二负载均衡处理来调整所述第一脉冲RF功率波形的所述第一功率水平，以补偿在所述第一时间周期期间所取得的反射功率，从而产生所述预设功率水平的传输功率。3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一脉冲RF功率波形为RF源信号。4.如权利要求2所述的方法，其中所述第二脉冲RF功率波形为RF偏压信号。5.如权利要求2所述的方法，其中所述第二脉冲RF功率的所述第二功率水平为零功率水平。6.如权利要求2所述的方法，其中所执行的所述第一与第二负载均衡处理针对所述第一脉冲RF功率波形分别调整所述第一与第二功率水平，以提供实质上恒定的传输功率。7.如权利要求2-6中任一项所述的方法，其中所取得的所述第一与第二反射功率为测量值。8.如权利要求2-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎胜正，J·斐，S·秀吉，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US