一种射频电源的功率传输方法技术

本公开提供了一种射频电源的功率传输方法，利用功率传输网络将所述射频电源的功率传输至反应腔室，以激励所述反应腔室内的工艺气体，其包括以下步骤：对所述功率传输网络进行第一调节；判断所述工艺气体是否点火成功；如果未点火成功，则继续进行所述第一调节；如果点火成功，实时对所述功率传输网络进行第二调节，对所述射频电源同时进行阻抗匹配和功率分配。

A Power Transfer Method for Radio Frequency Power Supply

The present disclosure provides a power transmission method of a radio frequency power supply, which uses a power transmission network to transmit the power of the radio frequency power supply to the reaction chamber to stimulate the process gas in the reaction chamber. It includes the following steps: first adjusting the power transmission network; judging whether the process gas ignited successfully; and continuing the process if the ignition was not successful. If the ignition is successful, the second adjustment of the power transmission network is made in real time, and the impedance matching and power distribution of the RF power supply are carried out simultaneously.

【技术实现步骤摘要】
一种射频电源的功率传输方法
本公开涉及半导体制造
，尤其是一种射频电源的功率传输方法。
技术介绍
电感耦合等离子体加工设备的射频电源功率是经功率传输网络分配至线圈，线圈用于激发工艺气体产生等离子体。功率传输网络用于匹配射频电源的输出阻抗，使射频电源发出的功率以最大效率传输给反应腔室。功率传输网络还用于线圈的电流分配比例进行调节，以达到目标分配比例。现有技术是利用功率传输网络直接并行执行阻抗匹配和电流分配。这种方式较为简单直接，但是其存在如下几个问题。首先，在阻抗匹配和电流分配时并未考虑点火的问题，因此其不一定能保证工艺气体成功点火。其次，即使其能使工艺气体成功点火，由于点火后反应腔室的气体成分和压力会发生较大变化，因此需要重新进行阻抗匹配和电流分配，影响阻抗匹配和电流分配的效率。最后，如果在阻抗匹配和电流分配的过程中工艺气体成功点火，功率传输网络中用于电流分配的可调电容很容易打火损坏，对器件的使用寿命有不利影响。
技术实现思路
本公开旨在至少部分地解决现有技术中存在的技术问题，提出了一种射频电源的功率传输方法。根据本公开的一个方面，提供了一种射频电源的功率传输方法，利用功率传输网络将所述射频电源的功率传输至反应腔室，以激励所述反应腔室内的工艺气体，其包括以下步骤：对所述功率传输网络进行第一调节；判断所述工艺气体是否点火成功；如果未点火成功，则继续进行所述第一调节；如果点火成功，实时对所述功率传输网络进行第二调节，对所述射频电源同时进行阻抗匹配和功率分配。在本公开的一些实施例中，所述功率传输网络包括：阻抗匹配子网络，所述阻抗匹配子网络包括：至少一个可调阻抗元件；所述第一调节包括：调节所述至少一个可调阻抗元件的阻抗值。在本公开的一些实施例中，所述功率传输网络连接多个激励元件；所述判断所述工艺气体是否点火成功包括：检测所述多个激励元件的参数值；判断所述参数值的瞬间变化量是否达到一阈值；如果达到所述阈值，则所述工艺气体点火成功；如果未达到所述阈值，则所述工艺气体未点火成功。在本公开的一些实施例中，所述功率传输网络包括：阻抗匹配子网络和功率分配子网络，所述阻抗匹配子网络和所述功率分配子网络均包括：至少一个可调阻抗元件；所述第二调节包括：对所述阻抗匹配子网络的至少一个可调阻抗元件以及所述功率分配子网络的至少一个可调阻抗元件同时进行调节。在本公开的一些实施例中，所述对所述阻抗匹配子网络的至少一个可调阻抗元件进行调节包括：检测所述功率传输网络的输入阻抗；判断所述输入阻抗与所述射频电源的输出阻抗是否匹配；如果匹配，继续进行所述检测；如果不匹配，计算所述至少一个可调阻抗元件的阻抗匹配值，由所述至少一个可调阻抗元件的当前阻抗值和所述阻抗匹配值计算阻抗值的调整量，根据所述调整量调节至少一个可调阻抗元件的阻抗值至阻抗匹配值，使所述输入阻抗与所述输出阻抗匹配。在本公开的一些实施例中，所述功率分配子网络连接多个激励元件；所述调节所述功率分配子网络的至少一个可调阻抗元件包括：检测多个激励元件的功率参数；判断所述多个激励元件的功率参数分配比例是否达到目标值；如果达到所述目标值，继续进行所述检测；如果未达到所述目标值，计算所述至少一个可调阻抗元件的阻抗目标值，由所述至少一个可调阻抗元件的当前阻抗值和所述阻抗目标值计算阻抗值的调整量，根据所述调整量调节至少一个可调阻抗元件的阻抗值至阻抗目标值，使多个激励元件的功率参数分配比例达到目标值。在本公开的一些实施例中，所述激励元件为线圈，所述功率参数为电流。在本公开的一些实施例中，所述激励元件为电容极板，所述功率参数为功率。附图说明通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1为本公开实施例电感耦合等离子半导体加工设备的结构示意图。图2为本公开实施例射频电源的功率传输方法使用的功率传输网络的结构示意图。图3为本公开实施例的射频电源的功率传输方法流程图。图4为图3所示方法中阻抗匹配子步骤和功率分配子步骤的流程图。图5为本公开另一实施例电容耦合等离子半导体加工设备的结构示意图。图6为图5所示半导体加工设备的功率传输网络的结构示意图。图7为本公开另一实施例的射频电源的功率传输方法流程图。图8为图7所示方法中阻抗匹配子步骤和功率分配子步骤的流程图。符号说明1-射频电源；11-输出阻抗；2-功率传输网络；21-输入端传感器；22-控制器；23-阻抗匹配及功率分配网络；231-第一输出端传感器；232-第二输出端传感器；233-阻抗匹配子网络；234-功率分配子网络；31-第一线圈；32-第二线圈；33-第一电容极板；34-第二电容极板；4-反应腔室；5-晶片；6-下电极；7-偏置射频电源；8-偏置匹配器；C1-第一可调电容；C2-第二可调电容；C3-第三可调电容；C4-第四可调电容；C5-固定电容；L-电感；M1-第一执行器；M2-第二执行器；M3-第三执行器；M4-第四执行器；V、V1、V2-电压值；I、I1、I2-电流值。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。本公开一实施例提供了一种射频电源的功率传输方法，适用于电感耦合等离子体(ICP)半导体加工设备。上述阻抗匹配及功率分配方法通过功率传输网络实现。如图1所示，该功率传输网络2一端连接射频电源1，另一端连接线圈，线圈设置于反应腔室，用于激发反应腔室内的工艺气体产生等离子体。反应腔室底部有下电极6，经偏置匹配器8连接偏置射频电源7。如图2所示，功率传输网络2包括：输入端传感器21、控制器22、执行器以及阻抗匹配及功率分配网络23。射频电源1的输出阻抗11为50Ω。阻抗匹配及功率分配网络23的输入端经输入端传感器21连接射频电源1，其第一输出端和第二输出端分别连接第一线圈31和第二线圈32。阻抗匹配及功率分配网络23包括：第一可调电容C1、第二可调电容C2组成的阻抗匹配子网络233、以及第三可调电容C3和第四可调电容C4组成的功率分配子网络234。这两个网络可以是两个分离的部件，也可以是集成的一体化部件。第一可调电容C1的一端和第二可调电容C2的一端作为阻抗匹配及功率分配子网络23的输入端，连接射频电源1。第一可调电容C1的另一端接地，第二可调电容C2的另一端连接并联的第一支路和第二支路。第一支路包括串联的第三可调电容C3、第一输出端传感器231和第一线圈31。第二支路包括串联的第四可调电容C4、第二输出端传感器232和第二线圈32。输入端传感器21用于测量阻抗匹配及功率分配网络23输入端的电压值V和电流值I。第一输出端传感器231用于检测第一线圈31的电压值V1和电流值I1，第二输出端传感器232用于检测第二线圈32的电压值V2和电流值I2。输入端传感器21以及第一、二输出端传感器均连接控制器22，以分别将电压值V和电流值I、电压值V1和电流值I1、电压值V2和电流值I2传输给控制器22。控制器22据此分别控制四个执行器的动作，第一执行器M1、第二执行器M2、第三执行器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频电源的功率传输方法，利用功率传输网络将所述射频电源的功率传输至反应腔室，以激励所述反应腔室内的工艺气体，其中，包括以下步骤：对所述功率传输网络进行第一调节；判断所述工艺气体是否点火成功；如果未点火成功，则继续进行所述第一调节；如果点火成功，实时对所述功率传输网络进行第二调节，对所述射频电源同时进行阻抗匹配和功率分配。

【技术特征摘要】
1.一种射频电源的功率传输方法，利用功率传输网络将所述射频电源的功率传输至反应腔室，以激励所述反应腔室内的工艺气体，其中，包括以下步骤：对所述功率传输网络进行第一调节；判断所述工艺气体是否点火成功；如果未点火成功，则继续进行所述第一调节；如果点火成功，实时对所述功率传输网络进行第二调节，对所述射频电源同时进行阻抗匹配和功率分配。2.如权利要求1所述的功率传输方法，其中，所述功率传输网络包括：阻抗匹配子网络，所述阻抗匹配子网络包括：至少一个可调阻抗元件；所述第一调节包括：调节所述至少一个可调阻抗元件的阻抗值。3.如权利要求1所述的功率传输方法，其中，所述功率传输网络连接多个激励元件；所述判断所述工艺气体是否点火成功包括：检测所述多个激励元件的参数值；判断所述参数值的瞬间变化量是否达到一阈值；如果达到所述阈值，则所述工艺气体点火成功；如果未达到所述阈值，则所述工艺气体未点火成功。4.如权利要求1所述的功率传输方法，其中，所述功率传输网络包括：阻抗匹配子网络和功率分配子网络，所述阻抗匹配子网络和所述功率分配子网络均包括：至少一个可调阻抗元件；所述第二调节包括：对所述阻抗匹配子网络的至少一个可调阻抗元件以及所述功率分配子网络的至少一个可调阻抗元件同时进行调节。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦刚，成晓阳，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11