自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室制造技术

本发明专利技术公开一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，其包含：处理室，其内腔底部设有阴极，其顶部上设有若干源线圈；源射频电源，其电路连接源线圈；偏置射频电源，其电路连接阴极；源射频电源和偏置射频电源可自动频率调谐，响应并匹配负载阻抗的变化；源射频电源与源线圈之间电路连接有匹配电路；偏置射频电源与阴极之间电路连接有匹配电路；匹配电路固定；处理室包含：检测负载阻抗的检测电路和电路连接检测电路的控制电路；源射频电源和偏置射频电源分别对应电路连接有控制电路。本发明专利技术中源射频电源和偏置射频电源具有自动频率调谐功能，通过扫频电调输入处理室的源射频电源和偏置射频电源，调谐速度快，调谐范围大。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，其包含：处理室，其内腔底部设有阴极，其顶部上设有若干源线圈；源射频电源，其电路连接源线圈；偏置射频电源，其电路连接阴极；源射频电源和偏置射频电源可自动频率调谐，响应并匹配负载阻抗的变化；源射频电源与源线圈之间电路连接有匹配电路；偏置射频电源与阴极之间电路连接有匹配电路；匹配电路固定；处理室包含：检测负载阻抗的检测电路和电路连接检测电路的控制电路；源射频电源和偏置射频电源分别对应电路连接有控制电路。本专利技术中源射频电源和偏置射频电源具有自动频率调谐功能，通过扫频电调输入处理室的源射频电源和偏置射频电源，调谐速度快，调谐范围大。【专利说明】自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室
本专利技术涉及一种半导体领域的晶圆处理设备，具体涉及一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室。
技术介绍
目前，电感稱合等离子体(ICP, inductively coupled plasma)处理室(processing chamber)应用于半导体晶圆加工中的穿孔娃蚀刻工艺(TSV)。现有技术的电感率禹合等离子处理室采用固定频率的射频电源(fixed frequency RF powers)和固定频率的低频电源(fixed frequency LF powers)。为了等离子体处理室负载阻抗匹配,现有技术中固定频率的射频电源或固定频率的低频电源都需要分别电路连接自动调谐的阻抗匹配电路(auto match)，并通过该自动可调的匹配电路继续调谐，满足向等离子体处理室提供射频或低频电源的要求。每路射频或低频电源所连接的自动可调的阻抗匹配电路中都包含有两个可变的真空电容器(variable vacuum capacitors),该可变的真空电容器连接步进电机，由步进电机对可变电容进行机械调谐，控制可变的真空电容器的电容值，从而对固定频率的射频电源和固定频率的低频电源进行调谐，使固定频率的射频电源和固定频率的低频电源匹配等离子体处理室负载阻抗(plasma chamber load impedance matching)。其缺点在于: 1、固定频率的射频电源和固定频率的低频电源采用阻抗匹配电路中需要设置有两个可变的真空电容器，结构复杂且成本较高； 2、采用步进电机机械调谐可变真空电容器的电容值，调谐速度慢，且调谐范围窄； 3、当电感稱合等离子处理室采用博世法(Boschprocess)进行晶圆处理时,典型博世法工艺中包含有上百个周期，每个周期中有二或三个短时步骤，需要快速变化处理室状态。然而现有技术里采用步进电机机械调谐可变真空电容器的电容值，其调谐速度慢，机械调谐的速度赶不上博世法所需要的处理室阻抗状态在每个周期二或三个短时工艺步骤的变化速度，处理室难以达到负载阻抗匹配； 4、由于采用步进电机机械调谐可变真空电容器的电容值，调谐速度慢，跟不上处理室负载阻抗变化使，射频电源的相位会产生反射功率，降低处理室工作效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，采用射频频率扫频调谐处理室的工作状态，调谐速度快，调谐范围大，匹配处理室快速的负载阻抗变化。为实现上述目的，本专利技术提供了一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，其包含: 处理室； 阴极，其设置于处理室内腔底部； 若干个源线圈，其设置于处理室顶部上； 源射频电源，其电路连接若干源线圈； 偏置射频电源，其电路连接阴极； 其特点是，上述的源射频电源和偏置射频电源采用具有自动频率调谐功能的射频电源； 上述的源射频电源与源线圈之间电路连接有匹配电路； 上述的偏置射频电源与阴极之间电路连接有匹配电路； 上述匹配电路是固定的，源射频电源和偏置射频电源响应并匹配负载阻抗的变化； 该等离子处理室还包含: 检测电路，其输入端电路连接处理室，检测处理室的负载阻抗； 控制电路，上述的源射频电源和偏置射频电源分别对应电路连接有控制电路，该控制电路电路连接检测电路的输出端。上述的源射频电源和偏置射频电源的频段范围为100千赫兹至100兆赫兹。上述的源射频电源和偏置射频电源的频段可采用400千赫兹、或2兆赫兹、或13.56兆赫兹、或27兆赫兹或、40兆赫兹、或60兆赫兹、或80兆赫兹、或100兆赫兹的射频频段。上述的匹配电路采用可开关的匹配电路。上述的可开关的匹配电路中设有射频继电器或可开关的射频发生器。上述的控制电路可分别设置在上述源射频电源和偏置射频电源各自电路连接的匹配电路中，也可以分别对应设置在该源射频电源和偏置射频电源中。 上述的检测电路分别设置在各自对应的源射频电源或偏置射频电源所电路连接的匹配电路中。一种多频的自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，其包含: 处理室； 阴极，其设置于处理室内腔底部； 若干个源线圈，其设置于处理室顶部上； 其特点是，其还包含若干个不同频段的源射频电源和若干个不同频段的偏置射频电源； 上述的源线圈电路连接有一个多频匹配电路，该多频匹配电路分别电路连接若干不同频段的源射频电源； 上述的阴极也电路连接有一个多频匹配电路，该多频匹配电路分别电路连接若干不同频段的偏置射频电源； 上述的多频匹配电路是固定的，若干个不同频段的源射频电源和若干个不同频段的偏置射频电源响应并匹配负载阻抗的变化； 该等离子处理室还包含: 检测电路，其输入端电路连接处理室，检测处理室的负载阻抗； 控制电路，若干个不同频段的源射频电源和若干个不同频段的偏置射频电源分别一一对应电路连接有控制电路，该控制电路电路连接检测电路的输出端。上述的源射频电源和偏置射频电源的频段范围为100千赫兹至100兆赫兹。上述的源射频电源和偏置射频电源的频段可采用400千赫兹、或2兆赫兹、或13.56兆赫兹、或27兆赫兹或、40兆赫兹、或60兆赫兹、或80兆赫兹、或100兆赫兹的射频频段。上述的多频匹配电路采用可开关的匹配电路。上述的可开关的多频匹配电路中设有射频继电器或可开关的射频发生器。上述的控制电路可分别设置在若干个不同频段的源射频电源和若干个不同频段的偏置射频电源各自所电路连接的多频匹配电路中，也可以分别一一对应设置在若干个不同频段的源射频电源和若干个不同频段的偏置射频电源中。上述的检测电路分别设置在各自对应的若干个不同频段的源射频电源或若干个不同频段的偏置射频电源所电路连接的多频匹配电路中。一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室的调谐方法， 其中自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室包含一个处理室，该处理室内腔底部设有一个阴极，处理室顶部设有若干源线圈，源线圈电路连接有可自动调谐的源射频电源，阴极电路连接有可自动调谐的偏置射频电源；源线圈与源射频电源之间电路连接有一个固定的匹配电路；阴极与偏置射频电源之间也电路连接有电路连接有一个固定的匹配电路；处理室电路连接有检测电路；源射频电源与偏置射频电源分别电路连接有控制电路；控制电路分别电路连接检测电路的输出端； 其特点是，上述自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室的调谐方法包含: 检测电路首先检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动频率调谐源和偏置射频电源的电感耦合等离子处理室，其包含：处理室（6）；阴极（7），其设置于处理室（6）内腔底部；若干个源线圈（5），其设置于处理室（6）顶部上；源射频电源（3），其电路连接若干所述的源线圈（5）；?偏置射频电源（2），其电路连接所述的阴极（7）；?其特征在于，所述的源射频电源（3）和偏置射频电源（2）采用具有自动频率调谐功能的射频电源；所述的源射频电源（3）与源线圈（5）之间电路连接有匹配电路（1）；所述的偏置射频电源（2）与阴极（7）之间电路连接有匹配电路（1）；所述匹配电路（1）是固定的，源射频电源（3）和偏置射频电源（2）响应并匹配负载阻抗的变化；该等离子处理室还包含：检测电路，其输入端电路连接处理室（6），检测处理室（6）的负载阻抗；控制电路，所述的源射频电源（3）和偏置射频电源（2）分别对应电路连接有控制电路，该控制电路电路连接检测电路的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟义，许颂临，倪图强，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：