用于處理基板的射頻功率傳輸調(diào)節(jié)制造技術(shù)

本文提供使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法。在一些實(shí)施例中，使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法包括以下步驟：在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室，在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到處理腔室，取得在第一時(shí)間周期期間提供的第一與第二脈沖RF功率波形所建立的第一反射功率，以及執(zhí)行第一負(fù)載均衡處理來調(diào)整第一脈沖RF功率波形的第一功率水平，以補(bǔ)償在第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，從而產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。

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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于處理基板的射頻功率傳輸調(diào)節(jié)
本公開的實(shí)施例一般涉及用于處理基板的RF功率傳輸方法。
技術(shù)介紹
在常規(guī)射頻(RF)等離子體處理中，諸如用于許多半導(dǎo)體器件制造階段期間；可經(jīng)由多個(gè)RF能量源將可以以連續(xù)或脈沖波模式產(chǎn)生的RF能量提供至基板處理腔室。由于RF能量源的阻抗與處理腔室內(nèi)形成的等離子體的阻抗之間的不匹配，故RF能量將反射回RF能量源，導(dǎo)致RF能量的低效利用和浪費(fèi)能量、對處理腔室或RF能量源的潛在損壞以及相對于基板處理的潛在不一致性/不可重復(fù)性問題。在使用雙電平脈沖的處理腔室中，可執(zhí)行負(fù)載均衡，以補(bǔ)償反射功率，以使得由RF能量源提供的正向功率增加，以補(bǔ)償所測量/估計(jì)的反射功率，從而產(chǎn)生所期望傳輸功率(即傳輸功率＝正向功率-反射功率)。然而，在具有產(chǎn)生至少一個(gè)連續(xù)波與至少一個(gè)脈沖波的兩個(gè)或更多個(gè)RF能量源的半導(dǎo)體處理腔室中，傳輸功率并不一致。具體而言，由于脈沖的“接通(on)”周期與“斷開(off)”周期之間的阻抗變化，連續(xù)波功率由其他能量源的脈沖所影響。因此，專利技術(shù)人已提供一種用于RF功率傳輸?shù)母牧挤椒ㄅc設(shè)備，以在使用至少一個(gè)連續(xù)波與至少一個(gè)脈沖波二者的系統(tǒng)中提供更一致的傳輸功率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本文提供一種使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法。在一些實(shí)施例中，使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法包括以下步驟：在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室，在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到處理腔室，取得在第一時(shí)間周期期間提供的第一與第二脈沖RF功率波形所建立的第一反射功率，以及執(zhí)行第一負(fù)載均衡處理，以調(diào)整第一脈沖RF功率波形的第一功率水平，以補(bǔ)償在第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，以產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。在一些實(shí)施例中，提供一種具有指令存儲(chǔ)其上的非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)造成執(zhí)行使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法。所執(zhí)行的方法可包括以下步驟：在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室，在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到處理腔室，取得在第一時(shí)間周期期間提供的第一與第二脈沖RF功率波形所建立的第一反射功率；以及執(zhí)行第一負(fù)載均衡處理，以調(diào)整第一脈沖RF功率波形的第一功率水平，以補(bǔ)償在第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，以產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。在一些實(shí)施例中，等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)可包括：第一RF生成器，經(jīng)配置以在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室，并在第二時(shí)間周期期間以第二功率水平提供第一脈沖RF功率波形；以及第二RF生成器，經(jīng)配置以在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到處理腔室，并在第二時(shí)間周期期間以第二功率水平提供第二脈沖RF功率波形，其中第一RF生成器進(jìn)一步經(jīng)配置以分別在第一與第二時(shí)間周期的每一者檢測基板處理系統(tǒng)中的反射功率，并執(zhí)行負(fù)載均衡處理，以調(diào)整第一脈沖RF功率波形的第一與第二功率水平，以補(bǔ)償所檢測的反射功率，以產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。本專利技術(shù)的其他與進(jìn)一步實(shí)施例將描述于后。附圖說明可通過參考在所附附圖中繪示的本公開的說明性實(shí)施例理解上文簡要概述且下文更詳細(xì)論述的本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)注意所附圖式僅描繪本專利技術(shù)的典型實(shí)施例，并且因此必應(yīng)被視為限定本專利技術(shù)的保護(hù)范圍，因?yàn)楸緦＠夹g(shù)可允許其他等效實(shí)施例。圖1繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器。圖2A-C繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的射頻信號的脈沖波形。圖3A-D繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的脈沖波形之間的相位差。圖4A-B繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的利用雙模式脈沖與連續(xù)波功率的負(fù)載均衡處理。圖5繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的利用模擬連續(xù)波功率結(jié)合偏壓脈沖功率的負(fù)載均衡處理。圖6繪示根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的用于提供更一致的RF功率傳輸?shù)呢?fù)載均衡處理的方法的流程圖。為促進(jìn)理解，以將盡可能使用相同的參考標(biāo)號來指定相同的元件。為清楚說明，附圖未按比例繪制并且可能被簡化以便清楚。預(yù)期一個(gè)實(shí)施例的元件和特征可有利地并入其他實(shí)施例，而無需進(jìn)一步詳述。具體實(shí)施方式本公開的實(shí)施例提供用于RF功率傳輸?shù)母倪M(jìn)方法與設(shè)備。特定言之，本公開的實(shí)施例在使用至少一個(gè)連續(xù)波或模擬連續(xù)波以及至少一個(gè)脈沖波二者的系統(tǒng)中提供更一致的傳輸功率。在一些實(shí)施例中，提供雙電平脈沖的RF生成器用于模擬連續(xù)波。使用雙電平脈沖，可利用合適的脈沖頻率與工作循環(huán)有利地設(shè)定高與低設(shè)定功率，以補(bǔ)償系統(tǒng)中的反射功率，同時(shí)傳輸一致的傳輸功率。更特定言之，可針對雙電平脈沖的高周期與低周期二者設(shè)定負(fù)載均衡模式，而設(shè)定功率可補(bǔ)償每一周期。因此，即使存在反射功率，總傳輸功率可以等同于設(shè)定功率。此外，當(dāng)高設(shè)定功率等于低設(shè)定功率時(shí)，傳輸功率可在高周期與低周期之間連續(xù)且穩(wěn)定。在一些實(shí)施例中，由提供模擬連續(xù)波的生成器產(chǎn)生的雙水平脈沖可與其他RF源的脈沖同步。本公開的實(shí)施例有利地提供一致的功率調(diào)節(jié)和改善的生產(chǎn)率，以及較佳的腔室對腔室匹配。圖1繪示可用于執(zhí)行本文所公開的創(chuàng)造性方法的等離子體反應(yīng)器。創(chuàng)造性方法可以在電容耦合的等離子體反應(yīng)器(例如，圖1所繪示)或任何其他合適的等離子體反應(yīng)器(例如電感耦合的等離子體反應(yīng)器)中執(zhí)行。然而，專利技術(shù)人已觀察到創(chuàng)造性方法能夠特別有利于在電容耦合的等離子體反應(yīng)器中，例如使用高偏壓功率(例如，約2000W或更多)與低源功率(例如，約500W或更少)，因?yàn)椴幌Ｍ某潆娦?yīng)可能在電容耦合的等離子體反應(yīng)器中比例如在電感耦合的等離子體處理腔室中更嚴(yán)重。在一些實(shí)施例中，專利技術(shù)人已發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造性方法在DC偏壓(VDC)、VRF、或等離子體鞘電壓中的至少一者是約1000V或高于約1000V的配置中提供特定益處。圖1的反應(yīng)器包括由圓柱形側(cè)壁102、地板103、及天花板104包圍的反應(yīng)器腔室100。天花板104可以是包括氣體歧管106的氣體分配噴淋頭，氣體歧管106覆蓋氣體分配板108，氣體分配板108具有通過氣體分配板108而形成的孔口109。氣體歧管106由具有氣體供應(yīng)入口111的歧管外殼110包圍。氣體分配噴淋頭(即天花板104)通過絕緣環(huán)112與圓柱形側(cè)壁102電絕緣。真空泵114(例如渦輪分子泵)抽空腔室100。氣體控制板120控制到氣體供應(yīng)入口111的不同處理氣體的各個(gè)流率。通過腔室的地板103支撐的工件支撐基座136可具有絕緣頂表面與內(nèi)部電極(晶片支撐電極138)。例如，內(nèi)部電極可用于將基板137夾持在支撐基座136的頂表面上。等離子體源功率從生成器140通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)142施加到天花板104(在本文中也稱為氣體分配噴淋頭)。天花板或氣體分配噴淋頭由導(dǎo)電材料形成，例如鋁，并因此用作天花板電極。生成器140可在VHF頻譜的高部中產(chǎn)生VHF功率，如在100到200MHz的范圍中。生成器140具有使在期望脈沖速率與工作循環(huán)產(chǎn)生的VHF功率脈動(dòng)的能力。為此目的，VHF源生成器140具有脈沖控制輸入140a，用于接收控制信號或定義脈沖速率和/或工作循環(huán)以及由RF生成器140產(chǎn)生的每一脈沖的相位的信號。從RF偏壓生成器144通過RF阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)146以及從RF偏壓生成器本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法，包含以下步驟：在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室；在所述第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到所述處理腔室；取得由在所述第一時(shí)間周期期間提供的所述第一與第二脈沖RF功率波形建立的第一反射功率；以及執(zhí)行第一負(fù)載均衡處理來調(diào)整所述第一脈沖RF功率波形的所述第一功率水平，以補(bǔ)償在所述第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，從而產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2015.10.05 US 62/237,367;2015.10.19 US 14/886,8911.一種使用脈沖射頻(RF)功率操作等離子體增強(qiáng)基板處理系統(tǒng)的方法，包含以下步驟：在第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第一脈沖RF功率波形提供到處理腔室；在所述第一時(shí)間周期期間以第一功率水平將第二脈沖RF功率波形提供到所述處理腔室；取得由在所述第一時(shí)間周期期間提供的所述第一與第二脈沖RF功率波形建立的第一反射功率；以及執(zhí)行第一負(fù)載均衡處理來調(diào)整所述第一脈沖RF功率波形的所述第一功率水平，以補(bǔ)償在所述第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，從而產(chǎn)生預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟：在第二時(shí)間周期期間以第二功率水平提供所述第一脈沖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；在所述第二時(shí)間周期期間以第二功率水平提供第二脈沖RF功率波形；取得由在所述第二時(shí)間周期期間提供的所述第一與第二脈沖RF功率波形建立的第二反射功率；以及執(zhí)行第二負(fù)載均衡處理來調(diào)整所述第一脈沖RF功率波形的所述第一功率水平，以補(bǔ)償在所述第一時(shí)間周期期間所取得的反射功率，從而產(chǎn)生所述預(yù)設(shè)功率水平的傳輸功率。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一脈沖RF功率波形為RF源信號。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二脈沖RF功率波形為RF偏壓信號。5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二脈沖RF功率的所述第二功率水平為零功率水平。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所執(zhí)行的所述第一與第二負(fù)載均衡處理針對所述第一脈沖RF功率波形分別調(diào)整所述第一與第二功率水平，以提供實(shí)質(zhì)上恒定的傳輸功率。7.如權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所取得的所述第一與第二反射功率為測量值。8.如權(quán)利要求2-6...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：川崎勝正，J·斐，S·秀吉，
申請(專利權(quán))人：應(yīng)用材料公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US