用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置，具體公開(kāi)了用于在多頻率等離子體處理室中處理襯底的方法和裝置?；鶚ORF信號(hào)在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖。在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)，非基極RF發(fā)生器中的每一個(gè)響應(yīng)于控制信號(hào)前攝地（proactively）在第一預(yù)定義功率電平和第二預(yù)定義功率電平之間切換。替代地或另外地，在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)，非基極RF發(fā)生器中的每一個(gè)響應(yīng)于控制信號(hào)前攝地在第一預(yù)定義RF頻率和第二預(yù)定義RF頻率之間切換。本發(fā)明公開(kāi)了用于在生產(chǎn)時(shí)間之前為非基極RF信號(hào)確定第一和第二預(yù)定義功率電平和/或第一和第二預(yù)定義RF頻率的技術(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置
相關(guān)申請(qǐng)
[0001 ] 本申請(qǐng)權(quán)利要求與2012年2月22日提交的名稱(chēng)為“FREQUENCY ENHANCEDIMPEDANCE DEPENDENT POWER CONTROL FOR MULT 1-FREQUENCY RF PULSING”、代理人案卷號(hào)為P2301P/LMRX-P222P1、申請(qǐng)?zhí)枮?1/602,040的共同受讓的專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)，并與2012年2 月 22 日提交的名稱(chēng)為 “METHODS AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZING RF PULSES IN APLASMA PROCESSING SYSTEM”、代理人案卷號(hào)為 P2296P/LMRX-P221P1、申請(qǐng)?zhí)枮?61/602，401的共同受讓的專(zhuān)利申請(qǐng)相關(guān)，所有上述申請(qǐng)作為參考并入此處。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請(qǐng)涉及等離子體處理系統(tǒng)，尤其是涉及用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]等離子體處理長(zhǎng)久以來(lái)被用于處理襯底(例如，晶片或平板或其它襯底)以產(chǎn)生電子器件(例如，集成電路或平板顯示器)。在等離子體處理中，襯底被置于等離子體處理室中，等離子體處理室采用一或多個(gè)電極來(lái)激發(fā)源氣體(其可以是蝕刻劑源氣體或沉積源氣體)以形成用于處理襯底的等離子體。電極可由RF信號(hào)激發(fā)，該RF信號(hào)例如由RF發(fā)生器提供。
[0004]在一些等離子體處理系統(tǒng)中，多個(gè)RF信號(hào)(其中一些可具有相同或不同的RF頻率)可被提供給襯底承載電極(本文也稱(chēng)為下電極或卡盤(pán))以生成等離子體，同時(shí)上電極被接地。在電容耦合等離子體處理系統(tǒng)中，例如，一或多個(gè)RF信號(hào)可被提供給下電極，而上電極被接地。
[0005]在一些應(yīng)用中，可施加多個(gè)RF信號(hào)脈沖。針對(duì)任意給定的RF信號(hào)，RF脈沖施加包括在可與RF頻率不同(且通常慢于RF頻率)的脈沖頻率將該RF信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉(或者在高功率電平和低功率電平之間交替，因?yàn)槊}沖施加并不總是需要功率被關(guān)閉)。一般而言，以往RF脈沖施加被執(zhí)行以改善某些處理結(jié)果(比如改善均勻性或減少蝕刻相關(guān)的損害)。
[0006]各個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加可以是不同步的或者是同步的。就同步脈沖施加而言，例如，如果兩個(gè)信號(hào)RFl和RF2是同步的，則有針對(duì)每個(gè)信號(hào)RF2的有源脈沖的信號(hào)RFl的有源脈沖。兩個(gè)RF信號(hào)的脈沖可以是同相的，或者一個(gè)RF脈沖的上升沿可落后于另一個(gè)RF脈沖的上升沿，或者一個(gè)RF脈沖的下降沿可落后于另一個(gè)RF脈沖的下降沿，或者RF脈沖可以是異相的。
[0007]如果各個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加沒(méi)有被很好地控制，則會(huì)有如下風(fēng)險(xiǎn):在一或多個(gè)RF信號(hào)從低到高(反之亦然)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中可發(fā)生導(dǎo)致等離子體微擾的RF功率不穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谝换蚨鄠€(gè)RF信號(hào)的這樣的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，處理室中的等離子體條件改變了。這種改變可被會(huì)試圖補(bǔ)償檢測(cè)到的等離子體條件改變的匹配網(wǎng)絡(luò)和/或其它RF發(fā)生器檢測(cè)到。這種補(bǔ)償?shù)姆磻?yīng)性本性(reactive nature)意味著在等離子體條件改變檢測(cè)和成功補(bǔ)償之間的期間，存在導(dǎo)致等離子體不穩(wěn)定的RF功率微擾。
[0008]圖1示出了這種RF功率微擾的一個(gè)示例，其會(huì)導(dǎo)致脈沖RF信號(hào)之一的轉(zhuǎn)變過(guò)程中的等離子體不穩(wěn)定。在圖1的示例中，2MHz RF信號(hào)以IOOHz以50%的占空比在2500W和Off之間產(chǎn)生脈沖。出于說(shuō)明的目的，假定60MHz RF信號(hào)在連續(xù)波形(CW)模式下運(yùn)行，不產(chǎn)生脈沖。隨著2MHz RF信號(hào)從低狀態(tài)102轉(zhuǎn)變到高狀態(tài)104，響應(yīng)于所提供的功率改變，室內(nèi)的等離子體條件改變。當(dāng)檢測(cè)到這種等離子體條件改變時(shí)，60MHz RF信號(hào)示出為補(bǔ)償(通過(guò)60MHz RF電源或匹配網(wǎng)絡(luò)中的補(bǔ)償電路)檢測(cè)到的等離子體條件改變。
[0009]然而，這是反應(yīng)性響應(yīng)且依賴(lài)于首先檢測(cè)2MHz脈沖RF信號(hào)(如前所述，其以IOOHz的脈沖頻率施加脈沖)從低到高的轉(zhuǎn)變所引起的等離子體條件改變。延遲以及隨后的響應(yīng)導(dǎo)致由參考數(shù)字106示出的RF功率電平微擾，參考數(shù)字106示出了在從低到高的2MHz轉(zhuǎn)變之后60MHz RF信號(hào)的功率電平中的短暫下降。在從高(110)到低(112)的2MHz RF轉(zhuǎn)變之后，因60MHz RF信號(hào)的延遲響應(yīng)而來(lái)的60MHz RF信號(hào)中的RF功率電平微擾的另一例子由參考數(shù)字108示出。其它RF功率微擾在圖1中由例如參考數(shù)字114和116示出。由圖1可知，這些RF功率微擾可在正方向上或者在負(fù)方向上且可具有不同的強(qiáng)度。這樣的微擾導(dǎo)致不穩(wěn)定的和/或難于控制的等離子體事件，影響處理結(jié)果和/或器件良率。
[0010]此外，在高密度、高性能器件的制造中，現(xiàn)代等離子體處理強(qiáng)加了嚴(yán)格的處理結(jié)果要求。用傳統(tǒng)的恒定波形RF信號(hào)或者用傳統(tǒng)的RF脈沖施加方法，不能到達(dá)一些工藝窗或者這些工藝窗非常窄。
[0011]各個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加的操縱和進(jìn)一步控制以改善等離子體穩(wěn)定性和/或以提供額外的工藝控制鈕在本發(fā)明的實(shí)施方式的多個(gè)目的之中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種用于在具有至少一個(gè)電極的等離子體處理室中處理襯底的方法。所述等離子體處理室具有被耦合來(lái)為所述電極提供多個(gè)RF信號(hào)的多個(gè)RF電源。該方法包括使基極RF脈沖信號(hào)在第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號(hào)代表所述多個(gè)RF信號(hào)中具有所述多個(gè)RF信號(hào)的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號(hào)，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號(hào)的RF頻率。
[0013]該方法還包括將控制信號(hào)至少發(fā)送給所述多個(gè)RF電源的子集，其中在處理所述襯底時(shí)，所述控制信號(hào)以不需要對(duì)由于所述基極脈沖信號(hào)的所述施加脈沖而來(lái)的一或多個(gè)室參數(shù)的改變進(jìn)行感測(cè)的方式前攝地產(chǎn)生。
[0014]該方法包括響應(yīng)于所述控制信號(hào)，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，使多個(gè)所述RF電源的所述子集中的每一個(gè)施加脈沖。
[0015]下面在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】部分中，且結(jié)合附圖，會(huì)對(duì)本發(fā)明的這些及其它特征進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]在附圖中，以實(shí)施例的方式而非以限制的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，且其中類(lèi)似的參考數(shù)字指代類(lèi)似的元件，其中:
[0017]圖1示出了這樣的RF功率微擾的示例，其可在脈沖RF信號(hào)之一的轉(zhuǎn)變過(guò)程中導(dǎo)致等離子體不穩(wěn)定。
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有等離子體處理室且被配置用于各個(gè)RF信號(hào)脈沖施加狀態(tài)的功率電平控制的簡(jiǎn)化的電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
[0019]圖3示出了兩個(gè)RF信號(hào)的相對(duì)于時(shí)間的輸出功率以說(shuō)明在各個(gè)RF信號(hào)之間前攝地(proactively)同步脈沖施加的效果的圖形。
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的情形，其中60MHz RF信號(hào)具有其適配于2MHz RF信號(hào)的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0021]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中60MHz RF信號(hào)具有其適配于2MHz RF信號(hào)的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0022]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中27MHz RF信號(hào)和60MHz RF信號(hào)具有其適配于2MHz RF信號(hào)的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0023]圖7示出了說(shuō)明如下事實(shí)的概念圖的樣張:在某些條件下，非基極RF發(fā)生器不能在所需功率設(shè)定點(diǎn)輸出RF功率。
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于學(xué)習(xí)當(dāng)基極RF發(fā)生器施加脈沖時(shí)用于非基極RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧的RF頻率的方法。
[0025]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于當(dāng)?shù)入x子體室提供有脈沖基極RF信號(hào)和至少一個(gè)非基極RF信號(hào)時(shí)將最佳RF功率輸送給等離子體室中的等離子體負(fù)載的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的如附圖中所示的一些實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被陳述以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。但顯而易見(jiàn)的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)不會(huì)被詳細(xì)描述以避免不必要地模糊本發(fā)明。
[0027]下面將描述各種實(shí)施方式，包括方法和技術(shù)。應(yīng)當(dāng)牢記的是，本發(fā)明還可涵蓋包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制造物件，在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)用于實(shí)施本發(fā)明技術(shù)的計(jì)算機(jī)可讀指令。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀代碼的例如半導(dǎo)體的、磁的、光磁的、光的或者其它形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還可涵蓋用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置。這樣的裝置可包括專(zhuān)用和/或可編程的電路以執(zhí)行關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的任務(wù)。這樣的裝置的實(shí)施例包括通用計(jì)算機(jī)和/或適當(dāng)編程后的專(zhuān)用計(jì)算設(shè)備且可包括計(jì)算機(jī)/計(jì)算設(shè)備和適用于關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的各種任務(wù)的專(zhuān)用/可編程電路的組合。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于通過(guò)前攝地設(shè)置一或多個(gè)較高頻率RF信號(hào)的RF功率電平以及前攝地控制脈沖施加以最小化處理過(guò)程中的RF功率微擾來(lái)控制等離子體處理的方法和裝置。較高頻率RF信號(hào)的功率電平被確定并接著響應(yīng)于基極脈沖RF信號(hào)被分別設(shè)置。換句話(huà)說(shuō)，較高頻率RF信號(hào)的功率電平被確定并接著被分別設(shè)置以用于基極脈沖RF信號(hào)的高脈沖以及用于基極脈沖RF信號(hào)的低脈沖。
[0029]如本文所采用的術(shù)語(yǔ)，基極脈沖RF信號(hào)代表施加脈沖的最低頻率RF信號(hào)。例如，如果下電極被提供三個(gè)RF信號(hào)(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz RF信號(hào)施加脈沖，則2MHzRF信號(hào)代表基極脈沖RF信號(hào)，因?yàn)樗鞘┘用}沖的最低頻率RF信號(hào)。作為另一示例，如果等離子體處理室被提供三個(gè)RF信號(hào)給其下電極(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz RF信號(hào)以連續(xù)波形(即，非脈沖模式)運(yùn)行而27MHz RF信號(hào)和60MHz RF信號(hào)施加脈沖，則27MHz RF信號(hào)代表基極脈沖RF信號(hào)。
[0030]為了闡明術(shù)語(yǔ)，基極脈沖RF信號(hào)可以與主RF信號(hào)相同或不同，主RF信號(hào)代表獨(dú)立施加脈沖的RF信號(hào)。當(dāng)多個(gè)RF電源施加脈沖時(shí)，所述RF電源中的一者可被指定為主RF電源并獨(dú)立使其主RF信號(hào)脈沖。主RF電源可發(fā)出控制信號(hào)給其它RF電源以使施加脈沖同步。不要求主RF信號(hào)是最低頻率的RF信號(hào)。因此，27MHz脈沖RF信號(hào)可作為2MHz脈沖RF信號(hào)的主RF信號(hào)，反之亦可。但是，本文所使用的術(shù)語(yǔ)基極脈沖RF信號(hào)是施加脈沖的最低頻率RF信號(hào)。在這點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意的是，使用主RF電源在RF電源之間同步脈沖施加只是使施加脈沖同步的一種方法。例如可采用外部電路來(lái)同步所有RF電源之間的脈沖施加。[0031 ] 在一或多種實(shí)施方式中，當(dāng)基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)，其它脈沖RF信號(hào)中的每一個(gè)在其與基極脈沖RF信號(hào)的脈沖施加狀態(tài)同步的第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平之間前攝地交替。第一預(yù)設(shè)功率電平代表其它脈沖RF信號(hào)的為基極RF信號(hào)的高脈沖確立的功率電平。第二預(yù)設(shè)功率電平代表其它脈沖RF信號(hào)的為基極RF信號(hào)的低脈沖確立的功率電平。
[0032]例如，假定等離子體處理室被提供三個(gè)RF信號(hào)給其下電極(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz和27MHz RF信號(hào)二者均以IOOHz施加脈沖。2MHz基極脈沖RF信號(hào)會(huì)以IOOHz在2MHz高功率電平和2MHz低功率電平之間施加脈沖。27MHz RF信號(hào)響應(yīng)于來(lái)自主RF電源或外部同步控制電路的控制信號(hào)會(huì)前攝地在第一預(yù)設(shè)功率電平(其響應(yīng)于2MHz高功率電平而發(fā)生)和第二預(yù)設(shè)功率電平(其響應(yīng)于2MHz低功率電平而發(fā)生)之間交替。
[0033]非基極脈沖RF信號(hào)(比如前述實(shí)施例中的27MHz RF信號(hào))的預(yù)設(shè)功率電平被確定和/或確立以達(dá)到某些希望的處理結(jié)果。進(jìn)一步地，非基極脈沖RF信號(hào)的第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平中的每一者均獨(dú)立地針對(duì)基極脈沖RF信號(hào)的每一個(gè)脈沖施加狀態(tài)進(jìn)行確立。如此，它們獨(dú)立地針對(duì)存在于基極RF信號(hào)(比如前述實(shí)施例中的2MHz RF信號(hào))的高狀態(tài)和基極RF信號(hào)的低狀態(tài)期間的等離子體條件進(jìn)行確定和/或確立。一旦這些預(yù)設(shè)功率電平針對(duì)非基極RF信號(hào)被確立(例如，在配方形成過(guò)程中)，則當(dāng)基極脈沖RF信號(hào)在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時(shí)，非基極RF信號(hào)響應(yīng)于來(lái)自主RF電源或來(lái)自外部同步控制電路的控制信號(hào)會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中(例如，在襯底處理過(guò)程中)在第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平之間交替。這種情況的另一種表述方式是非基極脈沖RF信號(hào)響應(yīng)不僅依賴(lài)于基極RF信號(hào)施加脈沖的事實(shí)而且依賴(lài)于基極RF信號(hào)的狀態(tài)(高或低)。
[0034]在一或多種實(shí)施方式中，前攝響應(yīng)被用于優(yōu)化脈沖施加過(guò)程中RF功率的不穩(wěn)定。本文所采用的術(shù)語(yǔ)前攝或前攝響應(yīng)是指RF信號(hào)的補(bǔ)償和/或脈沖施加被前攝地執(zhí)行而不是反應(yīng)性地執(zhí)行。如前面所討論的，反應(yīng)性響應(yīng)在匹配網(wǎng)絡(luò)或與RF信號(hào)相關(guān)聯(lián)的RF電源檢測(cè)到室中的等離子體條件(舉例來(lái)說(shuō)，比如等離子體阻抗)因其它RF信號(hào)中的一者的脈沖施加而改變時(shí)發(fā)生。在反應(yīng)性響應(yīng)模式中，在這樣的檢測(cè)發(fā)生之后，該匹配網(wǎng)絡(luò)或該RF電源作出響應(yīng)以補(bǔ)償檢測(cè)到的等離子體條件改變。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，在反應(yīng)性響應(yīng)模式中，匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源只在檢測(cè)作出之后進(jìn)行響應(yīng)。
[0035]相較而言，在前攝響應(yīng)模式中，其它RF信號(hào)的匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源的響應(yīng)通過(guò)控制信號(hào)被前攝地開(kāi)始而不需要等待檢測(cè)。例如，外部控制電路和/或處理器和/或計(jì)算機(jī)可前攝地發(fā)送控制信號(hào)以指令匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源基于其對(duì)其它RF信號(hào)中的一或多個(gè)的脈沖施加行為/時(shí)序的知識(shí)進(jìn)行響應(yīng)。這種控制信號(hào)和響應(yīng)的發(fā)生不需要等待對(duì)脈沖相關(guān)的等離子體條件改變的檢測(cè)發(fā)生。作為另一實(shí)施例，用于脈沖RF信號(hào)中的一者的RF發(fā)生器可與其它RF發(fā)生器通信以提供控制信號(hào)從而由其它RF發(fā)生器開(kāi)始響應(yīng)。在這種情況下，發(fā)出控制信號(hào)的RF發(fā)生器會(huì)作為主RF發(fā)生器，而其它RF發(fā)生器作為從RF發(fā)生器。代替響應(yīng)于對(duì)等離子體條件改變的檢測(cè)，主RF發(fā)生器前攝地發(fā)出控制信號(hào)給其從RF發(fā)生器。
[0036]通過(guò)前攝地控制匹配網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)和/或其它RF發(fā)生器的響應(yīng)，因脈沖施加而來(lái)的RF功率不穩(wěn)定和/或等離子體微擾在持續(xù)時(shí)間上和/或在強(qiáng)度上被縮減。以這種方式，功率微擾被減少且等離子體穩(wěn)定性得以增強(qiáng)。
[0037]參考附圖以及下面的討論，可更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0038]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有等離子體處理室204的簡(jiǎn)化的電容耦合等離子體處理系統(tǒng)202。雖然典型的等離子體處理系統(tǒng)可具有多個(gè)室，但為了闡述的目的只示出了一個(gè)室。此外還省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它細(xì)節(jié)，比如機(jī)器傳送臂、儲(chǔ)存盒、氣體供應(yīng)，等等。
[0039]在圖2的實(shí)施例中，上電極206被接地,而代表襯底架(substrate holder)或卡盤(pán)的下電極208通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)230被提供分別來(lái)自三個(gè)RF電源220、222和224的三個(gè)RF信號(hào)(2MHz，27MHz和60MHz)。雖然示出了三個(gè)RF信號(hào)和三個(gè)RF電源，但下電極208可被提供少至一個(gè)或者和所希望的一樣多的RF信號(hào)。進(jìn)一步地，雖然為了闡述選擇了 2MHz，27MHz和60MHz的RF頻率，但如果需要也可使用不同的RF頻率。所述的等離子體處理室204被配置用于介電蝕刻。
[0040]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，匹配網(wǎng)絡(luò)230將RF電源220、222和224的阻抗與等離子體處理室中的等離子體負(fù)載的阻抗進(jìn)行匹配以最小化反射功率且最大化功率輸出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，RF電源220、222和224處于通信中使得如果RF電源中的一者作為RF脈沖主電源，則該RF電源可前攝地發(fā)送控制信號(hào)給其它RF信號(hào)以便前攝地開(kāi)始這些其它RF信號(hào)的脈沖施加。
[0041]例如，RF電源220 (2MHz RF電源)可作為脈沖主電源并經(jīng)由導(dǎo)管230和232分別給RF電源222和224發(fā)送數(shù)字或模擬控制信號(hào)(舉例來(lái)說(shuō)，其可以是電信號(hào)或光信號(hào))以指令RF電源222和224將它們的脈沖施加與主2MHz RF信號(hào)的脈沖施加(舉例來(lái)說(shuō)，與2MHzRF脈沖施加期間的上升沿、下降沿或者任意預(yù)定時(shí)間)同步，而不必等待對(duì)等離子體處理室204中的等離子體條件改變的檢測(cè)。
[0042]作為另一實(shí)施例，RF電源222 (27MHz RF電源)可作為脈沖主電源并經(jīng)由導(dǎo)管234和232分別給RF電源220和224發(fā)送數(shù)字或模擬控制信號(hào)(舉例來(lái)說(shuō)，其可以是電信號(hào)或光信號(hào))以指令RF電源220和224將它們的脈沖施加與主27MHz RF信號(hào)的脈沖施加(舉例來(lái)說(shuō)，與MHz RF脈沖施加期間的上升沿、下降沿或者任意預(yù)定時(shí)間)同步，而不必等待對(duì)等離子體處理室204中的等離子體條件改變的檢測(cè)。
[0043]替代地，控制電路250可被用來(lái)為所有三個(gè)RF電源220、222和224提供控制信號(hào)，如所示。在這種情況下，沒(méi)有RF電源會(huì)需要充當(dāng)主電源且全部可從控制電路250接收前攝地指令RF電源施加脈沖的控制信號(hào)。通過(guò)前攝地控制各個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加，RF功率微擾被最小化，如下面圖3中所示。
[0044]圖3示出了兩個(gè)RF信號(hào)的相對(duì)于時(shí)間的輸出功率的圖形:2MHz RF信號(hào)302和60MHz RF信號(hào)304。2MHz RF信號(hào)302在IOOHz以50%占空比在2500W和OW之間施加脈沖。為了闡述清晰，在圖3的實(shí)施例中，60MHz RF信號(hào)304以其針對(duì)2MHz RF信號(hào)的高脈沖持續(xù)期間設(shè)定于900W的第一預(yù)設(shè)功率電平和其針對(duì)2MHz RF信號(hào)的低脈沖持續(xù)期間同樣設(shè)定于900W的第二預(yù)設(shè)功率電平。在圖3的實(shí)施例中，產(chǎn)生這些施加脈沖的RF信號(hào)的2MHz和60MHz RF電源二者均從公用控制電路(比如圖2的控制電路250)接收控制信號(hào)并從而以同步方式前攝地施加脈沖而無(wú)需等待對(duì)等離子體條件改變的檢測(cè)。替代地，RF電源中的一者(例如，2MHz RF電源或者27MHz RF電源)可作為針對(duì)其它RF電源的脈沖主電源且可前攝地發(fā)出控制信號(hào)以指令其它RF電源大體上同步地施加脈沖而無(wú)需等待對(duì)等離子體條件改變的檢測(cè)。
[0045]由圖3可以看出，針對(duì)2MHz基極脈沖RF信號(hào)302的每個(gè)高-低或低-高轉(zhuǎn)變，60MHz RF信號(hào)304中的功率微擾被保持得明顯較低(在圖3的實(shí)施例中低于3%)。這些由參考數(shù)字320、322、324和328示出。相較于其中60MHz RF電源在反應(yīng)性模式中運(yùn)行(SP，響應(yīng)于等離子體條件改變的檢測(cè)而進(jìn)行補(bǔ)償)的圖2中的情形，這里的RF功率微擾明顯較小。這是因?yàn)橐坏┕β孰娖皆O(shè)定點(diǎn)針對(duì)非基極脈沖RF信號(hào)被確定，則非基極脈沖RF信號(hào)可在其兩個(gè)功率設(shè)定點(diǎn)之間施加脈沖而無(wú)需基于接收控制信號(hào)而延遲，從而有助于更穩(wěn)定的RF功率輸出。
[0046]在一或多種實(shí)施方式中，非基極脈沖RF信號(hào)(即，較高RF頻率脈沖信號(hào))的第一功率電平和第二功率電平中的每一者可從一或多個(gè)可測(cè)量的等離子體處理室參數(shù)(舉例來(lái)說(shuō)，比如卡盤(pán)偏置或返回RF電流)動(dòng)態(tài)地確定。通過(guò)“動(dòng)態(tài)的”，應(yīng)當(dāng)理解的是，功率電平的這種確定例如可在配方形成或機(jī)器校準(zhǔn)期間在算法上被完成，或者可在處理過(guò)程中即時(shí)(on-the-fly)完成。非基極脈沖RF信號(hào)的第一功率電平(對(duì)應(yīng)于當(dāng)基極脈沖RF信號(hào)處于其高狀態(tài)時(shí)非基極脈沖RF信號(hào)的功率電平)可從一或多個(gè)等離子體處理室參數(shù)的傳感器測(cè)量結(jié)果自動(dòng)地被算法確定并針對(duì)基極脈沖RF信號(hào)的高狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。同樣地，非基極脈沖RF信號(hào)的第二功率電平(對(duì)應(yīng)于當(dāng)基極脈沖RF信號(hào)處于其低狀態(tài)時(shí)非基極脈沖RF信號(hào)的功率電平)可從一或多個(gè)等離子體處理室參數(shù)的傳感器測(cè)量結(jié)果自動(dòng)地被算法確定并針對(duì)基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。
[0047]在這種情況下，在基極RF脈沖信號(hào)的高狀態(tài)和低狀態(tài)期間、利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個(gè)等離子體處理室參數(shù)的傳感器測(cè)量結(jié)果動(dòng)態(tài)地確定并設(shè)置非基極脈沖RF信號(hào)(即，較高頻率脈沖RF信號(hào))的功率電平以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)的能力代表了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诨鶚O脈沖RF信號(hào)的高狀態(tài)期間以及在基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)期間的較高頻率脈沖RF功率信號(hào)的功率電平現(xiàn)在是用于工藝的單獨(dú)控制鈕。之后，非基極脈沖RF信號(hào)根據(jù)從主RF電源或者從外部控制器(例如，圖2的控制器電路250)接收控制信號(hào)而簡(jiǎn)單地從第一預(yù)定義功率電平轉(zhuǎn)變到第二預(yù)定義功率電平(反之亦然)。
[0048]要注意的是，第一預(yù)定義功率電平和第二預(yù)定義功率電平對(duì)每個(gè)RF電源而言是特定的。換句話(huà)說(shuō)，27MHz電源可具有其自身的第一預(yù)定義RF電源特定(RF-power-supply-specific)功率電平和第二預(yù)定義RF電源特定功率電平,而60MHz RF電源可具有其自身的與27MHz RF電源的不同的第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和第二預(yù)定義RF電源特定功率電平。
[0049]在一或多種實(shí)施方式中，利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個(gè)等離子體處理室參數(shù)(比如卡盤(pán)偏置)的傳感器測(cè)量結(jié)果，基極脈沖RF信號(hào)的功率電平(S卩，高脈沖功率電平和低脈沖功率電平)也可被動(dòng)態(tài)地確定以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)(比如沉積率)。利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個(gè)等離子體處理室參數(shù)的傳感器測(cè)量結(jié)果動(dòng)態(tài)地確定基極脈沖RF信號(hào)的功率電平以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)的能力代表了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榛鶚O脈沖RF功率信號(hào)的功率電平現(xiàn)在是用于工藝的控制鈕。
[0050]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的情形，其中2MHz RF信號(hào)402以IOOHz以50%的占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號(hào)404以前攝方式被同步使得對(duì)2MHz RF信號(hào)的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號(hào)的功率電平在900W而在2MHz RF信號(hào)的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號(hào)的功率電平是450W。要注意的是，60MHz RF信號(hào)的這兩個(gè)功率電平中的每一個(gè)鑒于基極RF脈沖信號(hào)(例如，2MHz RF信號(hào))的具體狀態(tài)(高或低)被分別確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來(lái)達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。此外，圖4的兩個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加前攝地發(fā)生，即，無(wú)需等待對(duì)等離子體條件的改變的檢測(cè)或者對(duì)反映因基極RF信號(hào)脈沖而來(lái)的這種等離子體條件改變的一或多個(gè)室參數(shù)的改變的檢測(cè)。如此，RF功率微擾和RF等離子體不穩(wěn)定被大大減少。
[0051]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中2MHz RF信號(hào)502在IOOHz以50%占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號(hào)504以前攝方式被同步使得對(duì)2MHz RF信號(hào)的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號(hào)的功率電平在900W。在2MHz RF信號(hào)的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號(hào)的功率電平被提高到1125W。圖4和圖5說(shuō)明非基極RF信號(hào)(SP，較高頻率脈沖RF信號(hào))的功率電平在基極脈沖RF信號(hào)從高狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低狀態(tài)之后可以更高或更低。再次地，要注意的是，60MHz RF信號(hào)的這兩個(gè)功率電平中的每一個(gè)鑒于基極RF脈沖信號(hào)(例如，2MHz RF信號(hào))的具體狀態(tài)(高或低)被確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來(lái)達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。此外，圖4的兩個(gè)RF信號(hào)的脈沖施加前攝地發(fā)生，即，無(wú)需等待對(duì)等離子體條件的改變的檢測(cè)。如此，RF功率微擾和RF等離子體不穩(wěn)定被大大減少。
[0052]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中2MHz RF信號(hào)602以IOOHz以50%的占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號(hào)604以前攝方式被同步使得對(duì)2MHz RF信號(hào)的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號(hào)的功率電平在500W。在2MHz RF信號(hào)的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號(hào)的功率電平被提高到625W。27MHz RF信號(hào)606以前攝方式被同步使得對(duì)2MHz RF信號(hào)的高狀態(tài)而言，27MHz RF信號(hào)的功率電平在1000W。在2MHz RF信號(hào)的低狀態(tài)期間，27MHz RF信號(hào)的功率電平被降低到250W。再次地，要注意的是，60MHz RF信號(hào)的這兩個(gè)功率電平中的每一個(gè)以及和27MHz RF信號(hào)的這兩個(gè)功率電平中的每一個(gè)鑒于基極RF脈沖信號(hào)(例如，2MHz RF信號(hào))的具體狀態(tài)(高或低)被確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來(lái)達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。
[0053]在圖6的實(shí)施例中，RF電源(比如2MHz RF電源、27MHz RF電源或60MHz RF電源)之一可作為主電源且可發(fā)送控制信號(hào)給其它RF電源以前攝地同步脈沖施加。替代地，外部控制電路可作為主信號(hào)且可發(fā)送控制信號(hào)給所有三個(gè)RF電源以前攝地同步脈沖施加。
[0054]如所述，各個(gè)RF信號(hào)的RF功率電平在基極脈沖RF信號(hào)的高狀態(tài)期間以及在基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)期間可被分別調(diào)諧以實(shí)現(xiàn)希望的工藝結(jié)果。作為實(shí)施例，可以相信的是可通過(guò)提高2MHz RF信號(hào)的RF功率電平來(lái)增加離子能量。增加離子能量是有益的，在某些情況下也可導(dǎo)致不必要的過(guò)度聚合物沉積。2MHz RF信號(hào)在其最佳脈沖頻率以及最佳高RF功率電平和最佳低RF功率電平施加脈沖可導(dǎo)致增加離子能量卻不遭到過(guò)度聚合物沉積。
[0055]—旦基極脈沖RF信號(hào)的最佳RF功率電平被確定和/或設(shè)置，非基極脈沖RF信號(hào)(即，較高頻率脈沖RF信號(hào))的RF功率電平可針對(duì)基極脈沖RF信號(hào)的高狀態(tài)以及基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)分別進(jìn)行確定和設(shè)置以進(jìn)一步調(diào)諧工藝(比如調(diào)諧等離子體密度，因?yàn)檩^高頻率RF信號(hào)的功率電平易于對(duì)等離子體密度影響更大)。這樣這些不同RF脈沖施加信號(hào)的不同RF功率電平可以用作工藝的分立的控制鈕。
[0056]如所述，由于各個(gè)脈沖RF信號(hào)被前攝地同步，所以RF功率微擾被最小化。即使RF信號(hào)(比如60MHz RF信號(hào))被配方規(guī)定為以連續(xù)波形(CW)模式運(yùn)行，在一實(shí)施方式中，設(shè)置這種RF信號(hào)以在基極脈沖RF信號(hào)(比如2MHz RF信號(hào))的高狀態(tài)二者期間在相同的功率電平(比如900W)前攝地施加脈沖也會(huì)是希望的，因?yàn)槿鐖D3中所示，相較于反應(yīng)性補(bǔ)償方法，這樣在相同功率電平施加脈沖減少了 RF功率微擾。
[0057]在一或多種實(shí)施方式中，基極脈沖RF信號(hào)和非基極RF信號(hào)的RF功率電平被設(shè)置使得等離子體在脈沖施加過(guò)程中被維持。換言之，等離子體在基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)和/或非基極脈沖RF信號(hào)的低狀態(tài)期間不被熄滅。保持等離子體點(diǎn)燃使得工藝控制通過(guò)單獨(dú)的RF功率電平的工藝鈕(如前所述)被運(yùn)用得更加高效且還使等離子體擾動(dòng)最小化，因?yàn)榈入x子體擦燃和/或點(diǎn)燃(如果等離子體被允許熄滅則擦燃和/或點(diǎn)燃會(huì)是必要的)對(duì)工藝的控制不如連續(xù)等離子體好。如此，可重復(fù)性和均勻性得到增強(qiáng)。
[0058]在一或多種實(shí)施方式中，雙模(bimodal)自動(dòng)頻率調(diào)諧技術(shù)和裝置因此被公開(kāi)。在雙模自動(dòng)頻率調(diào)諧方法中，當(dāng)基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時(shí)，非基極RF信號(hào)的調(diào)諧頻率被前攝地改變以針對(duì)基極RF信號(hào)的每一種狀態(tài)確保高效且穩(wěn)定的功率輸出。
[0059]詳細(xì)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代RF電源能夠調(diào)諧其輸送的RF頻率以改善功率輸出(例如，通過(guò)改變被輸送給負(fù)載的RF頻率)。作為例子，60MHz RF發(fā)生器能夠?qū)⑵湔{(diào)諧RF頻率改變例如5-10% (即，將輸送給負(fù)載的RF頻率改變60MHz的+/-5%_10%)。
[0060]但是，這樣的頻率改變迄今是作為RF發(fā)生器在其傳感器檢測(cè)到輸送給負(fù)載的RF功率的量改變時(shí)的事后響應(yīng)來(lái)執(zhí)行的。這種檢測(cè)往往依賴(lài)于例如反射功率和正向功率之比(也稱(chēng)為伽瑪)的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)RF發(fā)生器(例如基于一些預(yù)設(shè)伽瑪閾值)檢測(cè)到特征為低效功率輸出的狀況時(shí)，RF發(fā)生器會(huì)在頻率調(diào)諧方案中改變其調(diào)諧RF頻率以便更有效率地將功率輸送給負(fù)載。
[0061]然而，目前的頻率調(diào)諧方案的事后本性往往意味著當(dāng)?shù)入x子體阻抗或等離子體負(fù)載發(fā)生改變時(shí)在響應(yīng)上有遲延。在該延遲時(shí)間中，在某些條件(比如當(dāng)基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時(shí))下，非基極RF發(fā)生器可以是非常低效的或者會(huì)不能在所需的功率設(shè)定點(diǎn)(由配方規(guī)定)輸送功率直至非基極RF發(fā)生器將其調(diào)諧頻率改變?yōu)樽阋赃m配改變的等離子體負(fù)載。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一或多種實(shí)施方式，非基極RF信號(hào)的調(diào)諧頻率針對(duì)基極RF信號(hào)的每個(gè)脈沖狀態(tài)(例如，高或低)被提前確定?？紤]這種情況，例如，當(dāng)2MHz基極RF信號(hào)在大約IkHz以50%占空比施加脈沖時(shí)。例如，在學(xué)習(xí)階段中，可以確定的是，當(dāng)2MHz基極RF信號(hào)在其低脈沖狀態(tài)(即，脈沖到低之后)時(shí)，60MHz RF發(fā)生器的功率輸出在60MHz RF發(fā)生器實(shí)際上使用61MHz調(diào)諧頻率輸送其RF功率時(shí)是高效的。進(jìn)一步地，可以確定的是，在另一實(shí)施例中，在學(xué)習(xí)階段中，當(dāng)2MHz RF信號(hào)在其高脈沖狀態(tài)(例如，脈沖到高之后)時(shí)，60MHzRF發(fā)生器在60MHz RF發(fā)生器實(shí)際上使用59MHz調(diào)諧頻率輸送其RF功率時(shí)是高效的。
[0063]在一或多種實(shí)施方式中，在生產(chǎn)過(guò)程中，60MHz RF發(fā)生器(在該實(shí)施例中即非基極RF發(fā)生器)會(huì)在基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)的同時(shí)前攝地改變其調(diào)諧頻率。該頻率改變可以說(shuō)是前攝的，因?yàn)榉腔鶚ORF發(fā)生器在調(diào)諧頻率上的改變不是基于對(duì)因基極RF信號(hào)的脈沖施加而來(lái)的被60MHz RF發(fā)生器識(shí)別的等離子體條件上的改變或者阻抗上的改變的事后檢測(cè)而作出的。
[0064]相反地，非基極RF發(fā)生器在調(diào)諧RF頻率上的改變被同步使得該改變?cè)谧罴褧r(shí)間發(fā)生以在基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時(shí)確保足夠和/或高效的功率輸出。例如，基于協(xié)調(diào)信號(hào)(其可由2MHz RF發(fā)生器或RF發(fā)生器中的任意一者或者由協(xié)調(diào)RF發(fā)生器的單獨(dú)的控制電路發(fā)出)而非等待對(duì)因基極RF信號(hào)的脈沖施加而來(lái)的被60MHz RF發(fā)生器識(shí)別的等離子體條件上的改變或阻抗上的改變的檢測(cè)，60MHz RF發(fā)生器可前攝地改變其RF調(diào)諧頻率。一般而言，非基極RF發(fā)生器可在基極RF信號(hào)從一種脈沖狀態(tài)脈沖到另一種脈沖狀態(tài)的同時(shí)甚或在這之前改變其調(diào)諧頻率。
[0065]圖7示出了說(shuō)明如下事實(shí)的概念圖的樣張:在某些條件下，非基極RF發(fā)生器不能在所需功率設(shè)定點(diǎn)輸出RF功率。這是現(xiàn)有技術(shù)中的情形，舉例而言。在圖7的實(shí)施例中，基極2MHz RF發(fā)生器具有9kW的功率設(shè)定點(diǎn)(圖7中未示)，而60MHz RF發(fā)生器具有750W的功率設(shè)定點(diǎn)。對(duì)各RF發(fā)生器而言，這些是希望的功率電平。進(jìn)一步地，在圖7的實(shí)施例中，基極2MHz RF信號(hào)持續(xù)5秒(從2.2秒到7.2秒)從高狀態(tài)漸變(ramp)到低狀態(tài)。
[0066]在圖7中，左豎軸代表由60MHz RF發(fā)生器輸送的功率的量，而右豎軸代表60MHzRF發(fā)生器的調(diào)諧頻率。兩個(gè)豎軸相對(duì)于水平時(shí)間軸進(jìn)行標(biāo)繪。線702代表所輸送的RF功率數(shù)量。線730代表60MHz RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率。
[0067]在點(diǎn)700，2MHz RF發(fā)生器處于高脈沖狀態(tài)。在該點(diǎn)，60MHz RF發(fā)生器在約61MHz的調(diào)諧RF頻率高效地輸送其功率(時(shí)間t=2秒時(shí)的線730)。
[0068]在時(shí)間為2.2秒時(shí)，2MHz基極RF信號(hào)開(kāi)始往下漸降(ramp low)，在7.2秒時(shí)到達(dá)其低狀態(tài)。由RF功率線702可見(jiàn)，60MHz RF發(fā)生器感測(cè)等離子體負(fù)載的改變并試圖維持其750W的功率設(shè)定點(diǎn)。在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，開(kāi)始于約5秒處(點(diǎn)704)，60MHz RF發(fā)生器響應(yīng)于檢測(cè)到的等離子體負(fù)載的改變(其由2MHz基極信號(hào)漸降到低狀態(tài)引起)開(kāi)始向下改變其調(diào)諧頻率以便提高RF功率輸出的效率。
[0069]在時(shí)間為7.2秒(水平時(shí)間軸上的參考數(shù)字706)時(shí)，2MHz基極RF信號(hào)處于其低狀態(tài)。在圖7中可見(jiàn)，由60MHz RF發(fā)生器輸送的RF功率數(shù)量從點(diǎn)708到點(diǎn)710臨時(shí)下降到約220W。由60MHz RF發(fā)生器輸送的這個(gè)RF功率數(shù)量顯著低于針對(duì)60MHz RF發(fā)生器的750W功率設(shè)定點(diǎn)。這代表了不良情況。
[0070]從點(diǎn)706到點(diǎn)712，60MHz RF發(fā)生器尋求能用2MHz RF信號(hào)在其低脈沖狀態(tài)使60MHz RF功率在所需的750W功率設(shè)定點(diǎn)得以輸送的調(diào)諧RF頻率。在點(diǎn)714，60MHz RF發(fā)生器穩(wěn)定到約59.75MHz的調(diào)諧RF頻率。在該較低的調(diào)諧RF頻率，60MHz發(fā)生器能夠再次在其750W的設(shè)定點(diǎn)輸送RF功率。
[0071]圖7的概念圖的樣張示出了對(duì)于2MHz基極信號(hào)的每個(gè)脈沖狀態(tài)而言，有用于60MHz RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧RF頻率。進(jìn)一步地，如果60MHz發(fā)生器以事后方式(B卩，在檢測(cè)到因2MHz基極RF信號(hào)的脈沖施加而來(lái)的等離子體負(fù)載的改變之后，按照?qǐng)D7所示)改變其調(diào)諧RF頻率，則會(huì)存在如下情形:功率設(shè)定點(diǎn)和RF頻率會(huì)如此以致60MHz RF發(fā)生器不能滿(mǎn)足其所需的功率設(shè)定點(diǎn)。這在圖7中示出于點(diǎn)706和712之間。
[0072]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于學(xué)習(xí)當(dāng)基極RF發(fā)生器施加脈沖時(shí)用于非基極RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧的RF頻率的方法。在步驟802中，用脈沖基極RF信號(hào)和至少一個(gè)非基極RF信號(hào)激勵(lì)(power)等離子體室。在步驟804中，以自動(dòng)調(diào)諧模式操作非基極RF發(fā)生器以使非基極RF發(fā)生器能夠搜尋其分別用于基極RF信號(hào)的高狀態(tài)和低狀態(tài)的最佳RF頻率(fl和f2)。以該自動(dòng)調(diào)諧模式，在基極RF信號(hào)的每一個(gè)狀態(tài)期間，非基極RF發(fā)生器被允許搜尋其自身的調(diào)諧RF頻率。針對(duì)基極RF信號(hào)的每一個(gè)狀態(tài)的這些最佳RF頻率(用于非基極RF信號(hào))用作預(yù)定義RF頻率，且非基極RF發(fā)生器在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)前攝地從一個(gè)預(yù)定義RF頻率切換到另一個(gè)預(yù)定義RF頻率。
[0073]本文所采用的術(shù)語(yǔ)用于非基極RF發(fā)生器的最佳RF頻率是指這樣的RF頻率:在該RF頻率，非基極RF發(fā)生器可合意地或高效地輸送其功率(按照某預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn))和/或可滿(mǎn)足其功率輸出設(shè)定點(diǎn)。如此處所討論的，有至少兩個(gè)用于非基極發(fā)生器的最佳RF頻率。這兩個(gè)最佳RF頻率對(duì)應(yīng)于基極RF信號(hào)的兩個(gè)交替狀態(tài)。
[0074]要注意的是，生產(chǎn)過(guò)程中所采用的第一預(yù)定義RF頻率和第二預(yù)定義RF頻率對(duì)每個(gè)RF電源來(lái)說(shuō)是特定的。換言之，27MHz電源可具有其自身的第一預(yù)定義RF電源特定(RF-power-supply-specif ic) RF頻率和第二預(yù)定義RF電源特定RF頻率,而60MHz RF電源可具有其自身的不同于27MHz RF電源的那些的第一預(yù)定義RF電源特定RF頻率和第二預(yù)定義RF電源特定RF頻率。
[0075]在一或多種實(shí)施方式中，室的所有其它條件優(yōu)選地被設(shè)置使得它們盡可能接近地模擬生產(chǎn)時(shí)的條件。在另一實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器的頻率可被手動(dòng)改變以(例如，通過(guò)測(cè)量伽瑪)確定分別針對(duì)基極RF信號(hào)的高狀態(tài)和低狀態(tài)的最佳頻率Π和f2。
[0076]在步驟806中，針對(duì)基極RF信號(hào)的高狀態(tài)和低狀態(tài)的這些最佳非基極RF發(fā)生器頻率可被記錄和/或存儲(chǔ)以在生產(chǎn)(即，在最佳非基極RF發(fā)生器頻率于學(xué)習(xí)階段中被習(xí)得之后的襯底的生產(chǎn))過(guò)程中使用。在生產(chǎn)過(guò)程中，在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)，非基極RF發(fā)生器前攝地在最佳RF頻率Π和最佳RF頻率f2之間切換而不是等待對(duì)等離子體阻抗或伽瑪?shù)母淖兊臋z測(cè)。
[0077]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于當(dāng)?shù)入x子體室被提供有脈沖基極RF信號(hào)和至少一個(gè)非基極RF信號(hào)時(shí)將最佳RF功率輸送給等離子體室中的等離子體負(fù)載的方法。在步驟902中，用脈沖基極RF信號(hào)和至少一個(gè)非基極RF信號(hào)激勵(lì)(power)等離子體室。在步驟904中，以非自動(dòng)調(diào)諧模式操作非基極RF發(fā)生器。在步驟906中，前攝地同步非基極RF信號(hào)的頻率切換與基極RF發(fā)生器的脈沖施加。該前攝的同步使得在基極RF信號(hào)在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時(shí)，非基極RF發(fā)生器能夠在預(yù)先習(xí)得的最佳調(diào)諧頻率fl和預(yù)先習(xí)得的最佳調(diào)諧頻率f2之間切換其調(diào)諧頻率。非基極RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率的切換可以說(shuō)是在生產(chǎn)過(guò)程中前攝的，因?yàn)樵撉袚Q響應(yīng)于同步信號(hào)被執(zhí)行且獨(dú)立于改變的等離子體負(fù)載條件感測(cè)(即，對(duì)反映這種因基極RF信號(hào)的脈沖施加而來(lái)的改變的等離子體負(fù)載條件的室參數(shù)的改變的檢測(cè))。
[0078]該同步信號(hào)可例如由基極RF發(fā)生器、由多個(gè)RF發(fā)生器中的任意RF發(fā)生器、或者由外部同步電路或計(jì)算機(jī)發(fā)出。在實(shí)施方式中，在基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)的同時(shí)，非基極RF發(fā)生器前攝地從一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f I切換到另一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0079]例如，如果用于非基極RF發(fā)生器的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率fI對(duì)基極RF信號(hào)的高狀態(tài)而言被確定是高效的且用于非基極RF發(fā)生器的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2對(duì)基極RF信號(hào)的低狀態(tài)而言被確定是高效的，則非基極RF發(fā)生器可響應(yīng)于同步信號(hào)在基極RF發(fā)生器脈沖到高狀態(tài)時(shí)切換到預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率H。進(jìn)一步地，非基極RF發(fā)生器可響應(yīng)于同步信號(hào)在基極RF發(fā)生器脈沖到低狀態(tài)時(shí)切換到預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0080]在另一實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器可前攝地從一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率Π切換到另一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2，甚至稍稍在基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)之前。
[0081]在另一實(shí)施方式中，甚至稍稍在基極RF信號(hào)從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)之后，非基極RF發(fā)生器可前攝地從一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f I切換到另一個(gè)預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0082]在一或多種實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器的前攝的非基極RF信號(hào)頻率切換(例如，在預(yù)先習(xí)得的RF頻率fl和預(yù)先習(xí)得的RF頻率f2之間)可與非基極RF發(fā)生器的前攝的功率電平設(shè)置相結(jié)合以便在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)改善RF功率的輸出效率和穩(wěn)定性。在一或多種實(shí)施方式中，非基極RF信號(hào)的前攝的頻率切換和/或非基極RF發(fā)生器的前攝的功率電平切換可與基極RF信號(hào)的脈沖施加同步。如果包括多個(gè)非基極RF信號(hào)，則這些非基極RF信號(hào)的頻率和/或功率電平可利用如針對(duì)單個(gè)非基極RF信號(hào)的情況所討論的類(lèi)似設(shè)置在基極RF信號(hào)施加脈沖時(shí)前攝地進(jìn)行切換。
[0083]由上述可知，本發(fā)明的實(shí)施方式改善了在基極RF信號(hào)在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時(shí)的RF功率輸出的穩(wěn)定性和效率。通過(guò)前攝地改變一個(gè)非基極RF發(fā)生器或多個(gè)非基極RF發(fā)生器(如果包括多個(gè)非基極RF發(fā)生器)的RF功率電平，在基極RF信號(hào)在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時(shí)，功率輸出的穩(wěn)定性得以改善。通過(guò)前攝地在用于一個(gè)非基極RF發(fā)生器或多個(gè)非基極RF發(fā)生器(如果包括多個(gè)非基極RF發(fā)生器)的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率之間切換，功率輸出的效率得以提高或者使得針對(duì)基極RF信號(hào)的每一個(gè)脈沖狀態(tài)或針對(duì)圍繞從基極RF的高-低和低-高轉(zhuǎn)變的持續(xù)時(shí)間的功率輸出可行。
[0084]通過(guò)提供這些額外的控制鈕，工藝配方窗可被打開(kāi)以適應(yīng)更嚴(yán)格的工藝要求，弓丨領(lǐng)高密度/高性能器件的改良處理和良率。
[0085]雖然本發(fā)明已經(jīng)以若干優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但還有落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的替代方式、置換方式和等同方式。應(yīng)當(dāng)注意的是，實(shí)施本發(fā)明的方法和裝置有許多替代方法。雖然本文提供了多個(gè)實(shí)施例，但其意圖是這些實(shí)施例是說(shuō)明性的而非限制本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在具有至少一個(gè)電極的等離子體處理室中處理襯底的方法，所述等離子體處理室具有被耦合來(lái)為所述電極提供多個(gè)RF信號(hào)的多個(gè)RF電源，所述方法包括: 使基極RF脈沖信號(hào)以第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號(hào)代表所述多個(gè)RF信號(hào)中具有所述多個(gè)RF信號(hào)的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號(hào)，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號(hào)的RF頻率； 將控制信號(hào)至少發(fā)送給所述多個(gè)RF電源的子集，其中在處理所述襯底時(shí)，所述控制信號(hào)以不需要對(duì)由于所述基極脈沖信號(hào)的所述施加脈沖而來(lái)的一或多個(gè)室參數(shù)的改變進(jìn)行感測(cè)的方式前攝地產(chǎn)生；以及 響應(yīng)于所述控制信號(hào)，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，使多個(gè)所述RF電源的所述子集中的每一個(gè)施加脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制信號(hào)從所述多個(gè)RF電源之一發(fā)射。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制信號(hào)從所述多個(gè)RF電源的外部的主控制電路發(fā)射。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)RF電源的所述子集不包括使所述基極RF脈沖信號(hào)施加脈沖的RF電源。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中多個(gè)RF電源的所述子集中的RF電源產(chǎn)生具有不同RF頻率的RF信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號(hào)的所述高功率電平期間產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平期間產(chǎn)生。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平代表零功率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表零功率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平代表非零功率。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表非零功率。
12.一種用于在具有至少一個(gè)電極的等離子體處理室中處理襯底的方法，所述等離子體處理室具有被耦合來(lái)為所述電極提供多個(gè)RF信號(hào)的多個(gè)RF電源，所述方法包括: 使基極RF脈沖信號(hào)以第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號(hào)代表所述多個(gè)RF信號(hào)中具有所述多個(gè)RF信號(hào)的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號(hào)，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號(hào)的RF頻率； 將控制信號(hào)至少發(fā)送給所述多個(gè)RF電源的子集，其中在處理所述襯底時(shí)，所述控制信號(hào)以不需要對(duì)由于所述基極脈沖信號(hào)的所述施加脈沖而來(lái)的一或多個(gè)室參數(shù)的改變進(jìn)行感測(cè)的方式前攝地產(chǎn)生；以及 響應(yīng)于所述控制信號(hào)，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，切換由多個(gè)所述RF電源的所述子集中的每一個(gè)輸出的RF信號(hào)的RF頻率。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述控制信號(hào)從所述多個(gè)RF電源之一發(fā)射。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述控制信號(hào)從所述多個(gè)RF電源的外部的主控制電路發(fā)射。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述多個(gè)RF電源的所述子集不包括使所述基極RF脈沖信號(hào)施加脈沖的RF電源。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中多個(gè)RF電源的所述子集中的RF電源產(chǎn)生具有不同RF頻率的RF信號(hào)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號(hào)的所述高功率電平期間產(chǎn)生。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平期間產(chǎn)生。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平代表零功率。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表零功率。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述RF脈沖信號(hào)的所述低功率電平代表非零功率。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表非零功率。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其中多個(gè)所述RF電源的所述子集中的RF電源在所述處理過(guò)程中以非自動(dòng)調(diào)諧模式操作。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103515181SQ201310253580
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】約翰·C·小瓦爾考, 布拉德福德·J·林達(dá)克 申請(qǐng)人:朗姆研究公司