自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其包含：處理室，其內(nèi)腔底部設(shè)有陰極，其頂部上設(shè)有若干源線圈；源射頻電源，其電路連接源線圈；偏置射頻電源，其電路連接陰極；源射頻電源和偏置射頻電源可自動頻率調(diào)諧，響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化；源射頻電源與源線圈之間電路連接有匹配電路；偏置射頻電源與陰極之間電路連接有匹配電路；匹配電路固定；處理室包含：檢測負(fù)載阻抗的檢測電路和電路連接檢測電路的控制電路；源射頻電源和偏置射頻電源分別對應(yīng)電路連接有控制電路。本發(fā)明中源射頻電源和偏置射頻電源具有自動頻率調(diào)諧功能，通過掃頻電調(diào)輸入處理室的源射頻電源和偏置射頻電源，調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大。
【專利說明】自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域的晶圓處理設(shè)備，具體涉及一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電感稱合等離子體(ICP, inductively coupled plasma)處理室(processing chamber)應(yīng)用于半導(dǎo)體晶圓加工中的穿孔娃蝕刻工藝(TSV)。現(xiàn)有技術(shù)的電感率禹合等離子處理室采用固定頻率的射頻電源(fixed frequency RF powers)和固定頻率的低頻電源(fixed frequency LF powers)。為了等離子體處理室負(fù)載阻抗匹配,現(xiàn)有技術(shù)中固定頻率的射頻電源或固定頻率的低頻電源都需要分別電路連接自動調(diào)諧的阻抗匹配電路(auto match)，并通過該自動可調(diào)的匹配電路繼續(xù)調(diào)諧，滿足向等離子體處理室提供射頻或低頻電源的要求。每路射頻或低頻電源所連接的自動可調(diào)的阻抗匹配電路中都包含有兩個可變的真空電容器(variable vacuum capacitors),該可變的真空電容器連接步進電機，由步進電機對可變電容進行機械調(diào)諧，控制可變的真空電容器的電容值，從而對固定頻率的射頻電源和固定頻率的低頻電源進行調(diào)諧，使固定頻率的射頻電源和固定頻率的低頻電源匹配等離子體處理室負(fù)載阻抗(plasma chamber load impedance matching)。
[0003]其缺點在于:
1、固定頻率的射頻電源和固定頻率的低頻電源采用阻抗匹配電路中需要設(shè)置有兩個可變的真空電容器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高；
2、采用步進電機機械調(diào)諧可變真空電容器的電容值，調(diào)諧速度慢，且調(diào)諧范圍窄；
3、當(dāng)電感稱合等離子處理室采用博世法(Boschprocess)進行晶圓處理時,典型博世法工藝中包含有上百個周期，每個周期中有二或三個短時步驟，需要快速變化處理室狀態(tài)。然而現(xiàn)有技術(shù)里采用步進電機機械調(diào)諧可變真空電容器的電容值，其調(diào)諧速度慢，機械調(diào)諧的速度趕不上博世法所需要的處理室阻抗?fàn)顟B(tài)在每個周期二或三個短時工藝步驟的變化速度，處理室難以達(dá)到負(fù)載阻抗匹配；
4、由于采用步進電機機械調(diào)諧可變真空電容器的電容值，調(diào)諧速度慢，跟不上處理室負(fù)載阻抗變化使，射頻電源的相位會產(chǎn)生反射功率，降低處理室工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，采用射頻頻率掃頻調(diào)諧處理室的工作狀態(tài)，調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大，匹配處理室快速的負(fù)載阻抗變化。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其包含:
處理室；
陰極，其設(shè)置于處理室內(nèi)腔底部； 若干個源線圈，其設(shè)置于處理室頂部上；
源射頻電源，其電路連接若干源線圈；
偏置射頻電源，其電路連接陰極；
其特點是，上述的源射頻電源和偏置射頻電源采用具有自動頻率調(diào)諧功能的射頻電
源；
上述的源射頻電源與源線圈之間電路連接有匹配電路；
上述的偏置射頻電源與陰極之間電路連接有匹配電路；
上述匹配電路是固定的，源射頻電源和偏置射頻電源響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化；
該等離子處理室還包含:
檢測電路，其輸入端電路連接處理室，檢測處理室的負(fù)載阻抗；
控制電路，上述的源射頻電源和偏置射頻電源分別對應(yīng)電路連接有控制電路，該控制電路電路連接檢測電路的輸出端。
[0006]上述的源射頻電源和偏置射頻電源的頻段范圍為100千赫茲至100兆赫茲。
[0007]上述的源射頻電源和偏置射頻電源的頻段可采用400千赫茲、或2兆赫茲、或13.56兆赫茲、或27兆赫茲或、40兆赫茲、或60兆赫茲、或80兆赫茲、或100兆赫茲的射頻頻段。
[0008]上述的匹配電路采用可開關(guān)的匹配電路。
[0009]上述的可開關(guān)的匹配電路中設(shè)有射頻繼電器或可開關(guān)的射頻發(fā)生器。
[0010]上述的控制電路可分別設(shè)置在上述源射頻電源和偏置射頻電源各自電路連接的匹配電路中，也可以分別對應(yīng)設(shè)置在該源射頻電源和偏置射頻電源中。
[0011 ] 上述的檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的源射頻電源或偏置射頻電源所電路連接的匹配電路中。
[0012]一種多頻的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其包含: 處理室；
陰極，其設(shè)置于處理室內(nèi)腔底部；
若干個源線圈，其設(shè)置于處理室頂部上；
其特點是，其還包含若干個不同頻段的源射頻電源和若干個不同頻段的偏置射頻電
源；
上述的源線圈電路連接有一個多頻匹配電路，該多頻匹配電路分別電路連接若干不同頻段的源射頻電源；
上述的陰極也電路連接有一個多頻匹配電路，該多頻匹配電路分別電路連接若干不同頻段的偏置射頻電源；
上述的多頻匹配電路是固定的，若干個不同頻段的源射頻電源和若干個不同頻段的偏置射頻電源響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化；
該等離子處理室還包含:
檢測電路，其輸入端電路連接處理室，檢測處理室的負(fù)載阻抗；
控制電路，若干個不同頻段的源射頻電源和若干個不同頻段的偏置射頻電源分別一一對應(yīng)電路連接有控制電路，該控制電路電路連接檢測電路的輸出端。
[0013]上述的源射頻電源和偏置射頻電源的頻段范圍為100千赫茲至100兆赫茲。[0014]上述的源射頻電源和偏置射頻電源的頻段可采用400千赫茲、或2兆赫茲、或13.56兆赫茲、或27兆赫茲或、40兆赫茲、或60兆赫茲、或80兆赫茲、或100兆赫茲的射頻頻段。
[0015]上述的多頻匹配電路采用可開關(guān)的匹配電路。
[0016]上述的可開關(guān)的多頻匹配電路中設(shè)有射頻繼電器或可開關(guān)的射頻發(fā)生器。
[0017]上述的控制電路可分別設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源和若干個不同頻段的偏置射頻電源各自所電路連接的多頻匹配電路中，也可以分別一一對應(yīng)設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源和若干個不同頻段的偏置射頻電源中。
[0018]上述的檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的若干個不同頻段的源射頻電源或若干個不同頻段的偏置射頻電源所電路連接的多頻匹配電路中。
[0019]一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的調(diào)諧方法，
其中自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室包含一個處理室，該處理室內(nèi)腔底部設(shè)有一個陰極，處理室頂部設(shè)有若干源線圈，源線圈電路連接有可自動調(diào)諧的源射頻電源，陰極電路連接有可自動調(diào)諧的偏置射頻電源；源線圈與源射頻電源之間電路連接有一個固定的匹配電路；陰極與偏置射頻電源之間也電路連接有電路連接有一個固定的匹配電路；處理室電路連接有檢測電路；源射頻電源與偏置射頻電源分別電路連接有控制電路；控制電路分別電路連接檢測電路的輸出端；
其特點是，上述自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的調(diào)諧方法包含:
檢測電路首先檢測處理室的負(fù)載阻抗，并將所檢測到的負(fù)載阻抗輸出給分別電路連接源射頻電源和偏置射頻電源的控制電路；
源射頻電源通過掃頻調(diào)諧其輸出的源射頻頻率；偏置射頻電源也通過掃頻調(diào)諧其輸出的偏置射頻頻率；
電路連接源射頻電源的控制電路根據(jù)負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號，控制源射頻電源的輸出頻率以響應(yīng)負(fù)載阻抗；電路連接偏置射頻電源的控制電路根據(jù)負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號，控制偏置射頻電源的輸出頻率以響應(yīng)負(fù)載阻抗。
[0020]本發(fā)明自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室和現(xiàn)有技術(shù)的電感耦合等離子體處理室相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明中電感耦合等離子處理室的源射頻電源和偏置射頻電源都具有自動頻率調(diào)諧功能，通過掃頻電調(diào)輸入處理室的源射頻電源和偏置射頻電源，分別響應(yīng)負(fù)載阻抗的變化而變化，和現(xiàn)有技術(shù)采用機械調(diào)諧真空電容器來調(diào)諧射頻頻率相比，本發(fā)明調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大；
本發(fā)明的源射頻電源和偏置射頻電源所連接的匹配電路都采用固定的匹配電路，不進行射頻的頻率調(diào)諧工作，只需要一個可變真空電容器，和現(xiàn)有技術(shù)的自動可調(diào)諧匹配電路中需采用兩個可變真空電容器相比，本發(fā)明的匹配電路價格便宜，電路結(jié)構(gòu)簡單；
本發(fā)明通過源射頻電源和偏置射頻電源掃頻，對源射頻電源和偏置射頻電源給處理室的輸出進行電調(diào)，調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大，使得處理室在進行博世法等重復(fù)循環(huán)且短時的工藝步驟時，和現(xiàn)有技術(shù)相比，通過掃頻源射頻電源和偏置射頻電源可以滿足匹配處理室負(fù)載阻抗快速且大范圍的變化要求；
本發(fā)明采用電調(diào)源射頻電源和偏置射頻電源，其速度跟得上處理室快速變化的負(fù)載阻抗變化，則射頻電源的相位既不會產(chǎn)生反射功率，提高處理室工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的實施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2為本發(fā)明自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖，進一步說明本發(fā)明的具體實施例。
[0023]如圖1所示，為本發(fā)明一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其包含處理室(chamber) 6，以及分別電路連接處理室6的一路源射頻電源(source RF power) 3和一路偏置射頻電源(bias RF power) 2。
[0024]處理室6內(nèi)腔的底部設(shè)有工作臺，該工作臺中設(shè)有陰極(cathode) 7。當(dāng)處理室6對晶圓8進行等離子體處理時，晶圓8即平穩(wěn)放置在工作臺上。
[0025]在處理室6的頂部上設(shè)有若干源線圈5，該源線圈5電路連接源射頻電源(sourceRF power) 3?在源射頻電源3與源線圈5之間電路連 接有一個固定不調(diào)諧的匹配電路(fixed match) I,匹配電路I與源射頻電源3之間通過同軸電纜4連接。
[0026]處理室6的陰極7電路連接偏置射頻電源2。在陰極7與偏置射頻電源2之間電路連接有一個固定不調(diào)諧的匹配電路1，同時該匹配電路I與偏置射頻電源2之間通過同軸電纜4連接。
[0027]源射頻電源(source RF power)3和偏置射頻電源(bias RF power)2可以采用不同的調(diào)諧頻段(tuning frequency band),頻段的范圍為從100千赫茲(kHz)至100兆赫茲(MHz)。典型的源射頻電源3和偏置射頻電源2調(diào)諧在下列頻段:400千赫茲，或2兆赫茲，或13.56兆赫茲，或27兆赫茲，或40兆赫茲，或60兆赫茲，或80兆赫茲，或100兆赫茲的射頻頻段(RF band)。
[0028]本實施例一中，源射頻電源3采用調(diào)諧的13.56兆赫茲的頻段，通過源線圈5和匹配電路I輸入處理室6，控制處理室6內(nèi)等離子體濃度分布。源射頻電源3所采用的頻段有±10%的頻率范圍。
[0029]偏置射頻電源2采用調(diào)諧的13.56兆赫茲的頻段。通過匹配電路I輸入處理室6的陰極7，控制處理室6內(nèi)等離子體的入射能量。偏置射頻電源2所采用的頻段有±10%的頻率范圍。
[0030]源射頻電源3與偏置射頻電源2都具有自動頻率調(diào)諧功能，即自動掃頻功能，頻段調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大，源射頻電源3和偏置射頻電源2可響應(yīng)并匹配處理室6負(fù)載阻抗的變化。
[0031]源射頻電源3和偏置射頻電源2的掃頻頻段就是上述的射頻電源的頻段，SP土 10%。掃頻速率根據(jù)具體頻段來設(shè)定，例如對于13.56兆赫茲的射頻電源來說，掃頻速率在100千赫茲/暈秒I兆赫茲/暈秒之間?？偟膩碚f，掃頻徂圍為10千赫茲10兆赫茲。
[0032]本實施例一所公開的等離子處理室中還包含有檢測電路和控制電路。[0033]源射頻電源3和偏置射頻電源2分別對應(yīng)電路連接有控制電路，控制電路電路連接檢測電路的輸出端。該控制電路用于根據(jù)檢測電路的檢測結(jié)果控制射頻電源響應(yīng)負(fù)載阻抗的變化而變化。
[0034]檢測電路的輸入端電路連接處理室6，檢測處理室6的負(fù)載阻抗，并通過其輸出端分別傳輸至源射頻電源3和偏置射頻電源2對應(yīng)電路連接的控制電路。
[0035]控制電路可分別設(shè)置在源射頻電源3和偏置射頻電源2各自電路連接的匹配電路I中，也可以分別對應(yīng)設(shè)置在源射頻電源3和偏置射頻電源2中。
[0036]檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的源射頻電源3或偏置射頻電源2所電路連接的匹配電路I中。
[0037]本實施例一中，該自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室對晶圓8進行處理時，其一路源射頻電源3通過一個固定的匹配電源I和若干源線圈5向處理室6的內(nèi)腔提供頻段在13.56兆赫茲射頻電源(RF power),同時一路偏置射頻電源2也通過一個固定的匹配電源I向處理室6內(nèi)的陰極7提供頻段在13.56兆赫茲的射頻電源。
[0038]當(dāng)處理室6在進行博世法等工藝過程中其負(fù)載阻抗發(fā)生變化時。檢測電路首先檢測處理室6的負(fù)載阻抗，并將所檢測到的負(fù)載阻抗輸出給分別電路連接源射頻電源3和偏置射頻電源2的控制電路。
[0039]源射頻電源3和偏置射頻電源2都進行掃頻，電調(diào)輸出的射頻頻段，源射頻電源3通過掃頻自動快速調(diào)諧其輸出的源射頻頻率，偏置射頻電源2也通過掃頻自動快速調(diào)諧其輸出的偏置射頻頻率。
[0040]電路連接源射頻電源3的控制電路根據(jù)檢測電路檢測處理室6的負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號，控制源射頻電源3的輸出頻率以響應(yīng)處理室6的負(fù)載阻抗。
[0041]電路連接偏置射頻電源2的控制電路也根據(jù)檢測電路檢測處理室6的負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號，控制偏置射頻電源2的輸出頻率以響應(yīng)檢測電路檢測負(fù)載阻抗。
[0042]使源射頻電源3和偏置射頻電源2與匹配處理室6的負(fù)載阻抗實現(xiàn)實時匹配。
[0043]源射頻電源3和偏置射頻電源2自動調(diào)諧其頻段的范圍和速度，都大于現(xiàn)有技術(shù)中采用步進電機機械調(diào)諧匹配電路中可變電容來實現(xiàn)的射頻頻段調(diào)諧的范圍和速度，滿足博世法中負(fù)載阻抗匹配的要求。
[0044]如圖2所示，為本發(fā)明一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，其包含處理室(chamber) 6，以及分別與處理室6電路連接的兩路源射頻電源(source RF power) 3和兩路偏置射頻電源(bias RF power) 2。
[0045]處理室6內(nèi)腔的底部設(shè)有工作臺，該工作臺中設(shè)有陰極(cathode) 7。當(dāng)處理室6對晶圓8進行等離子體處理時，晶圓8即平穩(wěn)放置在工作臺上。
[0046]在處理室6的頂部上設(shè)有若干源線圈5，該源線圈5電路連接一個固定不調(diào)諧的多頻率匹配電路1’，兩路源射頻電源3分別通過同軸電纜4電路連接該連接源線圈5的多頻率匹配電路I’。
[0047]同樣可以推論，電路連接多頻率匹配電路I’的源射頻電源3也可以設(shè)有若干個。
[0048]處理室6的陰極7也電路連接一個固定不調(diào)諧的多頻率匹配電路I’，兩路偏置射頻電源2分別通過同軸電纜4電路連接該連接陰極7的多頻率匹配電路I’。
[0049]同樣可以推論，電路連接多頻率匹配電路I’的偏置射頻電源2也可以設(shè)有若干個。
[0050]上述的兩個源射頻電源3和兩個偏置射頻電源2可以采用不同的調(diào)諧頻段(tuning frequency band),頻段的范圍為從100千赫茲(kHz)至100兆赫茲(MHz)。典型的源射頻電源3和偏置射頻電源2調(diào)諧在下列頻段:400千赫茲，或2兆赫茲，或13.56兆赫茲，或27兆赫茲，或40兆赫茲，或60兆赫茲，或80兆赫茲，或100兆赫茲的射頻頻段(RFband)。
[0051]本實施例二中，兩路源射頻電源3分別采用可調(diào)諧的13.56兆赫茲的頻段電源，及可調(diào)諧的2兆赫茲的頻段電源。通過一多頻率匹配電路I’和一個或若干個源線圈5該兩路13.56兆赫茲與2兆赫茲頻段的源射頻電源3 —同輸入處理室6，控制處理室6中等離子體濃度分布。源射頻電源3所采用的頻段有±10%的頻率范圍。
[0052]兩路偏置射頻電源2分別采用可調(diào)諧的13.56兆赫茲頻段的電源和400千赫茲(kHz)頻段的電源。通過一多頻率匹配電路I’該兩路13.56兆赫茲與400千赫茲頻段的偏置射頻電源2—同傳輸至處理室6的陰極7，控制處理室6內(nèi)等離子體的入射能量。偏置射頻電源2所采用的頻段有±10%的頻率范圍。
[0053]源射頻電源3與偏置射頻電源2都具有自動頻率調(diào)諧功能，即自動掃頻功能，頻段調(diào)諧速度快，調(diào)諧范圍大，若干個不同頻段的源射頻電源3和若干個不同頻段的偏置射頻電源2響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化。
[0054]源射頻電源3和偏置射頻電源2的掃頻頻段就是上述的射頻電源的頻段，SP土 10%。掃頻速率根據(jù)具體頻段來設(shè)定，例如對于13.56兆赫茲的射頻電源來說，掃頻速率在100千赫茲/暈秒I兆赫茲/暈秒之間?？偟膩碚f，掃頻徂圍為10千赫茲10兆赫茲。
[0055]本實施例二所公開的等離子處理室中還包含有檢測電路和控制電路。
[0056]若干個不同頻段的源射頻電源3和若干個不同頻段的偏置射頻電源2分別一一對應(yīng)電路連接有控制電路，該控制電路電路連接檢測電路的輸出端。該控制電路用于根據(jù)檢測電路的檢測結(jié)果控制射頻電源響應(yīng)負(fù)載阻抗的變化而變化。
[0057]檢測電路輸入端電路連接處理室6，檢測處理室6的負(fù)載阻抗；并通過其輸出端分別傳輸至若干個不同頻段的源射頻電源3和若干個不同頻段的偏置射頻電源2對應(yīng)電路連接的控制電路。
[0058]控制電路可分別設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源3和若干個不同頻段的偏置射頻電源2各自所電路連接的多頻匹配電路I’中，也可以分別一一對應(yīng)設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源3和若干個不同頻段的偏置射頻電源2中。
[0059]檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的若干個不同頻段的源射頻電源3或若干個不同頻段的偏置射頻電源2所電路連接的多頻匹配電路I’中。
[0060]本實施例二中，該自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室對晶圓8進行處理時，其兩路源射頻電源3通過一多頻率匹配電路I’和一個或若干個源線圈5向處理室6的內(nèi)腔同時提供頻段在13.56兆赫茲和2兆赫茲的射頻電源(RF power)，控制處理室6內(nèi)等離子體濃度分布。兩路偏置射頻電源2也通過一個多頻率匹配電路I’向處理室6內(nèi)的陰極7提供頻段在400千赫茲和13.56兆赫茲的射頻電源，控制處理室6內(nèi)等離子體的入射能量。
[0061]當(dāng)處理室6在進行博世法等工藝過程中其負(fù)載阻抗發(fā)生變化時，檢測電路首先檢測處理室6的負(fù)載阻抗，并將所檢測到的負(fù)載阻抗輸出給分別電路連接若干個不同頻段的源射頻電源3或若干個不同頻段的偏置射頻電源2的控制電路。
[0062]若干個不同頻段的源射頻電源3或若干個不同頻段的偏置射頻電源2都進行掃頻，電調(diào)輸出的射頻頻段，源射頻電源3通過掃頻自動快速調(diào)諧其輸出的源射頻頻率，偏置射頻電源2也通過掃頻自動快速調(diào)諧其輸出的偏置射頻頻率。
[0063]分別電路連接若干個不同頻段的源射頻電源3的若干控制電路根據(jù)檢測電路檢測處理室6的負(fù)載阻抗，分別輸出一個控制信號，對應(yīng)控制各個源射頻電源3的輸出頻率以響應(yīng)處理室6的負(fù)載阻抗。
[0064]分別電路連接偏若干個不同頻段的偏置射頻電源2的控制電路也根據(jù)檢測電路檢測處理室6的負(fù)載阻抗，分別輸出一個控制信號，對應(yīng)控制各個偏置射頻電源2的輸出頻率以響應(yīng)檢測電路檢測負(fù)載阻抗。
[0065]使源射頻電源3和偏置射頻電源2與匹配處理室6的負(fù)載阻抗實現(xiàn)實時匹配。
[0066]源射頻電源3和偏置射頻電源2自動調(diào)諧其頻段的范圍和速度，都大于現(xiàn)有技術(shù)中采用步進電機機械調(diào)諧匹配電路中可變電容來實現(xiàn)的射頻頻段調(diào)諧的范圍和速度，滿足博世法中負(fù)載阻抗匹配的要求。
[0067]上述輸入處理室6的一路或若干路源射頻電源3所連接的匹配電源I或多頻率匹配電路I’中都設(shè)有一個射頻繼電器(RF relay)或一個可開關(guān)的射頻發(fā)生器(switchableRF generator),源射頻電源3通過該射頻繼電器(RF relay)或可開關(guān)的射頻發(fā)生器(switchable RF generator)進行開關(guān)控制。
[0068]上述輸入處理室6的一路或若干路偏置射頻電源2所連接的匹配電源I或多頻率匹配電路I’中都設(shè)有一個射頻繼電器(RF relay)或一個可開關(guān)的射頻發(fā)生器(switchableRF generator),偏置射頻電源2通過該射頻繼電器(RF relay)或可開關(guān)的射頻發(fā)生器(switchable RF generator)進行開關(guān)控制。
[0069]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其包含: 處理室(6)； 陰極(7)，其設(shè)置于處理室(6)內(nèi)腔底部； 若干個源線圈(5)，其設(shè)置于處理室(6)頂部上； 源射頻電源(3)，其電路連接若干所述的源線圈(5)； 偏置射頻電源(2)，其電路連接所述的陰極(7)； 其特征在于，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)采用具有自動頻率調(diào)諧功能的射頻電源； 所述的源射頻電源(3)與源線圈(5)之間電路連接有匹配電路(I); 所述的偏置射頻電源(2 )與陰極(7 )之間電路連接有匹配電路(I); 所述匹配電路(I)是固定的，源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化； 該等離子處理室還包含: 檢測電路，其輸入端電路連接處理室(6)，檢測處理室(6)的負(fù)載阻抗； 控制電路，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)分別對應(yīng)電路連接有控制電路，該控制電路電路連接檢測電路的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)的頻段范圍為100千赫茲至100兆赫茲。
3.如權(quán)利要求2所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)的頻段可采用400千赫茲、或2兆赫茲、或13.56兆赫茲、或27兆赫茲或、40兆赫茲、或60兆赫茲、或80兆赫茲、或100兆赫茲的射頻頻段。
4.如權(quán)利要求1所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的匹配電路(I)采用可開關(guān)的匹配電路。
5.如權(quán)利要求4所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的可開關(guān)的匹配電路(I)中設(shè)有射頻繼電器或可開關(guān)的射頻發(fā)生器。
6.如權(quán)利要求1所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的控制電路可分別設(shè)置在所述源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)各自電路連接的匹配電路(I)中，也可以分別對應(yīng)設(shè)置在所述源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)中。
7.如權(quán)利要求1所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的源射頻電源(3)或偏置射頻電源(2)所電路連接的匹配電路(I)中。
8.一種多頻的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其包含: 處理室(6)； 陰極(7)，其設(shè)置于處理室(6)內(nèi)腔底部； 若干個源線圈(5)，其設(shè)置于處理室(6)頂部上； 其特征在于，其還包含若干個不同頻段的源射頻電源(3)和若干個不同頻段的偏置射頻電源(2)； 所述的源線圈(5)電路連接有一個多頻匹配電路(I’)，該多頻匹配電路(I’)分別電路連接若干不同頻段的所述源射頻電源(3)； 所述的陰極(7)也電路連接有一個多頻匹配電路(1’)，該多頻匹配電路0-)分別電路連接若干不同頻段的所述偏置射頻電源(2)； 所述的多頻匹配電路0-)是固定的，若干個源射頻電源(3)和若干個偏置射頻電源(2)響應(yīng)并匹配負(fù)載阻抗的變化； 該等離子處理室還包含: 檢測電路，其輸入端電路連接處理室(6)，檢測處理室(6)的負(fù)載阻抗； 控制電路，若干個源射頻電源(3)和若干個偏置射頻電源(2)分別一一對應(yīng)電路連接有控制電路，該控制電路電路連接檢測電路的輸出端。
9.如權(quán)利要 求8所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)的頻段范圍為100千赫茲至100兆赫茲。
10.如權(quán)利要求9所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)的頻段可采用400千赫茲、或2兆赫茲、或13.56兆赫茲、或27兆赫茲或、40兆赫茲、或60兆赫茲、或80兆赫茲、或100兆赫茲的射頻頻段。
11.如權(quán)利要求8所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的多頻匹配電路(I’)采用可開關(guān)的匹配電路。
12.如權(quán)利要求11所述的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的可開關(guān)的多頻匹配電路(I’)中設(shè)有射頻繼電器或可開關(guān)的射頻發(fā)生器。
13.如權(quán)利要求8所述的多頻的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的控制電路可分別設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源(3 )和若干個不同頻段的偏置射頻電源(2)各自所電路連接的多頻匹配電路0-)中，也可以分別一一對應(yīng)設(shè)置在若干個不同頻段的源射頻電源(3 )和若干個不同頻段的偏置射頻電源(2 )中。
14.如權(quán)利要求8所述的多頻的自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室，其特征在于，所述的檢測電路分別設(shè)置在各自對應(yīng)的若干個不同頻段的源射頻電源(3)或若干個不同頻段的偏置射頻電源(2)所電路連接的多頻匹配電路0-)中。
15.一種自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的調(diào)諧方法， 其中所述自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室包含一個處理室(6)，該處理室(6)內(nèi)腔底部設(shè)有一個陰極(7)，處理室(6)頂部設(shè)有若干源線圈(5)，源線圈(5)電路連接有可自動調(diào)諧的源射頻電源(3)，陰極(7)電路連接有可自動調(diào)諧的偏置射頻電源(2);源線圈(5)與源射頻電源(3)之間電路連接有一個固定的匹配電路(I);陰極(7)與偏置射頻電源(2 )之間也電路連接有一個固定的匹配電路(I);處理室(6 )電路連接有檢測電路；源射頻電源(3)與偏置射頻電源(2)分別電路連接有控制電路；控制電路分別電路連接檢測電路的輸出端； 其特征在于，所述自動頻率調(diào)諧源和偏置射頻電源的電感耦合等離子處理室的調(diào)諧方法包含: 檢測電路首先檢測處理室(6)的負(fù)載阻抗，并將所檢測到的負(fù)載阻抗輸出給分別電路連接源射頻電源(3)和偏置射頻電源(2)的控制電路； 源射頻電源(3)通過掃頻調(diào)諧其輸出的源射頻頻率；偏置射頻電源(2)也通過掃頻調(diào)諧其輸出的偏置射頻頻率； 電路連接源射頻電源(3 )的控制電路根據(jù)負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號，控制源射頻電源(3)的輸出頻率以響應(yīng)所述負(fù)載阻抗；電路連接偏置射頻電源(2)的控制電路根據(jù)負(fù)載阻抗，輸出一個控制信號， 控制偏置射頻電源(2)的輸出頻率以響應(yīng)所述負(fù)載阻抗。
【文檔編號】H01J37/32GK103456591SQ201210175897
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】羅偉義, 許頌臨, 倪圖強 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司