脉冲射频电源的阻抗匹配方法及等离子体设备的匹配方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种脉冲射频电源的阻抗匹配方法及等离子体设备的匹配方法。
【背景技术】
[0002]等离子体设备广泛地被应用于制造集成电路IC或MEMS器件的制备工艺中，主要借助射频电源输出射频功率来激发工艺气体形成等离子体。
[0003]目前，等离子体设备包括电容耦合等离子体(CCP)设备、电感耦合等离子体(ICP)设备、表面波或电子回旋共振等离子体(ECR)设备。其中，CCP设备是利用电容耦合方式产生等离子体，其结构简单、造价低且容易产生大面积均匀分部的等离子体，适用于介质等类型膜的刻蚀工艺；ECR设备可以在较低的气压下获得密度较高的等离子体，但是其造价相对较高；ICP设备不仅可以在较低的气压下获得高密度的等离子体，而且结构简单，造价低，并且其可以对用于产生且决定的等离子体密度的射频源，以及用于决定入射到晶片上的粒子能量的射频源进行独立控制，适用于金属和半导体等材料的刻蚀工艺。
[0004]图1为电感稱合等离子体设备的结构示意图,请参阅图1,该ICP设备包括反应腔室10，在反应腔室10的顶壁上内嵌有介质窗11，在介质窗11的上方设置有感应线圈12，感应线圈12通过第一阻抗匹配器13与第一射频电源14电连接，用以激发反应腔室10内的工艺气体形成等离子体，即，第一射频电源14为用于产生且决定的等离子体密度的射频源；在反应腔室10内设置有用于承载晶片S的静电卡盘15，静电卡盘15通过第二阻抗匹配器16与第二射频电源17电连接，用以吸引等离子体朝向晶片S运动，以实现等离子体对晶片S完成沉积、刻蚀等工艺，即，第二射频电源17为用于决定入射到晶片上的粒子能量的射频源。
[0005]采用上述ICP设备对晶片进行刻蚀工艺，当刻蚀工艺的特征尺寸到20nm及以下时，由于第一射频电源14和第二射频电源17为连续波射频电源，会对晶片造成等离子体诱导损伤(PID)，为避免PID的产生，则第一射频电源14和/或第二射频电源17采用脉冲射频电源，然而，现有的对脉冲射频电源进行阻抗匹配存在稳定性差且匹配精度低的问题。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种脉冲射频电源的阻抗匹配方法及等离子体设备的匹配方法，可以降低射频电源实现阻抗匹配的难度，因而可以提高脉冲射频电源的匹配精度和匹配的稳定性，从而提高工艺的稳定性。
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种脉冲射频电源的阻抗匹配方法，所述脉冲射频电源与阻抗匹配器相连，所述阻抗匹配器包括阻抗可调元件，所述脉冲射频电源具有自动射频扫频功能，所述脉冲射频电源的阻抗匹配方法包括以下步骤:步骤SI，设定所述阻抗可调元件位于预设数值，以及设定所述脉冲射频电源的脉冲频率为预设脉冲频率；步骤S2，判断所述预设脉冲频率是否大于脉冲阈值频率，若是，则进入步骤S3 ;若否，则进入步骤S4 ;步骤S3，使所述脉冲射频电源的脉冲频率等于所述脉冲阈值频率，并开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配，并且，在匹配后使所述脉冲射频电源的脉冲频率切换为所述预设脉冲频率；步骤S4，开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配。
[0008]其中，所述预设数值预设为靠近匹配点的数值。
[0009]其中，所述脉冲阈值频率的范围不大于1000Hz。
[0010]其中，所述脉冲阈值频率为500Hz、800Hz或者1000Hz。
[0011]其中，在所述步骤S3和/或步骤S4中实现阻抗匹配之后，还包括步骤S5，保持所述脉冲射频电源的当前射频频率不变。
[0012]其中，在所述步骤SI中还包括设定所述脉冲射频电源的脉冲占空比。
[0013]其中，在所述步骤S3和步骤S4中开启所述脉冲射频电源之前，还包括设定所述脉冲射频电源的脉冲占空比。
[0014]其中，在所述步骤S3和/或步骤S4中实现阻抗匹配之后，还包括步骤S5，保持所述脉冲占空比和所述脉冲射频电源的当前射频频率不变。
[0015]作为另外一个技术方案，本发明还提供一种等离子体设备的匹配方法，所述等离子体设备为电感耦合等离子体设备，所述电感耦合等离子体设备包括反应腔室，在所述反应腔室顶壁上方设置有电感耦合线圈，所述电感耦合线圈通过第一阻抗匹配器与第一射频电源电连接；在所述反应腔室底部设置有静电卡盘，所述静电卡盘通过第二阻抗匹配器与脉冲射频电源电连接，所述第二阻抗匹配器包括阻抗可调元件，该等离子体设备的匹配方法包括以下步骤:步骤SI，所述第一射频电源实现匹配；步骤S2，设定所述阻抗可调元件位于预设数值，以及设定所述脉冲射频电源的脉冲频率为预设脉冲频率；步骤S3，判断所述预设脉冲频率是否大于脉冲阈值频率，若是，则进入步骤S4 ;若否，则进入步骤S5 ;步骤S4，使所述脉冲射频电源的脉冲频率等于所述脉冲阈值频率，并开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配，并且，在匹配后使所述脉冲射频电源的脉冲频率切换为所述预设脉冲频率；步骤S5，开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配。
[0016]作为另外一个技术方案，本发明还提供一种等离子体设备的匹配方法，所述等离子体设备为电容耦合等离子体设备，所述电容耦合等离子体设备包括反应腔室，在所述反应腔室内上方设置有上电极，所述上电极通过阻抗匹配器与脉冲射频电源电连接；在所述反应腔室底部上设置有与所述上电极对应的下电极，所述下电极接地，所述阻抗匹配器包括阻抗可调元件，该等离子体设备的匹配方法包括以下步骤:步骤Si，设定所述阻抗可调元件位于预设数值，以及设定所述脉冲射频电源的脉冲频率为预设脉冲频率；步骤S2，判断所述预设脉冲频率是否大于脉冲阈值频率，若是，则进入步骤S3 ;若否，则进入步骤S4 ；步骤S3，使所述脉冲射频电源的脉冲频率等于所述脉冲阈值频率，并开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配，并且，在匹配后使所述脉冲射频电源的脉冲频率切换为所述预设脉冲频率；步骤S4，开启所述脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]本发明提供的脉冲射频电源的阻抗匹配方法，其通过判断预设脉冲频率是否大于脉冲阈值频率，若是，则预设脉冲频率不容易实现阻抗匹配，因此，在这种情况下，则进入步骤S3，使得脉冲射频电源的脉冲频率等于脉冲阈值频率，即，使脉冲射频电源的脉冲频率为容易实现阻抗匹配的脉冲频率，并开启脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配，且在实现匹配之后，需要使得脉冲射频电源的脉冲频率切换为工艺所需的预设脉冲频率，以实现在起辉匹配后在该工艺所需的预设脉冲频率条件下进行后续工艺；若否，则预设脉冲频率容易实现阻抗匹配，因此，在这种情况下，则进入步骤S4，直接开启脉冲射频电源，且在其自动射频扫频功能下来进行扫频匹配，由于此时脉冲射频电源的脉冲频率为预设脉冲频率，因此不需要使得脉冲射频电源的脉冲频率切换为工艺所需的预设脉冲频率，即可在该工艺所需的预设脉冲频率条件下进行后续工艺。由上可知，可以实现在工艺所需的预设脉冲频率大于脉冲阈值频率时，降低射频电源实现阻抗匹配的难度，因而可以提高脉冲射频电源的匹配精度和匹配的稳定性，从而提高工艺的稳定性。
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