用于多频率rf脉冲的频率增强阻抗依赖的功率控制的制作方法
【专利说明】用于多频率RF脉冲的频率増强阻抗依赖的功率控制
本申请是申请号为201310056412.2，申请日为2013年2月21日，申请人为朗姆研究公司，发明创造名称为“用于多频率RF脉冲的频率增强阻抗依赖的功率控制”的发明专利申请的分案申请。
优先权声明
[0001 ] 本申请根据美国法典第35编第119条(e)，要求由John C.Valcore Jr.等人于2012年2月22日提交的、美国申请号为61/602,040的、名称为“Frequency Enhanced ImpedanceDependent Power Control For Mult1-Frequency RF Pulsing(用于多频率 RF脉冲的频率增强阻抗依赖的功率控制)”的共同拥有的临时专利申请的优先权，其全部内容作为参考并入本申请中。
技术领域
[0002]本发明涉及用于多频率RF脉冲的频率增强阻抗依赖的功率控制。
【背景技术】
[0003]长期以来，等离子体处理被用于处理衬底(例如，晶片或平板或其它衬底)以生成电子器件(例如，集成电路或平板显示器)。在等离子体处理中，衬底被置于等离子体处理室中，等离子体处理室使用一或多个电极将源气体(其可以是蚀刻剂源气体或沉积源气体)激发为用于处理衬底的等离子体。所述电极可由一或多个RF信号激发，所述RF信号可由例如一或多个RF发生器供应。
[0004]在一些等离子体处理系统中，多个RF信号(其中一些可具有相同或不同的RF频率)可被提供给一或多个电极以生成等离子体。例如，在典型的电容耦合等离子体处理系统中，一或多个RF信号可被提供给上电极、下电极或者两者以便生成所希望的等离子体。
[0005]在一些应用中，RF信号中的一或多个可被施以脉冲。对于任意给定的RF信号而言，RF脉冲涉及在高功率设定值和低功率设定值之间交替改变RF信号。当来自RF发生器(例如，RF_GEN1)的RF信号被施以脉冲时，由RF_GEN1向等离子体负载输送的RF功率的量根据RF信号是脉冲到高电平还是脉冲到低电平而变化。输送给等离子体负载的RF功率电平的变化导致等离子体阻抗的变化。例如，当RF发生器RF_GEN1被脉冲到高电平时，等离子体阻抗可处于一个水平，而当RF发生器RF_GEN1被脉冲到低电平时，等离子体阻抗可处于另一个水平。
[0006]举例来说，如果其它RF发生器基于在来自RF发生器RF_GEN1的RF信号的高电平脉冲期间存在的等离子体阻抗已将其频率调谐为使其功率输送达到最大限度，则这些RF频率很可能在由于由RF发生器RF_GEN1输送的RF功率电平在来自RF发生器RF_GEN1的RF信号脉冲到低电平时已改变的事实而使等离子体阻抗改变时导致低效率的功率输送。
[0007]为了进一步详细阐述频率调谐的方面，新式的RF发生器可自调谐其RF频率以便更恰当地匹配RF发生器的输出阻抗和等离子体负载。本文所使用的术语中，独立地施以脉冲的(IP)RF信号是指独立于其它RF信号脉冲的RF信号。举例来说，这样的独立地施以脉冲的RF信号可响应于来自工具主机(too I host)或其它控制电路的命令而脉冲。从属(Clependent)RF信号是响应于IP RF信号的脉冲而调谐或改变其RF频率以使其向等离子体负载的功率输送达到最大限度的RF信号。
[0008]在现有技术中，提供从属RF信号的从属RF发生器可在其频率调谐过程中扫过多个频率(比如响应于由IP RF信号的脉冲引起的等离子体阻抗变化事件)。随着从属RF发生器扫过不同的频率，其可在频率自调谐过程中监控正向功率和反射功率以确定最高效地输送功率给等离子体负载的RF频率。
[0009]在理论上，对于某些应用来说，现有技术的自调谐足以应付。但是，由现代工艺指定的RF信号脉冲频率对于从属RF发生器的自调谐特征而言通常太快(例如，1KHz或更快)以致不能保持。这一部分是因为需要多个采样用于频率自调谐，从而要求调谐/从属RF发生器运行在不切实际的高频率以便完成可接受的频率调谐。
[0010]如果从属RF发生器的RF频率不被调谐得足够快到适应于改变等离子体阻抗(比如等离子体阻抗随着IP RF信号从高电平到低电平或从低电平到高电平的转变而改变)，则由该从属RF发生器输送的功率仍然低效率直至从属RF信号的频率完成调谐。从属RF发生器调谐其频率所需的时间越久，由该从属RF发生器输送的功率非最佳的时间周期越长。
[0011]鉴于上述，需要用于确保从属RF发生器的RF频率能够对由IPRF信号脉冲引起的等离子体阻抗的变化快速反应的改进的方法和装置。
【发明内容】
[0012]本发明提供了一种用于在具有至少一个等离子体处理室的等离子体处理系统中处理衬底的方法，所述等离子体处理室采用多个RF功率供应器以在所述处理过程中在所述等离子体处理室内维持等离子体，所述方法包括:对所述多个RF功率供应器中的第一 RF功率供应器施以脉冲以在高功率状态和低功率状态之间传递第一 RF信号，其中所述施以脉冲在第一脉冲频率被实施；以固定频率模式运行所述多个RF功率供应器中的第二RF功率供应器从而所述第二 RF功率供应器不被允许自调谐由所述第二 RF功率供应器输出的第二 RF信号的频率且从而所述第二 RF信号以至少两个固定的交替RF频率值运行:第一 RF频率值和第二RF频率值，其中在学习阶段，当所述第二RF功率供应器运行在频率自调谐模式从而响应于在低于所述第一脉冲频率的第二脉冲频率在所述高功率状态和所述低功率状态之间脉冲的所述第一 RF信号自调谐所述第二 RF信号的RF频率时，所述第一 RF频率值和所述第二 RF频率值被较早习得。优选地，所述方法可以进一步包括:以固定频率模式运行所述多个RF功率供应器中的第三RF功率供应器从而所述第三RF功率供应器不被允许自调谐由所述第三RF功率供应器输出的第三RF信号的频率且从而所述第三RF信号以至少两个固定的交替RF频率值运行:第三RF频率值和第四RF频率值，其中在所述学习阶段，当所述第三RF功率供应器运行在频率自调谐模式从而响应于在低于所述第一脉冲频率的脉冲频率在所述高功率状态和所述低功率状态之间脉冲的所述第一RF信号自调谐所述第三RF信号的RF频率时，所述第三RF频率值和所述第四RF频率值被较早习得。
[0013]本发明还提供了一种用于在具有至少一个等离子体处理室的等离子体处理系统中处理衬底的方法，所述等离子体处理室采用多个RF功率供应器以在所述处理过程中在所述等离子体处理室内维持等离子体，所述方法包括执行学习阶段，所述学习阶段包括:a)对所述多个RF功率供应器中的第一 RF功率供应器施以脉冲以在低功率状态和高功率状态之间改变第一RF信号的功率电平，其中在所述学习阶段对所述第一 RF功率供应器施以脉冲在第一脉冲频率被实施，b)以自调谐模式运行所述多个RF功率供应器中的第二RF功率供应器从而所述第二 RF功率供应器被允许自调谐由所述第二 RF功率供应器输出的第二 RF信号的频率，并获得第一 RF频率值，所述第一 RF频率值代表所述第二 RF功率供应器在所述第一 RF信号处于所述高功率状态时以所述自调谐模式将所述第二RF信号的所述频率自调谐至的RF频率，c)此后，以所述自调谐模式运行所述多个RF功率供应器的所述第二RF功率供应器从而所述第二 RF功率供应器被允许自调谐由所述第二 RF功率供应器输出的第二 RF信号的频率，并获得第二 RF频率值，所述第二 RF频率值代表所述第二 RF功率供应器在所述第一 RF信号处于其低功率状态时以所述自调谐模式将所述第二RF信号的所述频率自调谐至的RF频率。所述方法还包括执行生产阶段，所述生产阶段包括:d)对所述多个RF功率供应器中的所述RF功率供应器施以脉冲以使所述第一 RF信号的功率电平在所述低功率状态和所述高功率状态之间交替，其中在所述生产阶段对所述第一 RF功率供应器施以脉冲在快于所述第一脉冲频率的第二脉冲频率被实施，以及e)使所述第二RF功率供应器的所述频率在所述第一 RF频率和所述RF频率之间交替，同时以固定频率模式运行所述第二 RF功率供应器从而所述第二 RF功率供应器在所述固定频率模式不被允许以所述第二 RF功率供应器在处于所述自调谐模式时自调谐所述第二RF信号的所述频率的形式自调谐所述第二RF信号的所述频率。
【附图说明】
[0014]在附图中通过实施例的方式而非通过限定的方式来说明本发明，在这些附图中，类似的参考数字符号指代类似的元件，其中: