Rf脉冲边沿整形的制作方法
【专利说明】RF脉冲边沿整形
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年10月30日递交的美国发明专利申请N0.13/663574的优先权。上面申请的公开内容通过引用整体合并于此。
技术领域
[0003]本公开涉及RF功率系统，并且更具体地涉及RF功率系统的输出的脉冲边沿整形。
【背景技术】
[0004]本文提供的【背景技术】描述通常是为了呈现本公开的内容。就本【背景技术】部分所描述的程度而言，当前所称发明人的工作以及在递交时说明书中无法被另外证明是现有技术的各方面，既不明确地也不隐含地被承认是与本公开相对照的现有技术。
[0005]仅举例而言，等离子蚀刻经常被用于半导体制造。在等离子蚀刻中，离子被电场加速以蚀刻基板上的暴露表面。电场根据RF功率系统的射频(RF)产生器产生的RF功率信号而产生。由RF产生器产生的RF功率信号被精确控制，以有效执行等离子蚀刻。
[0006]RF功率系统可以包括RF产生器、匹配网络以及诸如等离子体室的负载。RF功率信号被用于驱动负载以制造各种部件，包括但不限于集成电路(1C)、太阳能面板、光盘(CD)和/或数字通用(或视频)光盘(DVD)。负载可以包括由RF信号驱动的任意数量的元件或器件，包括但不限于等离子体室。负载可以包括宽带不匹配负载(例如，具有不匹配电阻器终端的电缆)、窄带不匹配负载(例如，2-元素的匹配网络)和谐振器负载。
[0007]RF功率信号在匹配网络处被接收。匹配网络将匹配网络的输入阻抗与RF产生器和匹配网络之间的传输线的特性阻抗进行匹配。该阻抗匹配有助于最小化在朝向等离子体室的正向上施加至匹配网络的功率量(“正向功率”)和从匹配网络反射回RF产生器的功率量(“反向功率”)。阻抗匹配还有助于最大化从匹配网络至等离子体室的正向功率输出。
[0008]存在多种方法将RF信号施加至负载。一个示例方法是将连续波信号施加至负载。典型的连续波信号是由RF功率源连续输出至负载的正弦波。在连续波方法中，RF信号呈现正弦输出，并且为了改变施加至负载的输出功率，正弦波的振幅和/或频率可以被改变，以改变施加至负载的输出功率。将RF信号施加至负载的另一个示例方法包括使RF信号产生脉冲，而不是将连续波信号施加至负载。
【发明内容】
[0009]一种射频(RF)产生模块，包括功率控制模块，所述功率控制模块接收所述RF产生模块分别在第一状态和第二状态下的输出的第一期望振幅和第二期望振幅，并且基于所述第一期望振幅和所述第二期望振幅输出与从所述第一状态至所述第二状态的转换相对应的输入功率设定值。频率控制模块接收所述输入功率设定值并输出与所述输入功率设定值相对应的频率设定值。脉冲整形模块接收所述输入功率设定值、所述频率设定值和何时从所述第一状态向所述第二状态转换的指示并且基于所述输入功率设定值、所述频率设定值和所述指示将所述RF产生模块的输出从第一状态转换至第二状态。
[0010]一种用于操作射频(RF)产生模块的方法，包括接收所述RF产生模块分别在第一状态和第二状态下的输出的第一期望振幅和第二期望振幅，基于所述第一期望振幅和所述第二期望振幅输出与从所述第一状态至所述第二状态的转换相对应的输入功率设定值，输出与所述输入功率设定值相对应的频率设定值，接收所述输入功率设定值、所述频率设定值和何时从所述第一状态向所述第二状态转换的指示，以及基于所述输入功率设定值、所述频率设定值和所述指示，将所述RF产生模块的输出从所述第一状态转换至所述第二状
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[0011]从此后提供的详细的描述，本公开进一步的适用领域会变得显而易见。应当理解的是，具体描述和特定示例仅被用于说明性的目的，而不是为了限制本公开的范围。
【附图说明】
[0012]从详细的描述和附图，本公开会被更充分地理解，其中:
[0013]图1是根据本公开的原理的示例性射频(RF)等离子体室系统的功能性框图；
[0014]图2是根据本公开的原理的射频(RF)产生模块的功能性框图；
[0015]图3Α、3Β和3C根据本公开的原理示出具有不同脉冲形状的输出；
[0016]图4是根据本公开的原理的脉冲整形模块的功能性框图；以及
[0017]图5是根据本公开的原理的频率状态控制模块和功率状态控制模块的功能性框图。
【具体实施方式】
[0018]由RF产生器产生的脉冲可以被单独调谐或可以不被调谐。例如，仅脉冲的高压侧可以被调谐或可以无脉冲部分被调谐。因此，调谐可以是缓慢的，并且在脉冲改变之前调谐不可能实现目标，由此限制阻抗匹配或脉冲频率，或者非常快速地调谐成为必需的。
[0019]根据本公开的RF产生模块针对多个不同功率水平最小化反射功率，同时脉冲化并最小化由脉冲化等离子体引起的针对多个不同负载的反射功率，减小了由突然的功率转换引起的振荡并增加了对传递的能量的控制。例如，RF产生模块实现一个或多个功率控制模块以及一个或多个频率控制模块。功率控制模块和频率控制模块控制特定过程所要求的多个离散状态。功率控制模块和频率控制模块使RF产生模块的RF输出信号在第一状态和第二状态(例如，产生RF脉冲)之间转换。然而，代替控制在第一状态和第二状态之间的瞬时转换，功率和频率被控制通过步进方式(即，在多个相应功率和频率设定值之上)在第一状态和第二状态之间转换和/或从第二状态转换至第一状态。
[0020]例如，RF产生器模块可以针对从第一状态至第二状态的转换在功率设定值(例如，PDEL(O)和TOEL(I)，……以及PDEL(n))之间施加脉冲。类似地，RF产生器模块针对功率设定值中的每一个维持不同的RF频率设定值(例如，f (O)、f (I)……和f (η))。在脉冲发生改变时，RF功率和RF频率在第一时段都在功率和频率设定值的范围之间逐渐改变。以这种方式，RF产生器根据多种期望的边沿形状将RF脉冲的边沿整形而不是仅仅产生方波脉冲。仅举例而言，RF脉冲的边沿可以基于期望的功率水平、电压或电流，或者任何其他适合的输入而被整形。
[0021]现在参见图1，呈现了示例性射频(RF)等离子体室系统100的示例性实施方式的功能性框图。虽然图1示出双通道RF等离子体室系统，但是本公开的原理适用于包括两个或多个通道的RF产生器系统。
[0022]RF产生器模块102 (例如，RF产生器)接收交流(AC)输入功率并使用AC输入功率产生RF输出。仅举例而言，AC输入功率可以是大约480伏特AC (VAC)或另一个适合电压的三相AC功率。仅为了论述，RF产生器模块102此后会被论述为产生两个RF输出(即，RF产生器模块102被描述为双通道RF产生器模块)。然而，RF产生器模块102可以产生更多数量的RF输出，或者可以仅产生单个RF输出。仅举例而言，RF产生器模块102可以以一个或多个等离子体室(诸如等离子体室106)中实现的每个等离子体电极产生一个RF输出。
[0023]匹配模块110接收RF输出，并且在将RF输出提供至等离子体室106之前将阻抗与该RF输出中的每一个进行匹配。RF产生器模块102可以控制匹配模块110。更具体地说，RF产生器模块102可以控制匹配模块110执行阻抗匹