专利名称：射频匹配方法及装置、等离子体设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术，特别涉及-设备。
-种射频匹配方法及装置、具有其的等离子体
背景技术：
在半导体制备工艺中，等离子体被广泛应用于半导体器件的生产过程中。在等离子体刻蚀系统中，射频电源向等离子腔体供电以产生等离子体。在等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于腔体并曝露在等离子体环境下的晶片相互作用从而，使晶片材料表面发生各种物理和化学反应，进而使材料表面性能发生变化，完成晶片的刻蚀或者其他工艺过程。现今常用的射频电源的工作频率为13. 56MHz，输出阻抗为50 Ω。射频电源通过特征阻抗为50Ω的同轴电缆与反应腔室相连。随着刻蚀过程的进行，腔室中的气体成分以及压力都在不断变化，从而作为负载的等离子体的阻抗也在不断的变化。由于射频电源的输出阻抗为固定的50Ω，而输入阻抗是不断变化的，从而射频电源的阻抗与输入阻抗不匹配。 上述阻抗的不匹配会导致射频传输线上存在较大的反射功率，使得射频输出功率无法全部施加到等离子体腔室。如果获得的射频能量不足以使等离子体起辉，刻蚀过程就无法进行。 由此，需要在射频电源与等离子体腔室之间设置阻抗匹配器，以使得输入阻抗与射频电源阻抗能够达到共轭匹配。其中，阻抗匹配器包括用于检测输入阻抗的传感器。现有射频匹配器中的传感器，采集到射频传输线的电压V和电流I之后，经模拟电
路处理，传感器输出值为
权利要求
1.一种用于等离子体腔室的射频匹配方法，其特征在于，包括如下步骤传感器模块获取射频电源的电压幅度检测值|v|'、电流幅度检测值|1|'和相位差检测值α ‘；根据所述电压幅度检测值Ivl ‘、电流幅度检测值|1| ‘和相位差检测值α ‘ 获取传感器第一输出值，并根据所述电压幅度检测值IVl'获取传感器第二输出值，以及根据所述电流幅度检测值|1|'获取传感器第三输出值，并将所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值传送至控制模块；和所述控制模块根据所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值， 获取射频匹配装置的输入阻抗，并根据所述输入阻抗，通过控制执行模块调整匹配网络的阻抗以匹配射频电源的输出阻抗。
2.如权利要求1所述的射频匹配方法，其特征在于，所述传感器模块根据所述电压幅度检测值Ivl'、电流幅度检测值III ‘和相位差检测值α'通过以下公式获取所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值，
3.如权利要求2所述的射频匹配方法，其特征在于，所述第一系数矩阵M3x3为
4.如权利要求1所述的射频匹配方法，其特征在于，所述控制模块根据所述传感器模块输出的传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值获取射频匹配装置的输入阻抗进一步包括根据所述传感器第一输出值、传感器第二输出值、传感器第三输出值和第二系数矩阵 W3x3获取所述射频电源的电压幅度获取值|V|、电流幅度获取值|1|和相位获取值α ；和根据所述电压幅度获取值|V|、电流幅度获取值|1|和相位获取值α获取所述输入阻抗的模值|Ζ|和相位θ。
5.如权利要求4所述的射频匹配方法，其特征在于，所述相位θ等于所述相位获取值
6.如权利要求4所述的射频匹配方法，其特征在于，所述控制模块根据传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值和第二系数矩阵W3x3，通过以下公式获取所述射频电源的电压幅度获取值|V|、电流幅度获取值|1|和相位获取值α，
7.如权利要求6所述的射频匹配方法，其特征在于，所述第二系数矩阵W3x3为
8.一种用于等离子体腔室的射频匹配装置，其特征在于，包括传感器模块、控制模块、 执行模块和匹配模块；所述控制模块与所述传感器模块相连，所述执行模块与所述控制模块相连，所述匹配模块分别与所述传感器模块和所述执行模块相连；所述传感器模块用于获取射频电源的电压幅度检测值|V| ‘、电流幅度检测值|1| ‘ 和相位差检测值α'，并根据所述电压幅度检测值|V|'、电流幅度检测值|1|'和相位差检测值α ‘获取传感器第一输出值，根据所述电压幅度检测值|V| ‘和相位差检测值α ‘ 获取传感器第二输出值，以及根据所述电流幅度检测值|1|'和相位差检测值α'获取传感器第三输出值，并将所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值传送至所述控制模块；所述控制模块用于接收来自所述传感器模块的所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值，并根据所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值获取所述射频匹配装置的输入阻抗；且所述控制模块根据所述射频匹配装置的输入阻抗，通过控制所述执行模块调整所述匹配模块的阻抗以匹配射频电源的输出阻抗。
9.如权利要求8所述的射频匹配装置，其特征在于，所述传感器模块根据所述电压幅度检测值|V| ‘、电流幅度检测值|1| ‘和相位差检测值α ‘通过以下公式获取所述传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值，
10.如权利要求9所述的射频匹配装置，其特征在于，所述第一系数矩阵M3x3为 ^ 、
11.如权利要求9所述的射频匹配装置，其特征在于，所述传感器模块包括第一乘法器，用于根据所述电压幅度检测值|v|'、电流幅度检测值|1|'和相位差检测值α ‘获取所述传感器第一输出值；第二乘法器，用于根据所述电压幅度检测值Ivl ‘和相位差检测值α ‘获取所述传感器第二输出值；和第三乘法器，用于根据所述电流幅度检测值III ‘和相位差检测值α ‘获取所述传感器第三输出值。
12.如权利要求8所述的射频匹配装置，其特征在于，所述控制模块根据所述传感器第一输出值、传感器第二输出值、传感器第三输出值和第二系数矩阵W3x3获取所述射频电源的电压幅度获取值Ivl、电流幅度获取值|1|和相位获取值α ；和根据所述电压幅度获取值Ivl、电流幅度获取值|1|和相位获取值α获取所述输入阻抗的模值|ζ|和相位θ。
13.如权利要求12所述的射频匹配装置，其特征在于，所述相位θ等于所述相位获取值α ο
14.如权利要求12所述的射频匹配装置，其特征在于，所述控制模块根据传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值和第二系数矩阵W3x3，通过以下公式获取所述射频电源的电压幅度获取值|V|、电流幅度获取值|1|和相位获取值α，
15.如权利要求14所述的射频匹配装置，其特征在干，所述第二系数矩阵W3x3为
16.一种等离子体设备，其特征在干，包括反应腔室；射频电源，所述射频电源用于向所述反应腔室输入射频功率；如权利要求8-15中任一项所述的射频匹配装置，该射频匹配装置连接所述射频电原， 且所述射频匹配装置用于匹配所述射频电源的输出阻杭。
17.如权利要求16所述的等离子体设备，其特征在干，所述等离子体设备为物理气相 沉积设备，等离子体刻蚀设备或等离子体增强化学气相沉积设备。
全文摘要
本发明公开了一种射频匹配方法及装置、等离子体设备，该方法包括传感器模块获取射频电源的电压幅度检测值、电流幅度检测值和相位差检测值；根据电压幅度检测值、电流幅度检测值和相位差检测值获取传感器第一输出值，并根据电压幅度检测值获取传感器第二输出值，以及根据电流幅度检测值获取传感器第三输出值，并将传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值传送至控制模块；控制模块根据传感器第一输出值、传感器第二输出值和传感器第三输出值，获取射频匹配装置的输入阻抗，并根据输入阻抗，通过控制执行模块调整匹配网络的阻抗以匹配射频电源的输出阻抗。本发明简化了输入阻抗的运算类型和运算时间，提高了传感器的测量精度。
文档编号H05H1/46GK102573261SQ20101058558
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者成晓阳, 武晔 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司