[发明专利]一种自动实现射频功率匹配的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种将射频功率施加到反应腔，并维持反应腔中的等离子点燃的射频功率系统，特别涉及一种通过调节射频匹配电路实现最小化反射功率的方法和系统。

背景技术

在半导体器件、平板显示器、太阳能板等制造领域内，利用等离子来进行加工的各种反应腔普遍存在。这样的反应腔包括刻蚀、化学气相沉积(CVD)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)等。在这些反应腔中，具有设定频率的射频功率源向反应腔提供射频功率。射频功率通过一个射频匹配网络被施加到电极或天线。射频匹配网络被设计来调节从传输线到反应腔的阻抗，以更加有效地分配射频功率到反应腔。

现有技术存在的一个问题是反应腔阻抗漂移或改变。比如，由于部件老化和反应腔状态改变，如清洁情况就会导致阻抗漂移。同样，后续的维护也会导致反应腔阻抗改变。除此之外，不同的基片也会造成反应腔阻抗改变。因此存在监控反应腔阻抗并调节射频匹配网络以最小化反射功率并确保射频功率有效分配的需要。另一方面，在半导体生产厂家的各种反应腔和系统基本都是由中央主机通过运行生产管理软件来控制的。在这样的环境下，一旦一个工艺菜单被验证，就会被存储到中央主机。然后主机根据存入的工艺菜单来运行系统。这个存入的工艺菜单不允许修改除非进行再次验证。这也就意味着，如果由于反应腔状态改变而需要修改工艺菜单，修改后的工艺菜单在取代老的工艺菜单前必须被重新验证。这是很花时间和资源的事情，所以工厂的管理者们会尽量避免这一情况。

但是，当反应腔阻抗发生漂移或改变，工艺菜单又需要作改变以适应阻抗改变。所以业界需要一种方法和系统在不改变已存储的工艺菜单的情况下能够主动测量阻抗漂移和改变。

发明内容

本发明的发明内容只提供一个对本发明部分方面和特点的基本理解，其不是对本发明的广泛的概述，也不是用来特别指出本发明关键的要素或者勾画发明的范围。其唯一的目的是简化地呈现本发明的一些概念，为后续详细的描述本发明作一些铺垫。

本发明所提供的实施例能够根据反应腔阻抗的改变而主动修正，因而不需要改变工艺菜单。该主动修正可以是自动完成的，而且可以在处理过程中多次重复执行。

本发明实施例提供一种控制射频功率施加至等离子处理腔中的方法，从而最小化反射功率并有效地施加射频功率到等离子体中。各种实施例能够实现自动调节射频功率而不需要修改验证过的工艺菜单。自动调节(auto tuning)可以被应用到频率匹配和射频匹配网络的调节上。

根据本发明所揭露的多个方面，一种运行处理系统的方法，包括提供一个等离子处理腔，一个本地控制器，和一个远端生产控制器，该运行处理系统的方法包括：在生产控制器中存储处理工艺菜单，包括用于等离子腔的射频匹配网络的设定值，用所述工艺菜单给等离子反应腔供应电能；监测等离子处理腔的反射功率；改变所述等离子处理腔的射频匹配网络的设定值以获得最小化的反射功率，在获得最小化的反射功率时，存储新的射频匹配网络设定值到本地控制器，并且继续根据所述处理工艺菜单运行该等离子处理腔，其中射频匹配网络设定值采用存储在本地控制器中的参数。

改变所述等离子处理腔的射频匹配网络的设定值包括：比较当前反射功率和一个阀值，如果当前反射功率超出阀值：从第一方向上增加射频匹配网络的设定值并判断反射功率是增加或是减少；如果反射功率增加，则向与第一方向相反的第二方向增加射频匹配网络的设定值；如果反射功率减少，则在第一方向上再次增加射频匹配网络的设定值。

进一步揭露本发明还可以包括在减少反射功率的方向上继续增加设定值，直到设定值增加开始造成反射功率开始增加；将当前射频匹配网络的设定值存储并替换到本地控制器中。射频匹配网络设定值可以包括对射频匹配网络中可变单元的设定，如可变电容，可变电感，可变电阻或者它们的组合。