[发明专利]用于多频率RF脉冲的频率增强阻抗依赖的功率控制

说明书

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

本申请根据美国法典第35编第119条(e)，要求由JohnC. ValcoreJr.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“FrequencyEnhancedImpedanceDependentPowerControl ForMulti-FrequencyRFPulsing(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

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

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。

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。

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。

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。

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(toolhost)或其它控制电路的命令而 脉冲。从属(dependent)RF信号是响应于IPRF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。

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IPRF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。

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，10KHz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。

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IPRF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。