[发明专利]一种射频功率控制方法及等离子体处理装置

说明书

本发明提供一种射频功率控制方法，等离子体反应装置包含若干个电感耦合线圈，射频功率源的射频功率通过匹配网络分配到电感耦合线圈的第一至第M线圈上，使得等离子体反应装置的真空反应腔内产生等离子体，所述控制方法包含：同步射频功率源的输出时钟信号；探测第i线圈的第i电流信号，转换所述第i电流信号为对应的第i脉冲直流信号；根据所述输出时钟信号对第i脉冲直流信号进行处理后计算对应的第i电流反馈值；根据所述第i电流反馈值调整分配到第i线圈上的射频功率；其中i∈[1,M]。本发明还提供一种等离子体处理装置。本发明能够精确控制施加在所有线圈的射频功率，并不受射频功率源的输出方式限制。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种射频功率控制方法及等离子体处理装置。

背景技术

电感耦合型(ICP)等离子体反应装置包含多个电感耦合线圈，单个电感耦合线圈内可以设置有多个线圈，通过控制射频功率源分配到所述多个线圈的功率，实现控制耦合到反应腔内的等离子体能量，进而控制晶圆W的刻蚀速度。然而电感耦合线圈内的线圈在电流作用下会产生电感效应，因而产生热量，难以避免的造成施加在所述线圈上的射频功率产生损耗，且该损耗是难以测量的，因此难以通过控制施加在每个线圈的功率精准的控制晶圆W的刻蚀速度。进一步，由于ICP等离子体反应装置包含线圈的数量多，要对每个线圈功率同时进行精准控制，控制复杂度大。

另外，在一些工艺中，射频功率源输出的射频功率为脉冲输出，传统的方法很难探测到每个脉冲下电感耦合线圈内的多个线圈各自所在射频回路的工作状态。

因此，如何精确地控制分配到每个电感耦合线圈的每个线圈的功率，保证ICP刻蚀设备稳定的工作更是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种射频功率控制方法及等离子体处理装置，能够精确地控制分配到电感耦合线圈的多个线圈的功率，从而精确地补偿射频回路中的能量损耗，保证晶圆的加工速率，保障等离子体处理装置稳定工作。

为了达到上述目的，本发明提供一种射频功率控制方法，等离子体反应装置包含等离子体反应腔，所述反应腔上方设置多个电感耦合线圈，射频功率源的射频功率通过匹配网络分配到所述电感耦合线圈的第一至第M线圈上，使得反应腔内产生等离子体，所述射频功率控制方法还包含：

同步射频功率源的输出时钟信号；

探测第i线圈的第i电流信号；

转换所述第i电流信号为对应的第i脉冲直流信号；

根据所述输出时钟信号对第i脉冲直流信号进行处理后计算对应的第i电流反馈值；

根据所述第i电流反馈值调整分配到第i线圈上的射频功率；其中i∈[1,M]。

优选的，所述同步射频功率源的输出时钟信号包含：根据射频功率源的输出功率同步射频功率源的输出时钟信号：当射频功率源输出射频功率时，所述输出时钟信号处于高电平；当射频功率源不输出射频功率时，所述输出时钟信号处于低电平。

优选的，所述同步射频功率源的输出时钟信号包含：根据射频功率源的输出功率同步射频功率源的输出时钟信号：当射频功率源输出第一功率时，所述输出时钟信号处于高电平；当射频功率源输出第二功率时，所述输出时钟信号处于低电平；第一功率大于第二功率。

优选的，通过对所述第i电流信号进行整流、滤波得到对应的第i脉冲直流信号，i∈[1,M]。