[发明专利]脉冲双向射频源/负载

说明书

提供了脉冲双向射频源/负载。射频电源系统包括主RF发生器和辅助RF发生器，其中每个发生器输出相应的RF信号。主RF发生器还将RF控制信号输出到辅助RF发生器，并且由辅助RF发生器输出的RF信号根据RF控制信号而改变。辅助RF发生器接收指示由主RF发生器和辅助RF发生器输出的相应RF信号的电特性的感测信号。辅助RF发生器确定RF信号之间的相位差。所感测的电特性和相位独立地或协作地被使用以控制由辅助RF发生器输出的RF信号的相位和振幅。辅助发生器包括电感箝位电路，其将所反射的能量从耦合网络返回到可变电阻负载。

本申请是申请日为2018年5月10日、申请号为201880030682.7 (PCT/US2018/032067)的标题为“脉冲双向射频源/负载”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月9日提交的U.S.15/974,947的优先权，并且要求于2017年5月10日提交的美国临时申请号62/504,197的权益。以上申请的全部公开通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及控制FR发生器和耗散来自可变阻抗负载的反射能量。

背景技术

这里提供的背景描述是为了大体上呈现本公开的上下文的目的。在该背景技术章节中所描述的范围内目前署名的发明人的工作，以及在提交时可能没有另外符合现有技术的要求的描述的方面，既不明确地也不隐含地被承认为反对本公开的现有技术。

等离子体蚀刻常用于半导体制造中。在等离子体蚀刻中，离子通过电场加速以蚀刻基板上的暴露表面。基于由射频(RF)电源系统的RF发生器产生的RF功率信号来产生电场。必须精确地控制由RF发生器产生的RF功率信号以有效地执行等离子体蚀刻。

RF电源系统可包括RF发生器或电源、匹配或相配网络以及负载(例如等离子体室)。RF发生器产生在匹配网络处接收的RF功率信号。匹配网络使匹配网络的输入阻抗与RF发生器和匹配网络之间的传输线的特性阻抗匹配。该阻抗匹配有助于最大化被发送到匹配网络的功率(“正向功率”)的量并最小化从匹配网络反射回到RF 发生器的功率(“反向功率”)的量。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特性阻抗匹配时，正向功率可以最大化而反向功率可以最小化。

在RF功率发生器或电源场中，通常存在将RF信号施加到负载的两种方法。第一种更传统的方法是将连续波信号施加到负载。在连续波模式中，连续波信号通常是由电源连续输出到负载的正弦波。在连续波方法中，FR信号可以是正弦输出，且正弦波的振幅和/或频率可改变，以便改变施加到负载的输出功率。

将RF信号施加到负载的第二种方法涉及使RF信号脉动，而不是将连续波信号施加到负载。在脉冲操作模式中，RF正弦信号由调制信号调制，以便定义调制后的正弦信号的包络。在常规脉冲调制方案中，通常以预定频率和振幅输出RF正弦信号。可改变频率以改进阻抗匹配条件，提供敏捷的频率调整。可改变振幅以改变RF信号的功率。除了改变正弦RF信号或不改变正弦RF信号，也可通过改变调制信号来控制被输送到负载的功率。

在一般RF功率发生器配置中，使用测量施加到负载的RF信号的正向和反射功率或电压和电流的传感器来确定施加到负载的输出功率。分析这些信号的任一集合以确定施加到负载的功率的参数或电特性。参数可包括例如电压、电流、频率和相位。该分析可确定用于调节RF电源的输出的功率值，以便改变施加到负载的功率。在RF 功率输送系统(其中负载是等离子体室)中，负载的变化的阻抗引起施加到负载的相应的变化的功率，因为所施加的功率部分地是负载的阻抗的函数。因此，变化的阻抗可能需要改变施加到负载的功率的参数，以便维持来自RF电源的功率到负载的最佳施加。