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一種阻抗匹配方法

文檔序號:8072795閱讀:402來源:國知局
一種阻抗匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種阻抗匹配方法,用于在交替循環(huán)的刻蝕和沉積中使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配,該方法包括:在前N個刻蝕步驟中和前N個沉積步驟中通過調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)阻抗匹配,并獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值;在后續(xù)的刻蝕步驟中和沉積步驟中,分別設(shè)定匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,并通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率實現(xiàn)阻抗匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明有較快的匹配速度,能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)阻抗匹配,避免了刻蝕和沉積效果不均勻的問題。同時,本發(fā)明使用掃頻匹配時,無需預(yù)先確定匹配網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)值,減少了工藝開發(fā)的工作量。
【專利說明】
—種阻抗匹配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域,尤其涉及一種阻抗匹配方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的深硅刻蝕設(shè)備通常如圖1所示,其中反應(yīng)腔4中設(shè)置有靜電卡盤6,該靜電卡盤6用于承載晶片5,電感耦合線圈3位于反應(yīng)腔4上部的介質(zhì)窗口 7的上方,且電感耦合線圈3與匹配器2和射頻電源I相連,當射頻電源I發(fā)送射頻時,能夠在反應(yīng)腔4內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電磁場以將相應(yīng)的氣體激發(fā)為等離子體以進行對應(yīng)的工藝。目前的深硅刻蝕工藝通常為刻蝕步驟和沉積步驟的交替循環(huán),其中,刻蝕步驟對基片進行刻蝕,沉積步驟為在刻蝕溝槽的側(cè)壁上沉積一層聚合物保護膜以保護側(cè)壁不被刻蝕,使得刻蝕步驟中的刻蝕只在基片垂直面進行。為了能夠穩(wěn)定地在反應(yīng)腔中激發(fā)等離子體,需要使得反應(yīng)腔和匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗與射頻電源的阻抗匹配。
[0003]現(xiàn)有的一種阻抗匹配技術(shù)為采用阻抗傳感器獲取匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗,并根據(jù)阻抗傳感器所獲取的匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗,控制電機轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)中的阻抗可調(diào)元件(如調(diào)節(jié)可變電容的電容值),使得匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗與射頻電源的阻抗匹配。然而,該現(xiàn)有技術(shù)中,采用電機通過機械方式調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件,其調(diào)節(jié)速度比較慢,難以實現(xiàn)穩(wěn)定匹配,容易造成刻蝕和沉積的效果不均勻,并導(dǎo)致刻蝕得到的基片側(cè)壁凹凸不平(Scalloping現(xiàn)象),此外,該方法在刻蝕步驟和沉積步驟過程中,需要持續(xù)對阻抗可調(diào)元件進行調(diào)節(jié),會縮短電機和阻抗可調(diào)元件的使用壽命。
[0004]現(xiàn)有的另一種阻抗匹配技術(shù)為采用電源掃頻自動匹配的方式,即固定匹配網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)值,利用射頻電源的掃頻匹配功能使得匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗和射頻電源的阻抗匹配。該現(xiàn)有技術(shù)的匹配速度較快,但需要預(yù)先通過實驗確定匹配網(wǎng)絡(luò)中各阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值,且在不同的工藝條件下,所需要設(shè)定的阻抗可調(diào)元件參數(shù)值往往也不同,增加了工藝開發(fā)的工作量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種阻抗匹配方法,以使得在深硅刻蝕工藝中,匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗與射頻電源的阻抗能夠快速匹配。
[0006]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種阻抗匹配方法,用于在交替循環(huán)的刻蝕和沉積中使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配,所述阻抗匹配方法包括:
[0007]S1、在前N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,以及在前N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值;
[0008]S2、在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述刻蝕步驟阻抗值,在第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述沉積步驟阻抗值,并在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟和第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率,以使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配;
[0009]其中,N為預(yù)先設(shè)定的正整數(shù)。
[0010]優(yōu)選地,所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值為:第N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值;
[0011]所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值為:第N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值。
[0012]優(yōu)選地,N為I。
[0013]優(yōu)選地,N大于I時,所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值為刻蝕步驟中每個刻蝕步驟調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值;
[0014]所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值為:前N個沉積步驟中每個沉積步驟調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值。
[0015]優(yōu)選地,所述射頻電源為掃頻電源。
[0016]優(yōu)選地,所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗傳感器,所述阻抗傳感器能夠獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)和所述反應(yīng)腔的阻抗值;
[0017]所述SI中根據(jù)所述阻抗傳感器所獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)和所述反應(yīng)腔的阻抗值,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0018]優(yōu)選地,所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件,
[0019]所述調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括:調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值。
[0020]優(yōu)選地,所述SI中獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,包括:獲取所述阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值;
[0021]所述SI中所述獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值,包括:獲取所述阻抗可調(diào)元件的沉積步驟參數(shù)值。
[0022]優(yōu)選地,所述S2中設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述刻蝕步驟阻抗值包括:設(shè)定所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為所述刻蝕步驟參數(shù)值;
[0023]所述S2中設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述沉積步驟阻抗值包括:設(shè)定所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為所述沉積步驟參數(shù)值。
[0024]優(yōu)選地,所述阻抗可調(diào)元件為電容和/或電感。
[0025]可見,本發(fā)明在深硅刻蝕的初始階段的刻蝕步驟和沉積步驟中通過調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)阻抗匹配,并獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,在后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中分別設(shè)定匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,并通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率實現(xiàn)阻抗匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明可以在掃頻頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配,有較快的匹配速度,能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)阻抗匹配,避免了刻蝕和沉積效果不均勻的問題。同時,本發(fā)明使用掃頻匹配時,無需預(yù)先確定匹配網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)值,減少了工藝開發(fā)的工作量。此外,本發(fā)明還能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中持續(xù)調(diào)節(jié)可調(diào)元件導(dǎo)致的電機和可調(diào)元件使用壽命較短的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明,但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0027]圖1為現(xiàn)有的深硅刻蝕設(shè)備示例圖;
[0028]圖2為本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法流程圖;
[0029]圖3為本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法應(yīng)用實施例示意圖;
[0030]圖4為本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法另一應(yīng)用實施例示意圖;
[0031]圖5為本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法應(yīng)用系統(tǒng)示例圖。
[0032]附圖標記說明
[0033]1-射頻電源;2_匹配器;3_電感稱合線圈;4、30_反應(yīng)腔;5_晶片;6_靜電卡盤;7-介質(zhì)窗口 ;10_掃頻電源;20_匹配網(wǎng)絡(luò);21_阻抗傳感器;22_匹配電路;23_控制器;24-電機。

【具體實施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是,此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0035]本發(fā)明提供一種阻抗匹配方法,該阻抗匹配方法能夠在深硅刻蝕工藝的交替循環(huán)的刻蝕和沉積步驟中使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配,如圖2所示,該方法可以包括:
[0036]S1、在前N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,以及在前N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值;
[0037]S2、在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述刻蝕步驟阻抗值,在第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述沉積步驟阻抗值,并在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟和第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率,以使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配;
[0038]其中,N為預(yù)先設(shè)定的正整數(shù)。
[0039]現(xiàn)有的深硅刻蝕工藝通常是交替循環(huán)的刻蝕和沉積步驟,即先通過刻蝕步驟對基片進行刻蝕,再通過沉積步驟在刻蝕溝槽的側(cè)壁沉積一層保護膜,之后再進行下一個刻蝕步驟,如此兩個步驟交替循環(huán)直至完成深硅刻蝕工藝。
[0040]在前N個刻蝕步驟和沉積步驟中自動調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值,并設(shè)定匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,使得在后續(xù)的刻蝕步驟中和沉積步驟中能夠利用頻率調(diào)節(jié)實現(xiàn)阻抗匹配。
[0041]具體地,在前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中,可以根據(jù)匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗,調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值,使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配。之后,可以根據(jù)前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中對匹配網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié),分別獲得匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,在后續(xù)的刻蝕步驟中和沉積步驟中,則分別固定設(shè)置匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,并通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率實現(xiàn)阻抗匹配。
[0042]更進一步地,所述SI中設(shè)定的匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值可以為:第N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值;所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值為:第N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值。
[0043]更進一步地,上述方法中的N可以為1,S卩,以第一個刻蝕步驟和第一個沉積步驟中調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值分別作為匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值。
[0044]更進一步地,本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法中,N可以為大于I的正整數(shù),且SI中獲取的匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值可以為:前N個刻蝕步驟中每個刻蝕步驟調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值;S1中獲取的匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值可以為:前N個沉積步驟中每個沉積步驟調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值。即,可以用前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中每個步驟調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值分別作為匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值。
[0045]更進一步地,射頻電源可以為掃頻電源,在S2中調(diào)節(jié)射頻電源的頻率使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配可以通過控制射頻電源采用自動掃頻匹配實現(xiàn)。
[0046]應(yīng)當理解的是,在前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中,射頻電源的頻率固定(例如,可以設(shè)置為13.56MHz)。通常,射頻電源的頻率f可在fe±5%內(nèi)進行調(diào)節(jié),其中,f。為恒定值,例如,可以為13.56MHz。
[0047]雖然在前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中已經(jīng)分別確定了射頻電源與匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔匹配時,匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值,但是,隨著刻蝕步驟和沉積步驟的進行,反應(yīng)腔的阻抗會有較小的變化,通過在射頻電源的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)射頻電源的頻率即可完成射頻電源與匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗匹配。由于調(diào)節(jié)射頻電源的頻率屬于電子調(diào)節(jié),因此,利用本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法具有較快的匹配速度。阻抗匹配速度越快,越有利于刻蝕工藝中刻蝕步驟和沉積步驟之間的快速切換,并可以減輕溝槽側(cè)壁的凹凸不平現(xiàn)象。
[0048]上述方法能夠使得在深硅刻蝕工藝中,在初始的刻蝕步驟和沉積步驟通過調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)阻抗匹配,在后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中,僅需要在刻蝕步驟與沉積步驟進行切換時,在匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值之間進行切換,而在刻蝕步驟與沉積步驟中通過電源的自動掃頻即可穩(wěn)定快速地實現(xiàn)阻抗匹配。
[0049]更進一步地,匹配網(wǎng)絡(luò)中可以包括阻抗傳感器,該阻抗傳感器能夠用于獲取匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗值,在SI中可以根據(jù)阻抗傳感器所獲取的匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗值,調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值,使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配?;蛘撸部梢栽谄ヅ渚W(wǎng)絡(luò)中設(shè)置幅值相位檢測模塊以獲取匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔的阻抗。
[0050]更進一步地,匹配網(wǎng)絡(luò)中可以包括阻抗可調(diào)元件,SI中調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)具體可以包括:調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值。其中,阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值可以為電容的電容值或電感的電感值。
[0051]更進一步地,SI中獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,具體可以包括:獲取阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值;獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值,具體可以包括:獲取阻抗可調(diào)元件的沉積步驟參數(shù)值。
[0052]更進一步地,S2中設(shè)定匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為刻蝕步驟阻抗值,具體可以包括:設(shè)定阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為刻蝕步驟參數(shù)值;設(shè)定匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為沉積步驟阻抗值,包括:設(shè)定阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為沉積步驟參數(shù)值。
[0053]具體地,上述方法即為在SI中,根據(jù)前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟對阻抗可調(diào)元件的調(diào)節(jié),分別獲取阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值和沉積步驟參數(shù)值,并在后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中,分別設(shè)定阻抗可調(diào)元件的參數(shù)為刻蝕步驟參數(shù)值和沉積步驟參數(shù)值。其中,可以以第N個刻蝕步驟和第N個沉積步驟中調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件后的阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值分別作為阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值和沉積步驟參數(shù)值,或者,可以以前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟中每個步驟調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件后的阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值的平均值分別作為阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值和沉積步驟參數(shù)值。
[0054]應(yīng)當理解的是,上述刻蝕步驟阻抗值可以對應(yīng)于匹配網(wǎng)絡(luò)中的阻抗可調(diào)元件的一個參數(shù)值(即刻蝕步驟參數(shù)值),而沉積步驟阻抗值可以對應(yīng)于匹配網(wǎng)絡(luò)中的阻抗可調(diào)元件的另一個參數(shù)值(即沉積步驟參數(shù)值)。
[0055]在本發(fā)明所提供的阻抗匹配方法中,僅在前N個刻蝕步驟和前N個沉積步驟的過程中需要對匹配網(wǎng)絡(luò)中的阻抗可調(diào)元件進行調(diào)節(jié),在后續(xù)的刻蝕步驟中和沉積步驟中,僅需在刻蝕步驟與沉積步驟進行切換時,在刻蝕步驟參數(shù)值和沉積步驟參數(shù)值之間調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)元件即可,無需持續(xù)對阻抗元件進行調(diào)節(jié),因此本方所提供的阻抗匹配方法還可以延長匹配網(wǎng)絡(luò)中阻抗可調(diào)元件以及電機的使用壽命。
[0056]N越大,獲取到的阻抗可調(diào)元件參數(shù)的平均值越接近于射頻電源與匹配網(wǎng)絡(luò)和反應(yīng)腔阻抗匹配時的參數(shù)值,從而可以減小射頻電源的頻率調(diào)節(jié)量,使得在射頻電源的頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)即可達到阻抗匹配。優(yōu)選地,N不大于5,從而既可以確保較快的阻抗匹配速度,又可以盡可能的降低對匹配網(wǎng)絡(luò)中阻抗可調(diào)節(jié)元件的壽命的影響。
[0057]更進一步地,阻抗可調(diào)元件可以為電容,或電感,或電容與電感的組合。
[0058]下面結(jié)合圖3和圖4所示示例對本發(fā)明進行進一步描述,其中,al、a2、a3和am分別表不第一個、第二個、第三個和第m個刻蝕步驟,bl、b2、b3和bm分別表不第一個、第二個、第三個和第m個沉積步驟。
[0059]在圖3所示實施例中,N為1,即在al中和bl中調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗值,并獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,具體地,可以假設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)中包括電容,若al中調(diào)節(jié)該電容后的電容值為Ca,則該電容的刻蝕步驟參數(shù)值可以為Ca,若bl中調(diào)節(jié)該電容后的電容值為Cb,則該電容的沉積步驟參數(shù)值可以為Cb。在從第二個開始的后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中,可以分別設(shè)定該電容的電容值為Ca和Cb,并通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率來實現(xiàn)阻抗匹配。將N設(shè)置為I的優(yōu)點在于,調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)所需的時間較短。
[0060]在圖4所示實施例中,N為3,即在al、a2、a3中和bl、b2、b3中調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗值,并獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,具體地,可以假設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)中包括電容,若al、a2和a3中調(diào)節(jié)該電容后的電容值分別為Cal、Ca2和Ca3,該電容的刻蝕步驟參數(shù)值可以為Ca=(Cal+Ca2+Ca3)/3,gbl、b2和b3中調(diào)節(jié)該電容后的電容值分別為Cbl、Cb2和Cb3,該電容的刻蝕步驟參數(shù)值可以為Cb=(Cbl+Cb2+Cb3)/3,在從第四個開始的后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中,可以分別設(shè)定該電容的電容值為Ca和Cb,并通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率來實現(xiàn)阻抗匹配。
[0061]圖5為本發(fā)明所提供的方法應(yīng)用環(huán)境示例圖,如圖5所示,匹配網(wǎng)絡(luò)20中可以包括阻抗傳感器21、匹配電路22、控制器23和電機24,其中,匹配電路22可以由阻抗可調(diào)元件組成,阻抗傳感器21能夠獲取匹配網(wǎng)絡(luò)20和反應(yīng)腔30的阻抗值,控制器23能夠控制電機24的轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)匹配電路22中的阻抗可調(diào)元件(如調(diào)節(jié)電容的電容值或電感的電感值),同時,控制器23能夠控制掃頻電源10以固定頻率工作或者以掃頻匹配模式工作。
[0062]可見,本發(fā)明在深硅刻蝕的初始階段通過調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)阻抗匹配,并獲取匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值和沉積步驟阻抗值,在后續(xù)的刻蝕步驟和沉積步驟中通過調(diào)節(jié)射頻電源的頻率實現(xiàn)阻抗匹配。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明僅在深硅刻蝕的初始階段調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值,而在后續(xù)步驟中可以采用掃頻匹配方式即可在掃頻頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)阻抗匹配,有較快的匹配速度,能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)阻抗匹配,避免了刻蝕和沉積效果不均勻的問題。同時,本發(fā)明使用掃頻匹配時,無需預(yù)先確定匹配網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)值,減少了工藝開發(fā)的工作量。此外,本發(fā)明還能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中持續(xù)調(diào)節(jié)可調(diào)元件導(dǎo)致的電機和可調(diào)元件使用壽命較短的問題。
[0063]可以理解的是,以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進,這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種阻抗匹配方法,用于在交替循環(huán)的刻蝕和沉積中使得射頻電源的阻抗和匹配網(wǎng)絡(luò)與反應(yīng)腔的阻抗匹配,其特征在于,所述阻抗匹配方法包括: 51、在前N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,以及在前N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò),使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配,并獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值; 52、在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述刻蝕步驟阻抗值,在第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述沉積步驟阻抗值,并在第N+1個以及后續(xù)的刻蝕步驟和第N+1個以及后續(xù)的沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述射頻電源的頻率,以使所述射頻電源的阻抗和所述匹配網(wǎng)絡(luò)與所述反應(yīng)腔的阻抗匹配; 其中,N為預(yù)先設(shè)定的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值為:第N個刻蝕步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值; 所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值為:第N個沉積步驟中,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配方法,其特征在于,N為I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配方法,其特征在于,N大于I時,所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值為:前N個刻蝕步驟中每個刻蝕步驟調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值; 所述SI中獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值為:前N個沉積步驟中每個沉積步驟調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)后得到的所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值的平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述射頻電源為掃頻電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗傳感器,所述阻抗傳感器能夠獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)和所述反應(yīng)腔的阻抗值; 所述Si中根據(jù)所述阻抗傳感器所獲取的所述匹配網(wǎng)絡(luò)和所述反應(yīng)腔的阻抗值,調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括阻抗可調(diào)元件, 所述調(diào)節(jié)所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括:調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述SI中獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的刻蝕步驟阻抗值,包括:獲取所述阻抗可調(diào)元件的刻蝕步驟參數(shù)值; 所述SI中所述獲取所述匹配網(wǎng)絡(luò)的沉積步驟阻抗值,包括:獲取所述阻抗可調(diào)元件的沉積步驟參數(shù)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述S2中設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述刻蝕步驟阻抗值包括:設(shè)定所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為所述刻蝕步驟參數(shù)值; 所述S2中設(shè)定所述匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為所述沉積步驟阻抗值包括:設(shè)定所述阻抗可調(diào)元件的參數(shù)值為所述沉積步驟參數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻抗匹配方法,其特征在于,所述阻抗可調(diào)元件為電容和/或電感。
【文檔編號】H05H1/46GK104425208SQ201310412111
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】韋剛, 李興存, 宋銘明 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司
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