用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置，具體公開了用于在多頻率等離子體處理室中處理襯底的方法和裝置?；鶚ORF信號在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖。在基極RF信號施加脈沖時，非基極RF發(fā)生器中的每一個響應(yīng)于控制信號前攝地（proactively）在第一預(yù)定義功率電平和第二預(yù)定義功率電平之間切換。替代地或另外地，在基極RF信號施加脈沖時，非基極RF發(fā)生器中的每一個響應(yīng)于控制信號前攝地在第一預(yù)定義RF頻率和第二預(yù)定義RF頻率之間切換。本發(fā)明公開了用于在生產(chǎn)時間之前為非基極RF信號確定第一和第二預(yù)定義功率電平和/或第一和第二預(yù)定義RF頻率的技術(shù)。
【專利說明】用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置
相關(guān)申請
[0001 ] 本申請權(quán)利要求與2012年2月22日提交的名稱為“FREQUENCY ENHANCEDIMPEDANCE DEPENDENT POWER CONTROL FOR MULT 1-FREQUENCY RF PULSING”、代理人案卷號為P2301P/LMRX-P222P1、申請?zhí)枮?1/602,040的共同受讓的專利申請相關(guān)，并與2012年2 月 22 日提交的名稱為 “METHODS AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZING RF PULSES IN APLASMA PROCESSING SYSTEM”、代理人案卷號為 P2296P/LMRX-P221P1、申請?zhí)枮?61/602，401的共同受讓的專利申請相關(guān)，所有上述申請作為參考并入此處。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請涉及等離子體處理系統(tǒng)，尤其是涉及用于在等離子體處理系統(tǒng)中控制等離子體的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]等離子體處理長久以來被用于處理襯底(例如，晶片或平板或其它襯底)以產(chǎn)生電子器件(例如，集成電路或平板顯示器)。在等離子體處理中，襯底被置于等離子體處理室中，等離子體處理室采用一或多個電極來激發(fā)源氣體(其可以是蝕刻劑源氣體或沉積源氣體)以形成用于處理襯底的等離子體。電極可由RF信號激發(fā)，該RF信號例如由RF發(fā)生器提供。
[0004]在一些等離子體處理系統(tǒng)中，多個RF信號(其中一些可具有相同或不同的RF頻率)可被提供給襯底承載電極(本文也稱為下電極或卡盤)以生成等離子體，同時上電極被接地。在電容耦合等離子體處理系統(tǒng)中，例如，一或多個RF信號可被提供給下電極，而上電極被接地。
[0005]在一些應(yīng)用中，可施加多個RF信號脈沖。針對任意給定的RF信號，RF脈沖施加包括在可與RF頻率不同(且通常慢于RF頻率)的脈沖頻率將該RF信號打開或關(guān)閉(或者在高功率電平和低功率電平之間交替，因?yàn)槊}沖施加并不總是需要功率被關(guān)閉)。一般而言，以往RF脈沖施加被執(zhí)行以改善某些處理結(jié)果(比如改善均勻性或減少蝕刻相關(guān)的損害)。
[0006]各個RF信號的脈沖施加可以是不同步的或者是同步的。就同步脈沖施加而言，例如，如果兩個信號RFl和RF2是同步的，則有針對每個信號RF2的有源脈沖的信號RFl的有源脈沖。兩個RF信號的脈沖可以是同相的，或者一個RF脈沖的上升沿可落后于另一個RF脈沖的上升沿，或者一個RF脈沖的下降沿可落后于另一個RF脈沖的下降沿，或者RF脈沖可以是異相的。
[0007]如果各個RF信號的脈沖施加沒有被很好地控制，則會有如下風(fēng)險:在一或多個RF信號從低到高(反之亦然)的轉(zhuǎn)變過程中可發(fā)生導(dǎo)致等離子體微擾的RF功率不穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谝换蚨鄠€RF信號的這樣的轉(zhuǎn)變過程中，處理室中的等離子體條件改變了。這種改變可被會試圖補(bǔ)償檢測到的等離子體條件改變的匹配網(wǎng)絡(luò)和/或其它RF發(fā)生器檢測到。這種補(bǔ)償?shù)姆磻?yīng)性本性(reactive nature)意味著在等離子體條件改變檢測和成功補(bǔ)償之間的期間，存在導(dǎo)致等離子體不穩(wěn)定的RF功率微擾。
[0008]圖1示出了這種RF功率微擾的一個示例，其會導(dǎo)致脈沖RF信號之一的轉(zhuǎn)變過程中的等離子體不穩(wěn)定。在圖1的示例中，2MHz RF信號以IOOHz以50%的占空比在2500W和Off之間產(chǎn)生脈沖。出于說明的目的，假定60MHz RF信號在連續(xù)波形(CW)模式下運(yùn)行，不產(chǎn)生脈沖。隨著2MHz RF信號從低狀態(tài)102轉(zhuǎn)變到高狀態(tài)104，響應(yīng)于所提供的功率改變，室內(nèi)的等離子體條件改變。當(dāng)檢測到這種等離子體條件改變時，60MHz RF信號示出為補(bǔ)償(通過60MHz RF電源或匹配網(wǎng)絡(luò)中的補(bǔ)償電路)檢測到的等離子體條件改變。
[0009]然而，這是反應(yīng)性響應(yīng)且依賴于首先檢測2MHz脈沖RF信號(如前所述，其以IOOHz的脈沖頻率施加脈沖)從低到高的轉(zhuǎn)變所引起的等離子體條件改變。延遲以及隨后的響應(yīng)導(dǎo)致由參考數(shù)字106示出的RF功率電平微擾，參考數(shù)字106示出了在從低到高的2MHz轉(zhuǎn)變之后60MHz RF信號的功率電平中的短暫下降。在從高(110)到低(112)的2MHz RF轉(zhuǎn)變之后，因60MHz RF信號的延遲響應(yīng)而來的60MHz RF信號中的RF功率電平微擾的另一例子由參考數(shù)字108示出。其它RF功率微擾在圖1中由例如參考數(shù)字114和116示出。由圖1可知，這些RF功率微擾可在正方向上或者在負(fù)方向上且可具有不同的強(qiáng)度。這樣的微擾導(dǎo)致不穩(wěn)定的和/或難于控制的等離子體事件，影響處理結(jié)果和/或器件良率。
[0010]此外，在高密度、高性能器件的制造中，現(xiàn)代等離子體處理強(qiáng)加了嚴(yán)格的處理結(jié)果要求。用傳統(tǒng)的恒定波形RF信號或者用傳統(tǒng)的RF脈沖施加方法，不能到達(dá)一些工藝窗或者這些工藝窗非常窄。
[0011]各個RF信號的脈沖施加的操縱和進(jìn)一步控制以改善等離子體穩(wěn)定性和/或以提供額外的工藝控制鈕在本發(fā)明的實(shí)施方式的多個目的之中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種用于在具有至少一個電極的等離子體處理室中處理襯底的方法。所述等離子體處理室具有被耦合來為所述電極提供多個RF信號的多個RF電源。該方法包括使基極RF脈沖信號在第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號代表所述多個RF信號中具有所述多個RF信號的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號的RF頻率。
[0013]該方法還包括將控制信號至少發(fā)送給所述多個RF電源的子集，其中在處理所述襯底時，所述控制信號以不需要對由于所述基極脈沖信號的所述施加脈沖而來的一或多個室參數(shù)的改變進(jìn)行感測的方式前攝地產(chǎn)生。
[0014]該方法包括響應(yīng)于所述控制信號，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，使多個所述RF電源的所述子集中的每一個施加脈沖。
[0015]下面在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】部分中，且結(jié)合附圖，會對本發(fā)明的這些及其它特征進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]在附圖中，以實(shí)施例的方式而非以限制的方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，且其中類似的參考數(shù)字指代類似的元件，其中:
[0017]圖1示出了這樣的RF功率微擾的示例，其可在脈沖RF信號之一的轉(zhuǎn)變過程中導(dǎo)致等離子體不穩(wěn)定。
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有等離子體處理室且被配置用于各個RF信號脈沖施加狀態(tài)的功率電平控制的簡化的電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
[0019]圖3示出了兩個RF信號的相對于時間的輸出功率以說明在各個RF信號之間前攝地(proactively)同步脈沖施加的效果的圖形。
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的情形，其中60MHz RF信號具有其適配于2MHz RF信號的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0021]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中60MHz RF信號具有其適配于2MHz RF信號的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0022]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中27MHz RF信號和60MHz RF信號具有其適配于2MHz RF信號的脈沖施加狀態(tài)的功率電平。
[0023]圖7示出了說明如下事實(shí)的概念圖的樣張:在某些條件下，非基極RF發(fā)生器不能在所需功率設(shè)定點(diǎn)輸出RF功率。
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于學(xué)習(xí)當(dāng)基極RF發(fā)生器施加脈沖時用于非基極RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧的RF頻率的方法。
[0025]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于當(dāng)?shù)入x子體室提供有脈沖基極RF信號和至少一個非基極RF信號時將最佳RF功率輸送給等離子體室中的等離子體負(fù)載的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的如附圖中所示的一些實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被陳述以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但顯而易見的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)不會被詳細(xì)描述以避免不必要地模糊本發(fā)明。
[0027]下面將描述各種實(shí)施方式，包括方法和技術(shù)。應(yīng)當(dāng)牢記的是，本發(fā)明還可涵蓋包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制造物件，在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲用于實(shí)施本發(fā)明技術(shù)的計(jì)算機(jī)可讀指令。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括用于存儲計(jì)算機(jī)可讀代碼的例如半導(dǎo)體的、磁的、光磁的、光的或者其它形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還可涵蓋用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置。這樣的裝置可包括專用和/或可編程的電路以執(zhí)行關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的任務(wù)。這樣的裝置的實(shí)施例包括通用計(jì)算機(jī)和/或適當(dāng)編程后的專用計(jì)算設(shè)備且可包括計(jì)算機(jī)/計(jì)算設(shè)備和適用于關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的各種任務(wù)的專用/可編程電路的組合。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于通過前攝地設(shè)置一或多個較高頻率RF信號的RF功率電平以及前攝地控制脈沖施加以最小化處理過程中的RF功率微擾來控制等離子體處理的方法和裝置。較高頻率RF信號的功率電平被確定并接著響應(yīng)于基極脈沖RF信號被分別設(shè)置。換句話說，較高頻率RF信號的功率電平被確定并接著被分別設(shè)置以用于基極脈沖RF信號的高脈沖以及用于基極脈沖RF信號的低脈沖。
[0029]如本文所采用的術(shù)語，基極脈沖RF信號代表施加脈沖的最低頻率RF信號。例如，如果下電極被提供三個RF信號(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz RF信號施加脈沖，則2MHzRF信號代表基極脈沖RF信號，因?yàn)樗鞘┘用}沖的最低頻率RF信號。作為另一示例，如果等離子體處理室被提供三個RF信號給其下電極(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz RF信號以連續(xù)波形(即，非脈沖模式)運(yùn)行而27MHz RF信號和60MHz RF信號施加脈沖，則27MHz RF信號代表基極脈沖RF信號。
[0030]為了闡明術(shù)語，基極脈沖RF信號可以與主RF信號相同或不同，主RF信號代表獨(dú)立施加脈沖的RF信號。當(dāng)多個RF電源施加脈沖時，所述RF電源中的一者可被指定為主RF電源并獨(dú)立使其主RF信號脈沖。主RF電源可發(fā)出控制信號給其它RF電源以使施加脈沖同步。不要求主RF信號是最低頻率的RF信號。因此，27MHz脈沖RF信號可作為2MHz脈沖RF信號的主RF信號，反之亦可。但是，本文所使用的術(shù)語基極脈沖RF信號是施加脈沖的最低頻率RF信號。在這點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意的是，使用主RF電源在RF電源之間同步脈沖施加只是使施加脈沖同步的一種方法。例如可采用外部電路來同步所有RF電源之間的脈沖施加。[0031 ] 在一或多種實(shí)施方式中，當(dāng)基極RF信號施加脈沖時，其它脈沖RF信號中的每一個在其與基極脈沖RF信號的脈沖施加狀態(tài)同步的第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平之間前攝地交替。第一預(yù)設(shè)功率電平代表其它脈沖RF信號的為基極RF信號的高脈沖確立的功率電平。第二預(yù)設(shè)功率電平代表其它脈沖RF信號的為基極RF信號的低脈沖確立的功率電平。
[0032]例如，假定等離子體處理室被提供三個RF信號給其下電極(2MHz、27MHz和60MHz )且2MHz和27MHz RF信號二者均以IOOHz施加脈沖。2MHz基極脈沖RF信號會以IOOHz在2MHz高功率電平和2MHz低功率電平之間施加脈沖。27MHz RF信號響應(yīng)于來自主RF電源或外部同步控制電路的控制信號會前攝地在第一預(yù)設(shè)功率電平(其響應(yīng)于2MHz高功率電平而發(fā)生)和第二預(yù)設(shè)功率電平(其響應(yīng)于2MHz低功率電平而發(fā)生)之間交替。
[0033]非基極脈沖RF信號(比如前述實(shí)施例中的27MHz RF信號)的預(yù)設(shè)功率電平被確定和/或確立以達(dá)到某些希望的處理結(jié)果。進(jìn)一步地，非基極脈沖RF信號的第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平中的每一者均獨(dú)立地針對基極脈沖RF信號的每一個脈沖施加狀態(tài)進(jìn)行確立。如此，它們獨(dú)立地針對存在于基極RF信號(比如前述實(shí)施例中的2MHz RF信號)的高狀態(tài)和基極RF信號的低狀態(tài)期間的等離子體條件進(jìn)行確定和/或確立。一旦這些預(yù)設(shè)功率電平針對非基極RF信號被確立(例如，在配方形成過程中)，則當(dāng)基極脈沖RF信號在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時，非基極RF信號響應(yīng)于來自主RF電源或來自外部同步控制電路的控制信號會在生產(chǎn)過程中(例如，在襯底處理過程中)在第一預(yù)設(shè)功率電平和第二預(yù)設(shè)功率電平之間交替。這種情況的另一種表述方式是非基極脈沖RF信號響應(yīng)不僅依賴于基極RF信號施加脈沖的事實(shí)而且依賴于基極RF信號的狀態(tài)(高或低)。
[0034]在一或多種實(shí)施方式中，前攝響應(yīng)被用于優(yōu)化脈沖施加過程中RF功率的不穩(wěn)定。本文所采用的術(shù)語前攝或前攝響應(yīng)是指RF信號的補(bǔ)償和/或脈沖施加被前攝地執(zhí)行而不是反應(yīng)性地執(zhí)行。如前面所討論的，反應(yīng)性響應(yīng)在匹配網(wǎng)絡(luò)或與RF信號相關(guān)聯(lián)的RF電源檢測到室中的等離子體條件(舉例來說，比如等離子體阻抗)因其它RF信號中的一者的脈沖施加而改變時發(fā)生。在反應(yīng)性響應(yīng)模式中，在這樣的檢測發(fā)生之后，該匹配網(wǎng)絡(luò)或該RF電源作出響應(yīng)以補(bǔ)償檢測到的等離子體條件改變。詳細(xì)來說，在反應(yīng)性響應(yīng)模式中，匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源只在檢測作出之后進(jìn)行響應(yīng)。
[0035]相較而言，在前攝響應(yīng)模式中，其它RF信號的匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源的響應(yīng)通過控制信號被前攝地開始而不需要等待檢測。例如，外部控制電路和/或處理器和/或計(jì)算機(jī)可前攝地發(fā)送控制信號以指令匹配網(wǎng)絡(luò)或RF電源基于其對其它RF信號中的一或多個的脈沖施加行為/時序的知識進(jìn)行響應(yīng)。這種控制信號和響應(yīng)的發(fā)生不需要等待對脈沖相關(guān)的等離子體條件改變的檢測發(fā)生。作為另一實(shí)施例，用于脈沖RF信號中的一者的RF發(fā)生器可與其它RF發(fā)生器通信以提供控制信號從而由其它RF發(fā)生器開始響應(yīng)。在這種情況下，發(fā)出控制信號的RF發(fā)生器會作為主RF發(fā)生器，而其它RF發(fā)生器作為從RF發(fā)生器。代替響應(yīng)于對等離子體條件改變的檢測，主RF發(fā)生器前攝地發(fā)出控制信號給其從RF發(fā)生器。
[0036]通過前攝地控制匹配網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)和/或其它RF發(fā)生器的響應(yīng)，因脈沖施加而來的RF功率不穩(wěn)定和/或等離子體微擾在持續(xù)時間上和/或在強(qiáng)度上被縮減。以這種方式，功率微擾被減少且等離子體穩(wěn)定性得以增強(qiáng)。
[0037]參考附圖以及下面的討論，可更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0038]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有等離子體處理室204的簡化的電容耦合等離子體處理系統(tǒng)202。雖然典型的等離子體處理系統(tǒng)可具有多個室，但為了闡述的目的只示出了一個室。此外還省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它細(xì)節(jié)，比如機(jī)器傳送臂、儲存盒、氣體供應(yīng)，等等。
[0039]在圖2的實(shí)施例中，上電極206被接地,而代表襯底架(substrate holder)或卡盤的下電極208通過匹配網(wǎng)絡(luò)230被提供分別來自三個RF電源220、222和224的三個RF信號(2MHz，27MHz和60MHz)。雖然示出了三個RF信號和三個RF電源，但下電極208可被提供少至一個或者和所希望的一樣多的RF信號。進(jìn)一步地，雖然為了闡述選擇了 2MHz，27MHz和60MHz的RF頻率，但如果需要也可使用不同的RF頻率。所述的等離子體處理室204被配置用于介電蝕刻。
[0040]如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，匹配網(wǎng)絡(luò)230將RF電源220、222和224的阻抗與等離子體處理室中的等離子體負(fù)載的阻抗進(jìn)行匹配以最小化反射功率且最大化功率輸出。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，RF電源220、222和224處于通信中使得如果RF電源中的一者作為RF脈沖主電源，則該RF電源可前攝地發(fā)送控制信號給其它RF信號以便前攝地開始這些其它RF信號的脈沖施加。
[0041]例如，RF電源220 (2MHz RF電源)可作為脈沖主電源并經(jīng)由導(dǎo)管230和232分別給RF電源222和224發(fā)送數(shù)字或模擬控制信號(舉例來說，其可以是電信號或光信號)以指令RF電源222和224將它們的脈沖施加與主2MHz RF信號的脈沖施加(舉例來說，與2MHzRF脈沖施加期間的上升沿、下降沿或者任意預(yù)定時間)同步，而不必等待對等離子體處理室204中的等離子體條件改變的檢測。
[0042]作為另一實(shí)施例，RF電源222 (27MHz RF電源)可作為脈沖主電源并經(jīng)由導(dǎo)管234和232分別給RF電源220和224發(fā)送數(shù)字或模擬控制信號(舉例來說，其可以是電信號或光信號)以指令RF電源220和224將它們的脈沖施加與主27MHz RF信號的脈沖施加(舉例來說，與MHz RF脈沖施加期間的上升沿、下降沿或者任意預(yù)定時間)同步，而不必等待對等離子體處理室204中的等離子體條件改變的檢測。
[0043]替代地，控制電路250可被用來為所有三個RF電源220、222和224提供控制信號，如所示。在這種情況下，沒有RF電源會需要充當(dāng)主電源且全部可從控制電路250接收前攝地指令RF電源施加脈沖的控制信號。通過前攝地控制各個RF信號的脈沖施加，RF功率微擾被最小化，如下面圖3中所示。
[0044]圖3示出了兩個RF信號的相對于時間的輸出功率的圖形:2MHz RF信號302和60MHz RF信號304。2MHz RF信號302在IOOHz以50%占空比在2500W和OW之間施加脈沖。為了闡述清晰，在圖3的實(shí)施例中，60MHz RF信號304以其針對2MHz RF信號的高脈沖持續(xù)期間設(shè)定于900W的第一預(yù)設(shè)功率電平和其針對2MHz RF信號的低脈沖持續(xù)期間同樣設(shè)定于900W的第二預(yù)設(shè)功率電平。在圖3的實(shí)施例中，產(chǎn)生這些施加脈沖的RF信號的2MHz和60MHz RF電源二者均從公用控制電路(比如圖2的控制電路250)接收控制信號并從而以同步方式前攝地施加脈沖而無需等待對等離子體條件改變的檢測。替代地，RF電源中的一者(例如，2MHz RF電源或者27MHz RF電源)可作為針對其它RF電源的脈沖主電源且可前攝地發(fā)出控制信號以指令其它RF電源大體上同步地施加脈沖而無需等待對等離子體條件改變的檢測。
[0045]由圖3可以看出，針對2MHz基極脈沖RF信號302的每個高-低或低-高轉(zhuǎn)變，60MHz RF信號304中的功率微擾被保持得明顯較低(在圖3的實(shí)施例中低于3%)。這些由參考數(shù)字320、322、324和328示出。相較于其中60MHz RF電源在反應(yīng)性模式中運(yùn)行(SP，響應(yīng)于等離子體條件改變的檢測而進(jìn)行補(bǔ)償)的圖2中的情形，這里的RF功率微擾明顯較小。這是因?yàn)橐坏┕β孰娖皆O(shè)定點(diǎn)針對非基極脈沖RF信號被確定，則非基極脈沖RF信號可在其兩個功率設(shè)定點(diǎn)之間施加脈沖而無需基于接收控制信號而延遲，從而有助于更穩(wěn)定的RF功率輸出。
[0046]在一或多種實(shí)施方式中，非基極脈沖RF信號(即，較高RF頻率脈沖信號)的第一功率電平和第二功率電平中的每一者可從一或多個可測量的等離子體處理室參數(shù)(舉例來說，比如卡盤偏置或返回RF電流)動態(tài)地確定。通過“動態(tài)的”，應(yīng)當(dāng)理解的是，功率電平的這種確定例如可在配方形成或機(jī)器校準(zhǔn)期間在算法上被完成，或者可在處理過程中即時(on-the-fly)完成。非基極脈沖RF信號的第一功率電平(對應(yīng)于當(dāng)基極脈沖RF信號處于其高狀態(tài)時非基極脈沖RF信號的功率電平)可從一或多個等離子體處理室參數(shù)的傳感器測量結(jié)果自動地被算法確定并針對基極脈沖RF信號的高狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。同樣地，非基極脈沖RF信號的第二功率電平(對應(yīng)于當(dāng)基極脈沖RF信號處于其低狀態(tài)時非基極脈沖RF信號的功率電平)可從一或多個等離子體處理室參數(shù)的傳感器測量結(jié)果自動地被算法確定并針對基極脈沖RF信號的低狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。
[0047]在這種情況下，在基極RF脈沖信號的高狀態(tài)和低狀態(tài)期間、利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個等離子體處理室參數(shù)的傳感器測量結(jié)果動態(tài)地確定并設(shè)置非基極脈沖RF信號(即，較高頻率脈沖RF信號)的功率電平以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)的能力代表了一個優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诨鶚O脈沖RF信號的高狀態(tài)期間以及在基極脈沖RF信號的低狀態(tài)期間的較高頻率脈沖RF功率信號的功率電平現(xiàn)在是用于工藝的單獨(dú)控制鈕。之后，非基極脈沖RF信號根據(jù)從主RF電源或者從外部控制器(例如，圖2的控制器電路250)接收控制信號而簡單地從第一預(yù)定義功率電平轉(zhuǎn)變到第二預(yù)定義功率電平(反之亦然)。
[0048]要注意的是，第一預(yù)定義功率電平和第二預(yù)定義功率電平對每個RF電源而言是特定的。換句話說，27MHz電源可具有其自身的第一預(yù)定義RF電源特定(RF-power-supply-specific)功率電平和第二預(yù)定義RF電源特定功率電平,而60MHz RF電源可具有其自身的與27MHz RF電源的不同的第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和第二預(yù)定義RF電源特定功率電平。
[0049]在一或多種實(shí)施方式中，利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個等離子體處理室參數(shù)(比如卡盤偏置)的傳感器測量結(jié)果，基極脈沖RF信號的功率電平(S卩，高脈沖功率電平和低脈沖功率電平)也可被動態(tài)地確定以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)(比如沉積率)。利用例如程序化的計(jì)算機(jī)、基于一或多個等離子體處理室參數(shù)的傳感器測量結(jié)果動態(tài)地確定基極脈沖RF信號的功率電平以便達(dá)到希望的工藝參數(shù)的能力代表了一個優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榛鶚O脈沖RF功率信號的功率電平現(xiàn)在是用于工藝的控制鈕。
[0050]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的情形，其中2MHz RF信號402以IOOHz以50%的占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號404以前攝方式被同步使得對2MHz RF信號的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號的功率電平在900W而在2MHz RF信號的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號的功率電平是450W。要注意的是，60MHz RF信號的這兩個功率電平中的每一個鑒于基極RF脈沖信號(例如，2MHz RF信號)的具體狀態(tài)(高或低)被分別確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。此外，圖4的兩個RF信號的脈沖施加前攝地發(fā)生，即，無需等待對等離子體條件的改變的檢測或者對反映因基極RF信號脈沖而來的這種等離子體條件改變的一或多個室參數(shù)的改變的檢測。如此，RF功率微擾和RF等離子體不穩(wěn)定被大大減少。
[0051]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中2MHz RF信號502在IOOHz以50%占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號504以前攝方式被同步使得對2MHz RF信號的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號的功率電平在900W。在2MHz RF信號的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號的功率電平被提高到1125W。圖4和圖5說明非基極RF信號(SP，較高頻率脈沖RF信號)的功率電平在基極脈沖RF信號從高狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低狀態(tài)之后可以更高或更低。再次地，要注意的是，60MHz RF信號的這兩個功率電平中的每一個鑒于基極RF脈沖信號(例如，2MHz RF信號)的具體狀態(tài)(高或低)被確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。此外，圖4的兩個RF信號的脈沖施加前攝地發(fā)生，即，無需等待對等離子體條件的改變的檢測。如此，RF功率微擾和RF等離子體不穩(wěn)定被大大減少。
[0052]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情況，其中2MHz RF信號602以IOOHz以50%的占空比在2500W和OW之間進(jìn)行脈沖施加。60MHz RF信號604以前攝方式被同步使得對2MHz RF信號的高狀態(tài)而言，60MHz RF信號的功率電平在500W。在2MHz RF信號的低狀態(tài)期間，60MHz RF信號的功率電平被提高到625W。27MHz RF信號606以前攝方式被同步使得對2MHz RF信號的高狀態(tài)而言，27MHz RF信號的功率電平在1000W。在2MHz RF信號的低狀態(tài)期間，27MHz RF信號的功率電平被降低到250W。再次地，要注意的是，60MHz RF信號的這兩個功率電平中的每一個以及和27MHz RF信號的這兩個功率電平中的每一個鑒于基極RF脈沖信號(例如，2MHz RF信號)的具體狀態(tài)(高或低)被確定并設(shè)置且被確定并設(shè)置來達(dá)到希望的工藝結(jié)果(比如低聚合物沉積、減少的晶片偏置，等等)。
[0053]在圖6的實(shí)施例中，RF電源(比如2MHz RF電源、27MHz RF電源或60MHz RF電源)之一可作為主電源且可發(fā)送控制信號給其它RF電源以前攝地同步脈沖施加。替代地，外部控制電路可作為主信號且可發(fā)送控制信號給所有三個RF電源以前攝地同步脈沖施加。
[0054]如所述，各個RF信號的RF功率電平在基極脈沖RF信號的高狀態(tài)期間以及在基極脈沖RF信號的低狀態(tài)期間可被分別調(diào)諧以實(shí)現(xiàn)希望的工藝結(jié)果。作為實(shí)施例，可以相信的是可通過提高2MHz RF信號的RF功率電平來增加離子能量。增加離子能量是有益的，在某些情況下也可導(dǎo)致不必要的過度聚合物沉積。2MHz RF信號在其最佳脈沖頻率以及最佳高RF功率電平和最佳低RF功率電平施加脈沖可導(dǎo)致增加離子能量卻不遭到過度聚合物沉積。
[0055]—旦基極脈沖RF信號的最佳RF功率電平被確定和/或設(shè)置，非基極脈沖RF信號(即，較高頻率脈沖RF信號)的RF功率電平可針對基極脈沖RF信號的高狀態(tài)以及基極脈沖RF信號的低狀態(tài)分別進(jìn)行確定和設(shè)置以進(jìn)一步調(diào)諧工藝(比如調(diào)諧等離子體密度，因?yàn)檩^高頻率RF信號的功率電平易于對等離子體密度影響更大)。這樣這些不同RF脈沖施加信號的不同RF功率電平可以用作工藝的分立的控制鈕。
[0056]如所述，由于各個脈沖RF信號被前攝地同步，所以RF功率微擾被最小化。即使RF信號(比如60MHz RF信號)被配方規(guī)定為以連續(xù)波形(CW)模式運(yùn)行，在一實(shí)施方式中，設(shè)置這種RF信號以在基極脈沖RF信號(比如2MHz RF信號)的高狀態(tài)二者期間在相同的功率電平(比如900W)前攝地施加脈沖也會是希望的，因?yàn)槿鐖D3中所示，相較于反應(yīng)性補(bǔ)償方法，這樣在相同功率電平施加脈沖減少了 RF功率微擾。
[0057]在一或多種實(shí)施方式中，基極脈沖RF信號和非基極RF信號的RF功率電平被設(shè)置使得等離子體在脈沖施加過程中被維持。換言之，等離子體在基極脈沖RF信號的低狀態(tài)和/或非基極脈沖RF信號的低狀態(tài)期間不被熄滅。保持等離子體點(diǎn)燃使得工藝控制通過單獨(dú)的RF功率電平的工藝鈕(如前所述)被運(yùn)用得更加高效且還使等離子體擾動最小化，因?yàn)榈入x子體擦燃和/或點(diǎn)燃(如果等離子體被允許熄滅則擦燃和/或點(diǎn)燃會是必要的)對工藝的控制不如連續(xù)等離子體好。如此，可重復(fù)性和均勻性得到增強(qiáng)。
[0058]在一或多種實(shí)施方式中，雙模(bimodal)自動頻率調(diào)諧技術(shù)和裝置因此被公開。在雙模自動頻率調(diào)諧方法中，當(dāng)基極RF信號從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時，非基極RF信號的調(diào)諧頻率被前攝地改變以針對基極RF信號的每一種狀態(tài)確保高效且穩(wěn)定的功率輸出。
[0059]詳細(xì)來說，現(xiàn)代RF電源能夠調(diào)諧其輸送的RF頻率以改善功率輸出(例如，通過改變被輸送給負(fù)載的RF頻率)。作為例子，60MHz RF發(fā)生器能夠?qū)⑵湔{(diào)諧RF頻率改變例如5-10% (即，將輸送給負(fù)載的RF頻率改變60MHz的+/-5%_10%)。
[0060]但是，這樣的頻率改變迄今是作為RF發(fā)生器在其傳感器檢測到輸送給負(fù)載的RF功率的量改變時的事后響應(yīng)來執(zhí)行的。這種檢測往往依賴于例如反射功率和正向功率之比(也稱為伽瑪)的測量結(jié)果。當(dāng)RF發(fā)生器(例如基于一些預(yù)設(shè)伽瑪閾值)檢測到特征為低效功率輸出的狀況時，RF發(fā)生器會在頻率調(diào)諧方案中改變其調(diào)諧RF頻率以便更有效率地將功率輸送給負(fù)載。
[0061]然而，目前的頻率調(diào)諧方案的事后本性往往意味著當(dāng)?shù)入x子體阻抗或等離子體負(fù)載發(fā)生改變時在響應(yīng)上有遲延。在該延遲時間中，在某些條件(比如當(dāng)基極RF信號從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時)下，非基極RF發(fā)生器可以是非常低效的或者會不能在所需的功率設(shè)定點(diǎn)(由配方規(guī)定)輸送功率直至非基極RF發(fā)生器將其調(diào)諧頻率改變?yōu)樽阋赃m配改變的等離子體負(fù)載。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一或多種實(shí)施方式，非基極RF信號的調(diào)諧頻率針對基極RF信號的每個脈沖狀態(tài)(例如，高或低)被提前確定。考慮這種情況，例如，當(dāng)2MHz基極RF信號在大約IkHz以50%占空比施加脈沖時。例如，在學(xué)習(xí)階段中，可以確定的是，當(dāng)2MHz基極RF信號在其低脈沖狀態(tài)(即，脈沖到低之后)時，60MHz RF發(fā)生器的功率輸出在60MHz RF發(fā)生器實(shí)際上使用61MHz調(diào)諧頻率輸送其RF功率時是高效的。進(jìn)一步地，可以確定的是，在另一實(shí)施例中，在學(xué)習(xí)階段中，當(dāng)2MHz RF信號在其高脈沖狀態(tài)(例如，脈沖到高之后)時，60MHzRF發(fā)生器在60MHz RF發(fā)生器實(shí)際上使用59MHz調(diào)諧頻率輸送其RF功率時是高效的。
[0063]在一或多種實(shí)施方式中，在生產(chǎn)過程中，60MHz RF發(fā)生器(在該實(shí)施例中即非基極RF發(fā)生器)會在基極RF信號從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)的同時前攝地改變其調(diào)諧頻率。該頻率改變可以說是前攝的，因?yàn)榉腔鶚ORF發(fā)生器在調(diào)諧頻率上的改變不是基于對因基極RF信號的脈沖施加而來的被60MHz RF發(fā)生器識別的等離子體條件上的改變或者阻抗上的改變的事后檢測而作出的。
[0064]相反地，非基極RF發(fā)生器在調(diào)諧RF頻率上的改變被同步使得該改變在最佳時間發(fā)生以在基極RF信號從一種狀態(tài)脈沖到另一種狀態(tài)時確保足夠和/或高效的功率輸出。例如，基于協(xié)調(diào)信號(其可由2MHz RF發(fā)生器或RF發(fā)生器中的任意一者或者由協(xié)調(diào)RF發(fā)生器的單獨(dú)的控制電路發(fā)出)而非等待對因基極RF信號的脈沖施加而來的被60MHz RF發(fā)生器識別的等離子體條件上的改變或阻抗上的改變的檢測，60MHz RF發(fā)生器可前攝地改變其RF調(diào)諧頻率。一般而言，非基極RF發(fā)生器可在基極RF信號從一種脈沖狀態(tài)脈沖到另一種脈沖狀態(tài)的同時甚或在這之前改變其調(diào)諧頻率。
[0065]圖7示出了說明如下事實(shí)的概念圖的樣張:在某些條件下，非基極RF發(fā)生器不能在所需功率設(shè)定點(diǎn)輸出RF功率。這是現(xiàn)有技術(shù)中的情形，舉例而言。在圖7的實(shí)施例中，基極2MHz RF發(fā)生器具有9kW的功率設(shè)定點(diǎn)(圖7中未示)，而60MHz RF發(fā)生器具有750W的功率設(shè)定點(diǎn)。對各RF發(fā)生器而言，這些是希望的功率電平。進(jìn)一步地，在圖7的實(shí)施例中，基極2MHz RF信號持續(xù)5秒(從2.2秒到7.2秒)從高狀態(tài)漸變(ramp)到低狀態(tài)。
[0066]在圖7中，左豎軸代表由60MHz RF發(fā)生器輸送的功率的量，而右豎軸代表60MHzRF發(fā)生器的調(diào)諧頻率。兩個豎軸相對于水平時間軸進(jìn)行標(biāo)繪。線702代表所輸送的RF功率數(shù)量。線730代表60MHz RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率。
[0067]在點(diǎn)700，2MHz RF發(fā)生器處于高脈沖狀態(tài)。在該點(diǎn)，60MHz RF發(fā)生器在約61MHz的調(diào)諧RF頻率高效地輸送其功率(時間t=2秒時的線730)。
[0068]在時間為2.2秒時，2MHz基極RF信號開始往下漸降(ramp low)，在7.2秒時到達(dá)其低狀態(tài)。由RF功率線702可見，60MHz RF發(fā)生器感測等離子體負(fù)載的改變并試圖維持其750W的功率設(shè)定點(diǎn)。在某個時間點(diǎn)，開始于約5秒處(點(diǎn)704)，60MHz RF發(fā)生器響應(yīng)于檢測到的等離子體負(fù)載的改變(其由2MHz基極信號漸降到低狀態(tài)引起)開始向下改變其調(diào)諧頻率以便提高RF功率輸出的效率。
[0069]在時間為7.2秒(水平時間軸上的參考數(shù)字706)時，2MHz基極RF信號處于其低狀態(tài)。在圖7中可見，由60MHz RF發(fā)生器輸送的RF功率數(shù)量從點(diǎn)708到點(diǎn)710臨時下降到約220W。由60MHz RF發(fā)生器輸送的這個RF功率數(shù)量顯著低于針對60MHz RF發(fā)生器的750W功率設(shè)定點(diǎn)。這代表了不良情況。
[0070]從點(diǎn)706到點(diǎn)712，60MHz RF發(fā)生器尋求能用2MHz RF信號在其低脈沖狀態(tài)使60MHz RF功率在所需的750W功率設(shè)定點(diǎn)得以輸送的調(diào)諧RF頻率。在點(diǎn)714，60MHz RF發(fā)生器穩(wěn)定到約59.75MHz的調(diào)諧RF頻率。在該較低的調(diào)諧RF頻率，60MHz發(fā)生器能夠再次在其750W的設(shè)定點(diǎn)輸送RF功率。
[0071]圖7的概念圖的樣張示出了對于2MHz基極信號的每個脈沖狀態(tài)而言，有用于60MHz RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧RF頻率。進(jìn)一步地，如果60MHz發(fā)生器以事后方式(B卩，在檢測到因2MHz基極RF信號的脈沖施加而來的等離子體負(fù)載的改變之后，按照圖7所示)改變其調(diào)諧RF頻率，則會存在如下情形:功率設(shè)定點(diǎn)和RF頻率會如此以致60MHz RF發(fā)生器不能滿足其所需的功率設(shè)定點(diǎn)。這在圖7中示出于點(diǎn)706和712之間。
[0072]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于學(xué)習(xí)當(dāng)基極RF發(fā)生器施加脈沖時用于非基極RF發(fā)生器的最佳調(diào)諧的RF頻率的方法。在步驟802中，用脈沖基極RF信號和至少一個非基極RF信號激勵(power)等離子體室。在步驟804中，以自動調(diào)諧模式操作非基極RF發(fā)生器以使非基極RF發(fā)生器能夠搜尋其分別用于基極RF信號的高狀態(tài)和低狀態(tài)的最佳RF頻率(fl和f2)。以該自動調(diào)諧模式，在基極RF信號的每一個狀態(tài)期間，非基極RF發(fā)生器被允許搜尋其自身的調(diào)諧RF頻率。針對基極RF信號的每一個狀態(tài)的這些最佳RF頻率(用于非基極RF信號)用作預(yù)定義RF頻率，且非基極RF發(fā)生器在基極RF信號施加脈沖時前攝地從一個預(yù)定義RF頻率切換到另一個預(yù)定義RF頻率。
[0073]本文所采用的術(shù)語用于非基極RF發(fā)生器的最佳RF頻率是指這樣的RF頻率:在該RF頻率，非基極RF發(fā)生器可合意地或高效地輸送其功率(按照某預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn))和/或可滿足其功率輸出設(shè)定點(diǎn)。如此處所討論的，有至少兩個用于非基極發(fā)生器的最佳RF頻率。這兩個最佳RF頻率對應(yīng)于基極RF信號的兩個交替狀態(tài)。
[0074]要注意的是，生產(chǎn)過程中所采用的第一預(yù)定義RF頻率和第二預(yù)定義RF頻率對每個RF電源來說是特定的。換言之，27MHz電源可具有其自身的第一預(yù)定義RF電源特定(RF-power-supply-specif ic) RF頻率和第二預(yù)定義RF電源特定RF頻率,而60MHz RF電源可具有其自身的不同于27MHz RF電源的那些的第一預(yù)定義RF電源特定RF頻率和第二預(yù)定義RF電源特定RF頻率。
[0075]在一或多種實(shí)施方式中，室的所有其它條件優(yōu)選地被設(shè)置使得它們盡可能接近地模擬生產(chǎn)時的條件。在另一實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器的頻率可被手動改變以(例如，通過測量伽瑪)確定分別針對基極RF信號的高狀態(tài)和低狀態(tài)的最佳頻率Π和f2。
[0076]在步驟806中，針對基極RF信號的高狀態(tài)和低狀態(tài)的這些最佳非基極RF發(fā)生器頻率可被記錄和/或存儲以在生產(chǎn)(即，在最佳非基極RF發(fā)生器頻率于學(xué)習(xí)階段中被習(xí)得之后的襯底的生產(chǎn))過程中使用。在生產(chǎn)過程中，在基極RF信號施加脈沖時，非基極RF發(fā)生器前攝地在最佳RF頻率Π和最佳RF頻率f2之間切換而不是等待對等離子體阻抗或伽瑪?shù)母淖兊臋z測。
[0077]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于當(dāng)?shù)入x子體室被提供有脈沖基極RF信號和至少一個非基極RF信號時將最佳RF功率輸送給等離子體室中的等離子體負(fù)載的方法。在步驟902中，用脈沖基極RF信號和至少一個非基極RF信號激勵(power)等離子體室。在步驟904中，以非自動調(diào)諧模式操作非基極RF發(fā)生器。在步驟906中，前攝地同步非基極RF信號的頻率切換與基極RF發(fā)生器的脈沖施加。該前攝的同步使得在基極RF信號在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時，非基極RF發(fā)生器能夠在預(yù)先習(xí)得的最佳調(diào)諧頻率fl和預(yù)先習(xí)得的最佳調(diào)諧頻率f2之間切換其調(diào)諧頻率。非基極RF發(fā)生器的調(diào)諧頻率的切換可以說是在生產(chǎn)過程中前攝的，因?yàn)樵撉袚Q響應(yīng)于同步信號被執(zhí)行且獨(dú)立于改變的等離子體負(fù)載條件感測(即，對反映這種因基極RF信號的脈沖施加而來的改變的等離子體負(fù)載條件的室參數(shù)的改變的檢測)。
[0078]該同步信號可例如由基極RF發(fā)生器、由多個RF發(fā)生器中的任意RF發(fā)生器、或者由外部同步電路或計(jì)算機(jī)發(fā)出。在實(shí)施方式中，在基極RF信號從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)的同時，非基極RF發(fā)生器前攝地從一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f I切換到另一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0079]例如，如果用于非基極RF發(fā)生器的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率fI對基極RF信號的高狀態(tài)而言被確定是高效的且用于非基極RF發(fā)生器的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2對基極RF信號的低狀態(tài)而言被確定是高效的，則非基極RF發(fā)生器可響應(yīng)于同步信號在基極RF發(fā)生器脈沖到高狀態(tài)時切換到預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率H。進(jìn)一步地，非基極RF發(fā)生器可響應(yīng)于同步信號在基極RF發(fā)生器脈沖到低狀態(tài)時切換到預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0080]在另一實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器可前攝地從一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率Π切換到另一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2，甚至稍稍在基極RF信號從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)之前。
[0081]在另一實(shí)施方式中，甚至稍稍在基極RF信號從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)之后，非基極RF發(fā)生器可前攝地從一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f I切換到另一個預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率f2。
[0082]在一或多種實(shí)施方式中，非基極RF發(fā)生器的前攝的非基極RF信號頻率切換(例如，在預(yù)先習(xí)得的RF頻率fl和預(yù)先習(xí)得的RF頻率f2之間)可與非基極RF發(fā)生器的前攝的功率電平設(shè)置相結(jié)合以便在基極RF信號施加脈沖時改善RF功率的輸出效率和穩(wěn)定性。在一或多種實(shí)施方式中，非基極RF信號的前攝的頻率切換和/或非基極RF發(fā)生器的前攝的功率電平切換可與基極RF信號的脈沖施加同步。如果包括多個非基極RF信號，則這些非基極RF信號的頻率和/或功率電平可利用如針對單個非基極RF信號的情況所討論的類似設(shè)置在基極RF信號施加脈沖時前攝地進(jìn)行切換。
[0083]由上述可知，本發(fā)明的實(shí)施方式改善了在基極RF信號在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時的RF功率輸出的穩(wěn)定性和效率。通過前攝地改變一個非基極RF發(fā)生器或多個非基極RF發(fā)生器(如果包括多個非基極RF發(fā)生器)的RF功率電平，在基極RF信號在其高狀態(tài)和其低狀態(tài)之間施加脈沖時，功率輸出的穩(wěn)定性得以改善。通過前攝地在用于一個非基極RF發(fā)生器或多個非基極RF發(fā)生器(如果包括多個非基極RF發(fā)生器)的預(yù)先習(xí)得的最佳RF頻率之間切換，功率輸出的效率得以提高或者使得針對基極RF信號的每一個脈沖狀態(tài)或針對圍繞從基極RF的高-低和低-高轉(zhuǎn)變的持續(xù)時間的功率輸出可行。
[0084]通過提供這些額外的控制鈕，工藝配方窗可被打開以適應(yīng)更嚴(yán)格的工藝要求，弓丨領(lǐng)高密度/高性能器件的改良處理和良率。
[0085]雖然本發(fā)明已經(jīng)以若干優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但還有落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的替代方式、置換方式和等同方式。應(yīng)當(dāng)注意的是，實(shí)施本發(fā)明的方法和裝置有許多替代方法。雖然本文提供了多個實(shí)施例，但其意圖是這些實(shí)施例是說明性的而非限制本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在具有至少一個電極的等離子體處理室中處理襯底的方法，所述等離子體處理室具有被耦合來為所述電極提供多個RF信號的多個RF電源，所述方法包括: 使基極RF脈沖信號以第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號代表所述多個RF信號中具有所述多個RF信號的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號的RF頻率； 將控制信號至少發(fā)送給所述多個RF電源的子集，其中在處理所述襯底時，所述控制信號以不需要對由于所述基極脈沖信號的所述施加脈沖而來的一或多個室參數(shù)的改變進(jìn)行感測的方式前攝地產(chǎn)生；以及 響應(yīng)于所述控制信號，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，使多個所述RF電源的所述子集中的每一個施加脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制信號從所述多個RF電源之一發(fā)射。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制信號從所述多個RF電源的外部的主控制電路發(fā)射。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個RF電源的所述子集不包括使所述基極RF脈沖信號施加脈沖的RF電源。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中多個RF電源的所述子集中的RF電源產(chǎn)生具有不同RF頻率的RF信號。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號的所述高功率電平期間產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號的所述低功率電平期間產(chǎn)生。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述RF脈沖信號的所述低功率電平代表零功率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表零功率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述RF脈沖信號的所述低功率電平代表非零功率。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表非零功率。
12.一種用于在具有至少一個電極的等離子體處理室中處理襯底的方法，所述等離子體處理室具有被耦合來為所述電極提供多個RF信號的多個RF電源，所述方法包括: 使基極RF脈沖信號以第一脈沖頻率在高功率電平和低功率電平之間施加脈沖，所述基極RF脈沖信號代表所述多個RF信號中具有所述多個RF信號的脈沖頻率中的最低脈沖頻率的第一 RF信號，所述第一脈沖頻率不同于所述基極RF脈沖信號的RF頻率； 將控制信號至少發(fā)送給所述多個RF電源的子集，其中在處理所述襯底時，所述控制信號以不需要對由于所述基極脈沖信號的所述施加脈沖而來的一或多個室參數(shù)的改變進(jìn)行感測的方式前攝地產(chǎn)生；以及 響應(yīng)于所述控制信號，在第一預(yù)定義RF電源特定功率電平和不同于所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平的第二預(yù)定義RF電源特定功率電平之間，切換由多個所述RF電源的所述子集中的每一個輸出的RF信號的RF頻率。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述控制信號從所述多個RF電源之一發(fā)射。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述控制信號從所述多個RF電源的外部的主控制電路發(fā)射。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述多個RF電源的所述子集不包括使所述基極RF脈沖信號施加脈沖的RF電源。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中多個RF電源的所述子集中的RF電源產(chǎn)生具有不同RF頻率的RF信號。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號的所述高功率電平期間產(chǎn)生。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平在所述基極RF脈沖信號的所述低功率電平期間產(chǎn)生。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述RF脈沖信號的所述低功率電平代表零功率。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表零功率。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述RF脈沖信號的所述低功率電平代表非零功率。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二預(yù)定義RF電源特定功率電平代表非零功率。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其中多個所述RF電源的所述子集中的RF電源在所述處理過程中以非自動調(diào)諧模式操作。
【文檔編號】H01J37/32GK103515181SQ201310253580
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】約翰·C·小瓦爾考, 布拉德福德·J·林達(dá)克 申請人:朗姆研究公司