本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種電感耦合等離子體處理系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)：

電感耦合等離子體處理系統(tǒng)包括射頻電源系統(tǒng)。其中，射頻電源系統(tǒng)包括源射頻電源系統(tǒng)和偏置射頻電源系統(tǒng)。其中，源射頻電源系統(tǒng)和偏置射頻電源系統(tǒng)均包括射頻電源和匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分。其中，匹配網(wǎng)絡(luò)在射頻電源和電感耦合等離子體處理設(shè)備的負(fù)載之間，用于根據(jù)負(fù)載阻抗的變化情況，快速調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，使射頻電源和變化的負(fù)載之間一直處于阻抗匹配狀態(tài)。在電感耦合等離子體處理設(shè)備中，負(fù)載為反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體。

對(duì)于現(xiàn)有的電感耦合等離子體處理設(shè)備的射頻電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其中，源射頻電源和偏置射頻電源均為固定射頻頻率的電源，該固定射頻頻率通常為13.56MHz，并且源匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置匹配網(wǎng)絡(luò)均是自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)。在該結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)中，該自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)依靠?jī)蓚€(gè)能夠做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的可變真空電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻電源阻抗與等離子體阻抗相匹配。然而，對(duì)于快速的博世(Bosch)工藝過(guò)程或脈沖工藝過(guò)程，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的可變電容器由于其較慢的響應(yīng)速度使得其不能很好地匹配快速變化的等離子體阻抗，因而，限制了該結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)在半導(dǎo)體處理過(guò)程的應(yīng)用。

為了克服上述匹配網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度慢的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中，還設(shè)置了電感耦合等離子體處理設(shè)備的電源系統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)的另外一種結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，源射頻電源和偏置射頻電源均為自動(dòng)調(diào)頻的電源，其源匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置匹配網(wǎng)絡(luò)均為寬頻帶的固定匹配網(wǎng)絡(luò)。該結(jié)構(gòu)的匹配網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)快速的博世(Bosch)工藝過(guò)程或脈沖工藝過(guò)程的快速匹配。并且，為了避免源射頻功率系統(tǒng)和偏置射頻功率系統(tǒng)之間的相互干擾，源射頻功率系統(tǒng)和偏置射頻功率系統(tǒng)通常工作在不同的頻率段，例如，400kHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz或60MHz頻率段。但是，當(dāng)源射頻功率系統(tǒng)和偏置射頻功率系統(tǒng)工作在 同一頻率段時(shí)，需要將這個(gè)頻率段進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)更小的頻率段，工作頻率段的變小將會(huì)導(dǎo)致匹配網(wǎng)絡(luò)匹配阻抗的范圍變小而有可能不能滿足實(shí)際工藝過(guò)程的要求。

另外，當(dāng)工藝過(guò)程較長(zhǎng)時(shí)，電感耦合等離子體處理設(shè)備的等離子體阻抗的電阻部分有時(shí)會(huì)發(fā)生一定的變化，但是由于固定匹配網(wǎng)絡(luò)的匹配阻抗的電阻部分在整個(gè)工藝過(guò)程中是基本固定的，所以，針對(duì)自動(dòng)調(diào)頻射頻電源的固定匹配網(wǎng)絡(luò)不能對(duì)等離子體阻抗的電阻部分的變化進(jìn)行很好的匹配，從而不能很好地對(duì)偏置射頻電源和負(fù)載之間進(jìn)行阻抗匹配的調(diào)整，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一定的反射功率。對(duì)于有些本身需要較小數(shù)值的偏置功率的工藝如Bosch刻蝕工藝，這樣的反射功率會(huì)嚴(yán)重影響刻蝕形成通孔的形貌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的第一方面提供了一種電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)射頻電源和等離子體之間的阻抗快速準(zhǔn)確地匹配。

基于本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明的第二方面提供了一種電感耦合等離子體的處理方法。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種電感耦合等離子體的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括：反應(yīng)腔室、靜電夾盤(pán)、陰極和電感耦合線圈，所述靜電夾盤(pán)設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)的內(nèi)部、所述陰極設(shè)置在所述靜電夾盤(pán)的下方，所述電感耦合線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔室頂蓋上方或側(cè)壁上，其中，所述源匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接所述源射頻電源的輸出端，所述源匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接所述電感耦合線圈的輸入端，所述偏置匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接所述偏置射頻電源的輸出端，所述偏置匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接所述陰極；所述處理系統(tǒng)還包括射頻電源系統(tǒng)，所述射頻電源系統(tǒng)包括源射頻電源系統(tǒng)和偏置射頻電源系統(tǒng)，所述源射頻電源系統(tǒng)包括源射頻電源和源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述偏置射頻電源系統(tǒng)包括偏置射頻電源和偏置匹配網(wǎng)絡(luò)，其中，所述源射頻電源為調(diào)頻電源，所述偏置射頻電源為固定頻率的電源，所述源匹配網(wǎng)絡(luò)為具有寬頻帶工作的固定匹配網(wǎng)絡(luò)，所述偏置匹配網(wǎng)絡(luò)為自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)。

可選地，所述偏置匹配網(wǎng)絡(luò)的具有寬頻帶的自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)。

可選地，還包括鎖相線，所述鎖相線的一端連接所述源射頻電源，所述鎖相線的另一端連接所述偏置射頻源。

可選地，所述電感耦合線圈至少包括一組射頻線圈。

一種電感耦合等離子體的處理方法，應(yīng)用上述任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，所述處理方法包括：

步驟a、向反應(yīng)腔室內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，源射頻電源輸出具有第一頻率的第一源射頻功率到電感耦合線圈，將源匹配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置為預(yù)設(shè)值；

同時(shí)偏置射頻電源輸出固定頻率的偏置射頻功率到反應(yīng)腔室內(nèi)的陰極，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)調(diào)節(jié)可變電容或可變電感以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；

步驟b、向反應(yīng)腔室內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，源射頻電源輸出具有第二頻率的第二源射頻功率到電感耦合線圈，將源射頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置為預(yù)設(shè)值；同時(shí)，偏置射頻電源輸出固定頻率的偏置射頻功率到反應(yīng)腔室內(nèi)的陰極，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)調(diào)節(jié)可變電容或可變電感以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；

步驟c、交替執(zhí)行所述步驟a和所述步驟b。

可選地，所述偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率與所述源射頻電源輸出的源射頻功率的頻率同步。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，包括源射頻電源系統(tǒng)和偏置射頻電源系統(tǒng)，其源射頻電源系統(tǒng)包括寬頻帶的固定匹配網(wǎng)絡(luò)和可自動(dòng)調(diào)頻的源射頻電源，由于這個(gè)源射頻電源系統(tǒng)具有較快的自動(dòng)頻率調(diào)諧速率，所以，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)快速變化的博世工藝過(guò)程或脈沖工藝過(guò)程的快速變化阻抗的良好匹配。并且，由于源射頻電源系統(tǒng)具有可調(diào)頻的電源和寬頻阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，因此，它具有較寬的阻抗匹配范圍。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的偏置射頻電源為固定頻率的電源，其匹配網(wǎng)絡(luò)為自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)，因此，該自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)ζ蒙漕l電源輸出的阻抗進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使偏置射頻電源輸出的阻抗與等離子體阻抗相匹配，從而得到非常低的反射功率(通常小于1W)，非常低的反射功率有利于改善刻蝕形成的通孔的形貌，因此，本發(fā)明提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)射頻電源 和等離子體之間的阻抗快速準(zhǔn)確地匹配，而且能夠提高刻蝕形成的通孔的形貌。

附圖說(shuō)明

為了清楚地理解本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將描述現(xiàn)有技術(shù)或本發(fā)明的具體實(shí)施方式時(shí)用到的附圖做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。顯而易見(jiàn)地，這些附圖僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的電感耦合等離子體處理方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、有益效果更加清楚、完整，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述。

如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有的匹配網(wǎng)絡(luò)中要么存在響應(yīng)速度慢的缺陷，要么在較低應(yīng)用功率下時(shí)不能一直獲得很小反射功率，由此得知的現(xiàn)有的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)射頻電源和等離子體之間的阻抗快速準(zhǔn)確地匹配。為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)。具體參見(jiàn)圖1。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該電感耦合等離子體處理系統(tǒng)包括以下結(jié)構(gòu)：

反應(yīng)腔室01、靜電夾盤(pán)02、電感耦合線圈03、源射頻電源04、偏置射頻電源05、源匹配網(wǎng)絡(luò)06以及偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07。

其中，靜電夾盤(pán)02設(shè)置于所述反應(yīng)腔室01內(nèi)部，電感耦合線圈03設(shè)置于所述反應(yīng)腔室01的頂蓋上，源匹配網(wǎng)絡(luò)06設(shè)置在所述源射頻電源04以及電感耦合線圈03之間，其中，所述源匹配網(wǎng)絡(luò)06的輸入端連接所述源射頻電源04的輸出端，所述源匹配網(wǎng)絡(luò)06的輸出端連接所述電感耦合線圈03的輸入端。偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07設(shè)置在偏置射頻電源05和靜電夾盤(pán)02下方陰極(圖1中未示出)之間。也就是說(shuō)，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07連接在靜電夾盤(pán)02下方陰極上，其中，所述偏置匹 配網(wǎng)絡(luò)07的輸入端連接所述偏置射頻電源05的輸出端，所述偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07的輸出端連接所述陰極。

由源射頻電源04產(chǎn)生的射頻功率經(jīng)過(guò)源匹配網(wǎng)絡(luò)06和電感耦合線圈03進(jìn)入反應(yīng)腔室01的內(nèi)部，在反應(yīng)腔室01內(nèi)產(chǎn)生射頻電場(chǎng)，電離反應(yīng)腔室01內(nèi)的反應(yīng)氣體，從而產(chǎn)生等離子體，產(chǎn)生的等離子體用于對(duì)放置在靜電夾盤(pán)02上的晶片進(jìn)行刻蝕等工藝。所以，由源射頻電源04產(chǎn)生的射頻功率會(huì)影響反應(yīng)腔體內(nèi)的等離子體密度分布，從而影響等離子體的阻抗。

偏置射頻電源05產(chǎn)生的偏置射頻功率用于影響反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體對(duì)處理晶圓的處理速率和刻蝕孔徑的形狀結(jié)構(gòu)。偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07用于調(diào)節(jié)偏置射頻電源05輸出的阻抗，使其與等離子體阻抗相匹配。

以上所述為電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

需要說(shuō)明的是，作為本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述電感耦合線圈也可以設(shè)置于反應(yīng)腔室的側(cè)壁靠近頂部的位置處。

在本發(fā)明實(shí)施例中，源射頻電源04為自動(dòng)調(diào)頻的射頻發(fā)生器。也就是說(shuō)，源射頻電源04為調(diào)頻電源，其輸出的射頻功率的頻率可調(diào)。而偏置射頻電源05為固定頻率的射頻發(fā)生器。也就是說(shuō)，偏置射頻電源05輸出的射頻功率的頻率可調(diào)是固定的。

另外，本發(fā)明中的源射頻電源系統(tǒng)中的源匹配網(wǎng)絡(luò)為寬頻帶的固定匹配網(wǎng)絡(luò)，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)為自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)。

源射頻電源04和源匹配網(wǎng)絡(luò)06構(gòu)成源射頻電源系統(tǒng)，偏置射頻電源05和偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07構(gòu)成偏置射頻電源系統(tǒng)。源射頻電源系統(tǒng)和偏置射頻電源系統(tǒng)組成電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的電源系統(tǒng)。

需要說(shuō)明的是，固定匹配網(wǎng)絡(luò)中包括可變電容，自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)中包括可變電容和可變電感。其中，固定匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變電容在進(jìn)行等離子處理，如交替進(jìn)行的刻蝕/沉積步驟前，需要進(jìn)行調(diào)試以獲得最佳參數(shù)，并在正式的等離子刻蝕/沉積步驟中保持這些參數(shù)不變。在正式等離子刻蝕/沉積步驟中通過(guò)源射頻電源輸出頻率在小范圍內(nèi)的跳變，快速匹配高速切換的刻蝕/沉積步驟對(duì) 應(yīng)的跳變的阻抗，其中，這些等離子處理步驟的時(shí)長(zhǎng)小于1秒，比如只有0.1秒甚至更低。

偏置射頻電源系統(tǒng)在進(jìn)行等離子處理步驟中保持穩(wěn)定的輸出頻率，通過(guò)自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)中的可變電容或電感調(diào)節(jié)自動(dòng)匹配輸入到反應(yīng)腔內(nèi)陰極的阻抗，使得偏置射頻功率被高效且精確的輸入到反應(yīng)腔內(nèi)陰極也就是下電極。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中源射頻電源04輸出的源射頻功率通過(guò)電感耦合線圈03產(chǎn)生磁場(chǎng)饋入反應(yīng)腔室01，電感耦合線圈03產(chǎn)生的電場(chǎng)被位于反應(yīng)腔室01頂部的法拉第屏蔽板屏蔽在反應(yīng)腔室01外。饋入反應(yīng)腔室01的交變磁場(chǎng)主要用于在反應(yīng)腔室01內(nèi)產(chǎn)生并維持等離子濃度，偏置射頻電源05輸出的偏置射頻功率通過(guò)下電極以電場(chǎng)耦合的形式被饋入反應(yīng)腔室01以控制晶圓上鞘層的厚度也就是離子入射的能量?？梢?jiàn)，源射頻功率和偏置射頻功率的目的不同，一個(gè)是用于在反應(yīng)腔室01內(nèi)產(chǎn)生并維持等離子濃度，一個(gè)是控制晶圓上鞘層的厚度也就是離子入射的能量，送入的途徑也不同，一個(gè)是磁場(chǎng)進(jìn)入，一個(gè)是電場(chǎng)進(jìn)入，所以兩者雖然都能夠影響反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體濃度和分布，但是兩者之間不會(huì)發(fā)生電耦合。因此，采用源射頻電源快速變頻的匹配方法，不會(huì)大幅度影響偏置匹配網(wǎng)絡(luò)輸入到下電極處的阻抗。

由于寬頻帶的固定匹配網(wǎng)絡(luò)加上快速調(diào)頻的源射頻電源具有較快的自動(dòng)調(diào)頻匹配速率，所以，源匹配網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)快速的博世處理工藝過(guò)程或脈沖處理工藝過(guò)程的快速匹配，經(jīng)由源射頻電源輸出的阻抗能夠跟得上等離子體阻抗的快速變化。另外，該源匹配網(wǎng)絡(luò)與調(diào)頻的源射頻電源一起具有較寬的阻抗調(diào)諧范圍。

此外，本發(fā)明提供的偏置電源匹配網(wǎng)絡(luò)為自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)，因此，該自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)ζ蒙漕l電源輸出的阻抗進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使偏置射頻電源輸出的阻抗與等離子體阻抗相匹配，從而得到非常低的反射功率(通常小于1W)，非常低的反射功率有利于改善刻蝕形成的通孔的形貌。

因此，基于上述源匹配網(wǎng)絡(luò)和偏置匹配網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)射頻電源和等離子體之間的阻抗快速準(zhǔn)確地匹配，而且能夠提高刻蝕形成的通孔的形貌。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)中，源射頻電源 04和偏置功率源05可以工作在同一頻率段，例如都為13.56MHz+/-5％頻段，這時(shí)可以將源射頻電源04和偏置射頻電源05同步鎖相在一起，以去除兩者之間可能的互擾影響。因此，作為本發(fā)明電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施方式，在所述源射頻電源04和所述偏置射頻源05之間設(shè)置有鎖相線08，其中，所述鎖相線08的一端連接所述源射頻電源04，所述鎖相線08的另一端連接所述偏置射頻源05。通過(guò)該鎖相線08可以將源射頻電源04和偏置射頻電源05同步鎖相在一起，以去除兩者之間可能的互擾影響。

進(jìn)一步地，當(dāng)偏置射頻電源05輸出到下電極的阻抗變化幅度較大，通過(guò)自動(dòng)匹配無(wú)法在步驟S21和步驟S22中實(shí)現(xiàn)快速匹配時(shí)，優(yōu)選偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率與所述源射頻電源輸出的源射頻功率的頻率同步。為了實(shí)現(xiàn)頻率同步時(shí)進(jìn)行的頻率切換，本發(fā)明提供的偏置匹配網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選為具有寬頻帶的自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)，由于自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)自己就具有較寬的阻抗調(diào)諧窗口，因此，加上其還有較寬的工作頻率范圍，所以其調(diào)諧的阻抗范圍就更大，具有很強(qiáng)的射頻阻抗匹配能力。因此，無(wú)論在何種等離子體條件下，均能對(duì)偏置功率源輸出的阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使偏置射頻電源輸出的阻抗與等離子體阻抗獲得很好的匹配，從而得到很低的反射功率。即使在低偏置功率下，當(dāng)工藝過(guò)程較長(zhǎng)，等離子體阻抗的電阻部分發(fā)生微小變化時(shí)，這個(gè)自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)也能夠根據(jù)等離子體阻抗實(shí)數(shù)部分的變化而對(duì)偏置功率源輸出的阻抗進(jìn)行調(diào)諧，使調(diào)節(jié)后的偏置功率源輸出的阻抗與變化的等離子體阻抗相匹配。當(dāng)偏置功率源輸出的阻抗與等離子體阻抗相匹配時(shí)，得到的反射功率很小，通?？梢赃_(dá)到0-1w。

采用本發(fā)明實(shí)施例提供的匹配網(wǎng)絡(luò)，提高了射頻電源系統(tǒng)在各種等離子體條件下工作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。而且，采用該匹配網(wǎng)絡(luò)的射頻電源系統(tǒng)能夠特別應(yīng)用于快速博世工藝處理過(guò)程和脈沖工藝處理過(guò)程。

另外，設(shè)置在反應(yīng)腔室01外壁頂蓋上的電感耦合線圈03可以為一組射頻線圈。進(jìn)一步地，為了更好地控制反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體密度分布的均勻性，可選地，設(shè)置在反應(yīng)腔室01外壁上的電感耦合線圈03可以為2組，當(dāng)然也可以為多組射頻線圈。這些不同組的射頻線圈之間可以帶有射頻功率分配器，用來(lái)幫助調(diào)節(jié)各個(gè)耦合線圈的功率分配來(lái)達(dá)到均勻的等離子體刻蝕結(jié)果。

本發(fā)明提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)特別適用于需要頻繁切換處理 步驟的等離子處理工藝，比如Bosch刻蝕工藝或者需要脈沖式射頻功率輸出的工藝。在進(jìn)行這些工藝時(shí)需要快速切換射頻功率參數(shù)，由于源射頻功率需要長(zhǎng)期保持在很高的數(shù)值，比如維持在1Kw以上以防止等離子體熄滅，偏置射頻功率輸出的功率需要很低且非常精確的控制以獲得更好的處理效果。

本發(fā)明優(yōu)化選擇使得源射頻功率源輸出的頻率在兩個(gè)頻率即第一源射頻頻率fs1和第二源射頻頻率fs2之間切換，進(jìn)而使得快速匹配不同步驟中的阻抗，雖然匹配的精度不及傳統(tǒng)的自動(dòng)匹配，但也能夠保證絕大部分射頻功率被饋入反應(yīng)腔中，而且對(duì)應(yīng)大功率的源射功率輸入來(lái)說(shuō)少量的反射功率對(duì)功率輸出的效率影響不大。下方的陰極由于輸入的偏置射頻功率本來(lái)數(shù)值就很低，所以需要精確控制才能實(shí)現(xiàn)刻蝕形貌的精確控制，所以本發(fā)明采用自動(dòng)匹配的手段，通過(guò)調(diào)節(jié)偏置匹配網(wǎng)絡(luò)中可變電容或電感的參數(shù)逐漸逼近最佳匹配點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)精確的匹配。

應(yīng)用上述實(shí)施例提供的電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種電感耦合等離子體的處理方法。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的電感耦合等離子體的處理方法。如圖2所示，該方法包括以下步驟：

步驟S21、向反應(yīng)腔室01內(nèi)通入第一反應(yīng)氣體，源射頻電源04輸出具有第一頻率fs1的第一源射頻功率到電感耦合線圈03，將源匹配網(wǎng)絡(luò)06的參數(shù)設(shè)置為預(yù)設(shè)值；同時(shí)偏置射頻電源05輸出具有固定頻率的偏置射頻功率到反應(yīng)腔室01內(nèi)的陰極，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07自動(dòng)調(diào)節(jié)可變電容或可變電感以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配：

需要說(shuō)明的是，在進(jìn)行等離子體處理之前，對(duì)電感耦合等離子體處理系統(tǒng)中的偏置匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電容進(jìn)行調(diào)試，最終得到的可變電容的最佳參數(shù)即所述源匹配網(wǎng)絡(luò)06的參數(shù)的預(yù)設(shè)值。

步驟S22、向反應(yīng)腔室01內(nèi)通入第二反應(yīng)氣體，源射頻電源04輸出具有第二頻率fs2的第二源射頻功率到電感耦合線圈03，將源射頻網(wǎng)絡(luò)06的參數(shù)設(shè)置為預(yù)設(shè)值；同時(shí)，偏置射頻電源07輸出固定頻率的偏置射頻功率到反應(yīng)腔室01內(nèi)的陰極，偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07自動(dòng)調(diào)節(jié)可變電容或可變電感以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；

在上述步驟S21和步驟S22中雖然位于電感耦合等離子體處理系統(tǒng)上方的 源射頻電源輸出的頻率和功率均會(huì)突變，但是對(duì)偏置射頻電源05的輸出到下電極的阻抗的影響很微弱，所以位于電感耦合等離子體處理系統(tǒng)下方的偏置匹配網(wǎng)絡(luò)07中的可變電容或電感的參數(shù)作微量調(diào)整或者不需要調(diào)整就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配。

當(dāng)偏置射頻電源05輸出到下電極的阻抗變化幅度較大，通過(guò)自動(dòng)匹配無(wú)法在步驟S21和步驟S22中實(shí)現(xiàn)快速匹配時(shí)，優(yōu)選偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率與所述源射頻電源輸出的源射頻功率的頻率同步。

由于在步驟S21中，源射頻電源輸出具有第一頻率fs1的源射頻功率，所以，此時(shí)偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率也為第一頻率fs1。同理，在步驟S22中，源射頻電源輸出具有第二頻率fs2的源射頻功率，所以，此時(shí)偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率也為第二頻率fs2。因此，為了實(shí)現(xiàn)偏置射頻功率的頻率與源射頻功率的頻率同步，偏置射頻電源輸出的偏置射頻功率的頻率在所述第一頻率fs1和所述第二頻率fs2之間跳變，在頻率跳變完成后仍然需要進(jìn)行自動(dòng)匹配以獲得精確的匹配效果。

需要說(shuō)明的是，步驟S21至步驟S22為一個(gè)循環(huán)過(guò)程執(zhí)行的步驟，實(shí)際上，在本發(fā)明提供的等離子體處理方法中，需要執(zhí)行多次交替執(zhí)行所述步驟S21和所述步驟S22實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，完成整個(gè)處理過(guò)程。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。