專利名稱：等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，中、低頻等離子體技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是在晶硅太陽能電池的生產(chǎn)過程中，該中、低頻等離子體技術(shù)用于在晶片上沉積減反射氮化硅薄膜。其中，晶片可以為硅片。按照通常的頻率劃分方法，中頻和低頻各自對應(yīng)的頻率范圍分別為低頻為30KHz 300KHz，中頻為300KHz 2MHz。相對于高頻(高頻為大于或等于2MHz)等離子體技術(shù)而言，中、低頻等離子體技術(shù)可使氮化硅薄膜獲得更為出色的鈍化效果，從而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。
圖I為一種低頻平板式PECVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，該設(shè)備包括反應(yīng)腔室11、絕緣部件12、上電極13、下電極14、匹配器15和射頻電源16。其中，絕緣部件12、上電極13和下電極14位于反應(yīng)腔室11的內(nèi)部；絕緣部件12固定于反應(yīng)腔室11的頂部，用于對上電極13和反應(yīng)腔室11的接地外殼進(jìn)行電隔離，以防止上電極13和反應(yīng)腔室11的接地外殼之間的放電。該絕緣部件12可以為陶瓷或者聚四氟乙烯(PTFE)。下電極14位于反應(yīng)腔室11的底部，下電極14上放置有晶片17，下電極14的底座接地。射頻電源16通過匹配器15與反應(yīng)腔室11中的上電極13連接，用于向反應(yīng)腔室11內(nèi)部提供射頻功率。另外，反應(yīng)腔室11的頂端還設(shè)置有用于供工藝氣體進(jìn)入的進(jìn)氣口 18，底端還設(shè)置有用于將反應(yīng)后的工藝氣體排出的排氣口 19，該工藝氣體用于產(chǎn)生等離子體。該設(shè)備用于沉積減反射氮化硅薄膜，沉積時所需的等離子體是通過在上電極13和下電極14之間施加射頻功率而激發(fā)出的。射頻電源16可以為中頻或者低頻電源，射頻功率由中頻或低頻射頻電源提供。晶片17在等離子體環(huán)境下進(jìn)行薄膜沉積。射頻電源16本身有其自身特征阻抗，該射頻電源16的特征阻抗通常為50 Q，而等離子體負(fù)載本身的阻抗一般不會為50 Q。因此根據(jù)傳輸線理論，當(dāng)射頻電源16的特征阻抗與等離子體負(fù)載的阻抗不共軛，即阻抗不匹配時，射頻電源16輸出的射頻功率無法完全加載到等離子體負(fù)載上，會有射頻功率反射回射頻電源16，這樣會造成功率浪費(fèi)，同時反射回射頻電源16的射頻功率會對射頻電源16本身產(chǎn)生損害。所以通常需要在射頻電源16和反應(yīng)腔室11之間加上一個匹配器15，射頻電源16的射頻功率通過匹配器15加載到反應(yīng)腔室11中，調(diào)節(jié)匹配器15內(nèi)部的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)使得匹配器15輸入端到反應(yīng)腔室11的阻抗為50 Q，使匹配器15的輸入阻抗與射頻電源16的特征阻抗共軛，達(dá)到阻抗匹配的目的，從而使射頻功率完全加載到反應(yīng)腔室11的等離子體負(fù)載上。其中，從匹配器15輸入端到反應(yīng)腔室11的阻抗(即匹配器15的輸入阻抗)包括匹配器15內(nèi)部的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗和反應(yīng)腔室11的阻抗。圖2為圖I中匹配器內(nèi)部阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該匹配器包括自耦變壓器T、可調(diào)電感L和電容C。其中，自耦變壓器T包括若干次級抽頭，可調(diào)電感L包括若干檔位，自耦變壓器T的次級與可調(diào)電感L并聯(lián)，并與電容C串聯(lián)。其中，電容C可以為隔直電容，該電容C可以起到阻隔直流的作用。射頻電源16與自耦變壓器T連接，電容C與反應(yīng)腔室11連接。通過調(diào)節(jié)自耦變壓器T的次級抽頭(主要是調(diào)節(jié)初、次級匝數(shù)比)和可調(diào)電感L，以實(shí)現(xiàn)從匹配器15輸入端到反應(yīng)腔室11的阻抗與射頻電源16的特性阻抗的共軛匹配。在中、低頻電源產(chǎn)生的等離子體的點(diǎn)火過程中，滿足等離子體點(diǎn)火時可調(diào)電感L的檔位與最佳阻抗匹配條件下可調(diào)電感L的檔位不一致，點(diǎn)火所需可調(diào)電感L的檔位對應(yīng)的電感值高于最佳阻抗匹配條件下可調(diào)電感L的檔位對應(yīng)的電感值，因此在某些射頻功率條件下會出現(xiàn)最佳阻抗匹配條件下等離子體點(diǎn)火失敗的問題，其中，等離子體點(diǎn)火成功之后會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，最佳阻抗匹配指的是滿足等離子體放電穩(wěn)定之后反射功率最小時的阻抗匹配，通常在達(dá)到最佳阻抗匹配時再對晶片片進(jìn)行工藝處理。導(dǎo)致上述問題出現(xiàn)的原因是在最佳阻抗匹配條件下，電容C輸出端的電壓低于等離子體點(diǎn)火時 所需的最低點(diǎn)火電壓。其中，最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。該問題可以通過增大電容C輸出端的電壓來解決。具體地可以通過先點(diǎn)火、后調(diào)節(jié)匹配的方法來實(shí)現(xiàn)等離子體的點(diǎn)火和等離子體放電的最佳阻抗匹配條件。在等離子體點(diǎn)火時，將可調(diào)電感L的檔位打到對應(yīng)電感值較高的檔位并點(diǎn)火，在點(diǎn)火成功后再將可調(diào)電感L的檔位調(diào)回到滿足最佳阻抗匹配時的電感值檔位處。具體地，工藝處理頻率為400KHz、工藝處理的射頻功率為P時，最佳阻抗匹配的條件為自耦變壓器T的初、次級匝數(shù)比為nM，可調(diào)電感L的電感值為Lm，電容C的電容值為Cm。點(diǎn)火時反應(yīng)腔室11的負(fù)載可以等效為一個電容，該電容的阻抗為Z。。電容C輸出端的電壓為V1, V1小于等離子體點(diǎn)火的最低點(diǎn)火電壓。而將可調(diào)電感L的檔位打到對應(yīng)電感值為Lh的檔位時(Lh > Lm)，電容C輸出端的電壓為V2，V2大于等離子體點(diǎn)火的最低點(diǎn)火電壓，采用V2進(jìn)行等離子體點(diǎn)火。當(dāng)?shù)入x子體點(diǎn)火完成后，再通過可調(diào)電感L檔位的切換操作，將可調(diào)電感L的電感值重新調(diào)節(jié)為Lm以實(shí)現(xiàn)最佳阻抗匹配。而在PECVD設(shè)備中，為了滿足自動控制的需求，匹配器中可調(diào)電感L的檔位切換操作往往是通過繼電器的吸合和釋放來實(shí)現(xiàn)的。繼電器的吸合和釋放需要在繼電器加載功率的情形下進(jìn)行，此時通過繼電器的電流很高，這會導(dǎo)致繼電器的內(nèi)部拉弧，從而降低繼電器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備，可在不改變最佳阻抗匹配條件的前提下實(shí)現(xiàn)等離子體的點(diǎn)火，以解決降低繼電器的使用壽命的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種等離子體點(diǎn)火的裝置，包括頻率可調(diào)射頻電源和與所述頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器；所述頻率可調(diào)射頻電源，用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，所述點(diǎn)火電壓用于實(shí)現(xiàn)對所述反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，所述點(diǎn)火頻率大于所述頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。進(jìn)一步地，所述頻率可調(diào)射頻電源還用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓之后，在頻率為所述工藝處理頻率時通過所述匹配器向所述反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出工藝處理電壓。進(jìn)一步地，所述匹配器包括自耦變壓器、可調(diào)電感和電容，所述自耦變壓器與所述頻率可調(diào)射頻電源連接，所述自耦變壓器和所述可調(diào)電感并聯(lián)連接，所述自耦變壓器的接地端和所述可調(diào)電感的接地端接地，所述自耦變壓器的輸出端和所述可調(diào)電感的輸出端與所述電容的輸入端連接，所述電容的輸出端用于向所述反應(yīng)腔室輸出所述點(diǎn)火電壓。進(jìn)一步地，所述點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓，所述最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種等離子體點(diǎn)火的方法，基于所述等離子體點(diǎn)火的裝置，所述等離子體點(diǎn)火的裝置包括頻率可調(diào)射頻電源和與所述頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器；所述方法包括將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使所述頻率可調(diào)射頻電源通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，所述點(diǎn)火頻率大于所述頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率；通過所述點(diǎn)火電壓對所述反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火。進(jìn)一步地，所述將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使所述頻率可調(diào)射頻電源通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓之后包括將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為所述工藝處理頻率，以使所述射頻可調(diào)頻率電源通過所述匹配器向所述反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出工藝處理電壓。進(jìn)一步地，所述點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓，所述最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備，該設(shè)備包括上述等離子體點(diǎn)火的裝置和反應(yīng)腔室，所述等離子體點(diǎn)火的裝置和所述反應(yīng)腔室連接。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供了一種等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備，將頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使頻率可調(diào)射頻電源通過匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，并通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，其中點(diǎn)火頻率大于頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)頻率可調(diào)射頻電源的頻率使匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，并通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，無需通過調(diào)節(jié)匹配器內(nèi)部的可調(diào)電感的電感值實(shí)現(xiàn)等離子的點(diǎn)火，從而避免了調(diào)節(jié)可調(diào)電感的電感值而導(dǎo)致的降低繼電器的使用壽命的問題，可實(shí)現(xiàn)在不改變最佳阻抗匹配條件的前提下提高繼電器的使用壽命。


圖I為一種低頻平板式PECVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中匹配器內(nèi)部阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種等離子體點(diǎn)火的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種等離子體點(diǎn)火的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種等離子體點(diǎn)火的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該裝置包括頻率可調(diào)射頻電源21和與頻率可調(diào)射頻電源21連接的匹配器22。頻率可調(diào)射頻電源21，用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出點(diǎn)火電壓，該點(diǎn)火電壓用于實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)腔室23內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，該點(diǎn)火頻率大于頻率可調(diào)射頻電源21的工藝處理頻率。進(jìn)一步地，頻率可調(diào)射頻電源21還用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出點(diǎn)火電壓之后，在頻率為工藝處理頻率時通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸 出工藝處理電壓。本實(shí)施例中，匹配器22與反應(yīng)腔室23連接，以使頻率可調(diào)射頻電源21可以通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率。頻率可調(diào)射頻電源21的頻率是可調(diào)節(jié)的，因此可以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出不同的電壓。例如可將上述頻率可調(diào)射頻電源21的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，則相應(yīng)地該頻率可調(diào)射頻電源21可以通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出點(diǎn)火電壓；以及可將上述頻率可調(diào)射頻電源21的頻率調(diào)節(jié)為工藝處理頻率，則相應(yīng)地該頻率可調(diào)射頻電源21可以通過匹配器22向反應(yīng)腔室23提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出工藝處理電壓。也就是說，當(dāng)頻率可調(diào)射頻電源21的頻率為點(diǎn)火頻率時，匹配器22可向反應(yīng)腔室23加載點(diǎn)火電壓；當(dāng)頻率可調(diào)射頻電源21的頻率為工藝處理頻率時，匹配器22可向反應(yīng)腔室23加載工藝處理電壓。其中，對頻率可調(diào)射頻電源21的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程可由與頻率可調(diào)射頻電源21連接的控制模塊(圖中未示出)執(zhí)行，該控制模塊可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的軟件程序向頻率可調(diào)射頻電源21發(fā)出指令以實(shí)現(xiàn)對頻率可調(diào)射頻電源21的頻率的調(diào)節(jié)。其中，點(diǎn)火電壓是指在滿足最佳阻抗匹配條件下等離子體點(diǎn)火時所需的電壓，該點(diǎn)火電壓可實(shí)現(xiàn)對等離子體進(jìn)行點(diǎn)火。而工藝處理電壓是指在滿足最佳阻抗匹配條件下對晶片進(jìn)行工藝處理時所需的電壓。在完成對等離子體的點(diǎn)火之后，可對頻率可調(diào)射頻電源21的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使該頻率可調(diào)射頻電源21的頻率變更為工藝處理頻率，使匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出的電壓變更為工藝處理電壓，從而使反應(yīng)腔室23實(shí)現(xiàn)在最佳阻抗匹配條件下對晶片進(jìn)行工藝處理。本實(shí)施例中，點(diǎn)火頻率需要大于工藝處理頻率，這樣才能在滿足最佳阻抗匹配條件下實(shí)現(xiàn)等離子體的點(diǎn)火。優(yōu)選地，點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓。其中，最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。具體地，匹配器22包括自耦變壓器T、可調(diào)電感L和電容C，自耦變壓器T與頻率可調(diào)射頻電源21連接，自耦變壓器T和可調(diào)電感L并聯(lián)連接，自耦變壓器T的接地端221和可調(diào)電感的接地端222接地，自耦變壓器T的輸出端223和可調(diào)電感L的輸出端224與電容C的輸入端225連接，電容C的輸出端用于向反應(yīng)腔室23輸出點(diǎn)火電壓。具體地，電容C的輸出端226可與反應(yīng)腔室23中的上電極連接，其中，電容C可以為隔直電容，該電容C可以起到阻隔直流的作用。電容C的輸出端226的電壓為點(diǎn)火電壓。下面通過一個具體的實(shí)例對本實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行說明。例如工藝處理頻率為400KHz，最佳阻抗匹配的條件為自耦變壓器T的初、次級匝數(shù)比為nM，可調(diào)電感L的電感值為Lm，電容C的電容值為CM。點(diǎn)火時反應(yīng)腔室23的負(fù)載可以等效為一個電容，該電容的阻抗大小為Z。。電容C輸出端的電壓為V1，由于V1小于最低點(diǎn)火電壓，因此V1無法使等離子體點(diǎn)火。將頻率可調(diào)射頻電源21的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，該點(diǎn)火頻率大于400KHz，并保持最佳阻抗匹配的條件不變，即自耦變壓器T的初、次級匝數(shù)比為nM，可調(diào)電感L的電感值為Lm，電容C的電容值為CM。在該點(diǎn)火頻率下，點(diǎn)火電壓(即電容C輸出端226的電壓)為\，Vh大于或者等于最低點(diǎn)火電壓，該Vh用于實(shí)現(xiàn)對等離子體的點(diǎn)火。在等離子體點(diǎn)火成功之后，將頻率可調(diào)射頻電源21的頻率調(diào)節(jié)回工藝處理頻率400KHz，使匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出工藝處理電壓，從而使反應(yīng)腔室23可以在工藝處理電壓下對晶片進(jìn)行工藝處理，不影響正常工藝處理過程。本實(shí)施例中，當(dāng)對等離子體進(jìn)行點(diǎn)火時，由于保持最佳阻抗匹配的條件不變，因此可調(diào)電感L的電感值保持不變，在這一不變的電感值條件下，較高的點(diǎn)火頻率會使可調(diào)電感L對應(yīng)的電抗值增大，這可以等效為在較低的工藝處理頻率下調(diào)高可調(diào)電感L的電感值，從而達(dá)到增大匹配器中電容輸出端電壓的目的，以滿足等離子體點(diǎn)火的需要。 本實(shí)施例提供的等離子體點(diǎn)火的裝置包括頻率可調(diào)射頻電源和與頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器。頻率可調(diào)射頻電源用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，點(diǎn)火電壓用于實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，點(diǎn)火頻率大于頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。本實(shí)施例提供的等離子體點(diǎn)火的裝置通過調(diào)節(jié)頻率可調(diào)射頻電源的頻率使匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，并通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，無需通過調(diào)節(jié)匹配器內(nèi)部的可調(diào)電感的電感值實(shí)現(xiàn)等離子的點(diǎn)火，從而避免了調(diào)節(jié)可調(diào)電感的電感值而導(dǎo)致的降低繼電器的使用壽命的問題，可實(shí)現(xiàn)在不改變最佳阻抗匹配條件的前提下提高繼電器的使用壽命。圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種等離子體點(diǎn)火的方法的流程圖，如圖4所示，該方法基于等離子體點(diǎn)火的裝置，該等離子體點(diǎn)火的裝置包括頻率可調(diào)射頻電源和與該頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器。對該等離子點(diǎn)火的裝置的描述可參見上述實(shí)施例一，此處不再具體描述。該方法包括步驟101、將頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使頻率可調(diào)射頻電源通過匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，點(diǎn)火頻率大于頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理的頻率。本實(shí)施例中，頻率可調(diào)射頻電源21的頻率是可調(diào)節(jié)的，因此可以實(shí)現(xiàn)匹配器22向反應(yīng)腔室23輸出不同的電壓。本實(shí)施例中，將頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，可以使頻率可調(diào)射頻電源通過匹配器向反應(yīng)腔室射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出提供點(diǎn)火電壓。其中，點(diǎn)火電壓是指在滿足最佳阻抗匹配條件下等離子體點(diǎn)火時所需的電壓，該點(diǎn)火電壓可實(shí)現(xiàn)對等離子體進(jìn)行點(diǎn)火。步驟102、通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火。進(jìn)一步地，該方法還包括步驟103、將頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為工藝處理頻率，以使射頻可調(diào)頻率電源通過匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出工藝處理電壓。
工藝處理電壓是指在滿足最佳阻抗匹配條件下對晶片進(jìn)行工藝處理時所需的電壓。在完成對等離子體的點(diǎn)火之后，可調(diào)節(jié)頻率可調(diào)射頻電源的頻率，使該頻率可調(diào)射頻電源的頻率變更為工藝處理頻率，使匹配器向反應(yīng)腔室輸出的電壓變更為工藝處理電壓，從而使反應(yīng)腔室實(shí)現(xiàn)在最佳阻抗匹配條件下對晶片進(jìn)行工藝處理。本實(shí)施例中，點(diǎn)火頻率需要大于工藝處理頻率，這樣才能在滿足最佳阻抗匹配條件下實(shí)現(xiàn)等離子體的點(diǎn)火。優(yōu)選地，點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓。其中，最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。本實(shí)施例提供的等離子體點(diǎn)火的方法基于等離子體點(diǎn)火的裝置，該裝置包括頻率可調(diào)射頻電源和與頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器。該方法包括將頻率可調(diào)射頻電源的 頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使頻率可調(diào)射頻電源通過匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，并通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，其中點(diǎn)火頻率大于頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。本實(shí)施例提供的等離子體點(diǎn)火的方法通過調(diào)節(jié)頻率可調(diào)射頻電源的頻率使匹配器向反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，并通過點(diǎn)火電壓對反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，無需通過調(diào)節(jié)匹配器內(nèi)部的可調(diào)電感的電感值實(shí)現(xiàn)等離子的點(diǎn)火，從而避免了調(diào)節(jié)可調(diào)電感的電感值而導(dǎo)致的降低繼電器的使用壽命的問題，可實(shí)現(xiàn)在不改變最佳阻抗匹配條件的前提下提高繼電器的使用壽命。本發(fā)明實(shí)施例三還提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，該半導(dǎo)體設(shè)備包括等離子體點(diǎn)火的裝置和反應(yīng)腔室，該等離子體點(diǎn)火的裝置和反應(yīng)腔室連接。其中，對等離子體點(diǎn)火的裝置的具體描述可參見上述實(shí)施例一，此處不再贅述?？梢岳斫獾氖?，以上實(shí)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(shí)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(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種等離子體點(diǎn)火的裝置，其特征在于，包括頻率可調(diào)射頻電源和與所述頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器； 所述頻率可調(diào)射頻電源，用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，所述點(diǎn)火電壓用于實(shí)現(xiàn)對所述反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，所述點(diǎn)火頻率大于所述頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述頻率可調(diào)射頻電源還用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓之后，在頻率為所述工藝處理頻率時通過所述匹配器向所述反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出工藝處理電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述匹配器包括自耦變壓器、可調(diào)電感和電容，所述自耦變壓器與所述頻率可調(diào)射頻電源連接，所述自耦變壓器和所述可調(diào)電感并聯(lián)連接，所述自耦變壓器的接地端和所述可調(diào)電感的接地端接地，所述自耦變壓器的輸出 端和所述可調(diào)電感的輸出端與所述電容的輸入端連接，所述電容的輸出端用于向所述反應(yīng)腔室輸出所述點(diǎn)火電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的裝置，其特征在于，所述點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓，所述最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。
5.一種等離子體點(diǎn)火的方法，其特征在于，基于所述等離子體點(diǎn)火的裝置，所述等離子體點(diǎn)火的裝置包括頻率可調(diào)射頻電源和與所述頻率可調(diào)射頻電源連接的匹配器； 所述方法包括 將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使所述頻率可調(diào)射頻電源通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，所述點(diǎn)火頻率大于所述頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率； 通過所述點(diǎn)火電壓對所述反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為點(diǎn)火頻率，以使所述頻率可調(diào)射頻電源通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率從而實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓之后包括 將所述頻率可調(diào)射頻電源的頻率調(diào)節(jié)為所述工藝處理頻率，以使所述射頻可調(diào)頻率電源通過所述匹配器向所述反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出工藝處理電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述點(diǎn)火電壓大于或者等于最低點(diǎn)火電壓，所述最低點(diǎn)火電壓為能夠使等離子體點(diǎn)火成功的最低電壓。
8.一種半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于，包括等離子體點(diǎn)火的裝置和反應(yīng)腔室，所述等離子體點(diǎn)火的裝置和所述反應(yīng)腔室連接； 所述等離子體點(diǎn)火的裝置采用如權(quán)利要求I至4任一所述的等離子體點(diǎn)火的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種等離子體點(diǎn)火的裝置、方法和半導(dǎo)體設(shè)備。該等離子點(diǎn)火的裝置包括所述頻率可調(diào)射頻電源，用于在頻率為點(diǎn)火頻率時通過所述匹配器向反應(yīng)腔室提供射頻功率以實(shí)現(xiàn)所述匹配器向所述反應(yīng)腔室輸出點(diǎn)火電壓，所述點(diǎn)火電壓用于實(shí)現(xiàn)對所述反應(yīng)腔室內(nèi)的等離子體進(jìn)行點(diǎn)火，所述點(diǎn)火頻率大于所述頻率可調(diào)射頻電源的工藝處理頻率。本發(fā)明無需通過調(diào)節(jié)匹配器內(nèi)部的可調(diào)電感的電感值實(shí)現(xiàn)等離子的點(diǎn)火，從而避免了調(diào)節(jié)可調(diào)電感的電感值而導(dǎo)致的降低繼電器的使用壽命的問題，可實(shí)現(xiàn)在不改變最佳阻抗匹配條件的前提下提高繼電器的使用壽命。
文檔編號H05H1/46GK102647845SQ20111004375
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者朱桂林 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司