在等離子體處理系統(tǒng)中同步rf脈沖的方法和裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種用于提供至少兩個(gè)同步脈沖RF信號至等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室的同步脈沖裝置，該裝置包括用于提供第一RF信號的第一RF發(fā)生器。將所述第一RF信號提供至所述等離子體處理室以在其中激發(fā)等離子體，所述第一RF信號表示脈沖RF信號。該裝置還包括用于提供第二RF信號至所述等離子體處理室的第二RF發(fā)生器。所述第二RF發(fā)生器具有：傳感器子系統(tǒng)，其用于檢測所述至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的反映是向所述第一RF信號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)的值，以及脈沖控制子系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)參數(shù)的所述值對所述第二RF信號施加脈沖。
【專利說明】在等離子體處理系統(tǒng)中同步RF脈沖的方法和裝置 優(yōu)先權(quán)主張
[0001] 本申請主張由John C，Vakore，Jr.于2012年2月22日提交的名稱為〃METHODS AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZING R. F PULSES IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM"的美 國臨時(shí)申請?zhí)枮?1/602,041的共同擁有的臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用 并入本文。

【背景技術(shù)】
[0002] 等離子體處理長期以來被用于處理襯底（例如，晶片或平板或其它襯底）以創(chuàng)建 電子設(shè)備（例如，集成電路或平板顯示器）。在等離子體處理中，將襯底置于等離子體處理 室中，該等離子體處理室采用一個(gè)或多個(gè)電極將源氣體（其可以是蝕刻劑源氣體或沉積源 氣體）激發(fā)成用于處理該襯底的等離子體。可以通過RF信號激勵該電極，例如，該RF信號 是通過RF發(fā)生器供應(yīng)的。
[0003] 在一些等離子體處理系統(tǒng)中，可以向一個(gè)或多個(gè)電極提供多個(gè)RF信號以產(chǎn)生等 離子體，該多個(gè)RF信號中的一些可以具有相同的RF頻率或者具有不同的RF頻率。例如， 在電容耦合等離子體處理系統(tǒng)中，為了產(chǎn)生預(yù)期的等離子體，可以向頂部電極、底部電極、 或者可以向它們兩者提供一個(gè)或多個(gè)RF信號。
[0004] 在一些應(yīng)用中，可以向RF信號施加脈沖。對于任何給定的RF信號，RF脈沖涉及將 RF信號導(dǎo)通和截止，通常是在相同的RF信號周期內(nèi)，但可以跨越多個(gè)RF信號周期。此外， RF脈沖可以在信號之間同步。例如，如果兩個(gè)信號RF1和RF2是同步的，則對于信號RF2的 每個(gè)主動脈沖都有信號RF1的主動脈沖。這兩個(gè)RF信號的脈沖可以是同相的，或者一個(gè)RF 脈沖的上升沿可以滯后于另一個(gè)RF脈沖的上升沿，或者一個(gè)RF脈沖的下降沿可以滯后于 另一個(gè)RF脈沖的下降沿，或者RF脈沖可以是異相的。
[0005] 在現(xiàn)有技術(shù)中，多個(gè)RF信號的脈沖同步通常涉及通信網(wǎng)絡(luò)以便在各種RF發(fā)生器 之間控制通信。為了便于討論，圖1是典型的脈沖RF等離子體處理系統(tǒng)102的通用的現(xiàn)有 技術(shù)實(shí)施方案的高級圖。脈沖RF等離子體處理系統(tǒng)102包括兩個(gè)RF發(fā)生器104和106。 在圖1的實(shí)施例中，RF發(fā)生器104代表2MHz的發(fā)生器，而RF發(fā)生器106代表60MHz的發(fā) 生器。
[0006] 主計(jì)算機(jī)110實(shí)現(xiàn)工具控制并且從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)114接收反饋信號112以分別經(jīng) 由路徑118和路徑120將功率設(shè)定值數(shù)據(jù)提供（經(jīng)由數(shù)字或模擬通信接口 116)至RF發(fā)生 器104和RF發(fā)生器106。反饋信號112涉及源和負(fù)載之間的阻抗不匹配，并且被用來控制 RF發(fā)生器104和RF發(fā)生器106的輸出功率電平或者正向功率電平以使功率輸出最大化并 使反射功率最小化。
[0007] 主計(jì)算機(jī)110還向脈沖同步器和控制器130提供脈沖啟動信號160。響應(yīng)于該脈 沖啟動信號160,該脈沖同步器和控制器130向RF發(fā)生器104和RF發(fā)生器106提供（經(jīng)由 外部同步接口 140和外部同步接口 142)同步控制信號170和同步控制信號172,以指示RF 發(fā)生器104和RF發(fā)生器106分別使用功率控制器150和功率控制器152來對它的RF信號 施加脈沖以產(chǎn)生脈沖RF信號162和脈沖RF信號164。然后經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)114將脈沖 RF信號162和脈沖RF信號164傳遞到等離子體室161中的負(fù)載。
[0008] 雖然圖1中的脈沖RF同步方案可以為RF發(fā)生器提供同步脈沖功能，但是有缺點(diǎn)。 例如，圖1中的各個(gè)RF發(fā)生器的脈沖功能的同步需要使用網(wǎng)絡(luò)以在主計(jì)算機(jī)110、脈沖同步 器/控制器130、以及RF發(fā)生器104和RF發(fā)生器106中的外部同步接口 140和外部同步接 口 142之間通信。此外，圖1中的各個(gè)RF發(fā)生器的脈沖功能的同步需要在各個(gè)發(fā)生器中實(shí) 現(xiàn)外部同步接口（例如140和142)。實(shí)現(xiàn)這些外部同步接口給RF發(fā)生器的設(shè)計(jì)增加了額 外的一層復(fù)雜性，并使得現(xiàn)有的RF發(fā)生器不能被用于RF同步脈沖。
[0009] 鑒于上述情況，需要用于在等離子體處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同步RF脈沖的改進(jìn)的技術(shù) 和系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 本發(fā)明在附圖中的圖形是通過舉例的方式而不是通過限制的方式示出，其中相同 的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中：
[0011] 圖1是典型的脈沖RF等離子體處理系統(tǒng)的通用的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方案的高級圖。
[0012] 圖2示出了 2MHz RF信號的脈沖的時(shí)序圖，以說明當(dāng)一個(gè)RF發(fā)生器對其RF信號 施加脈沖時(shí)，另一個(gè)RF發(fā)生器的伽馬值的變化。
[0013] 圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出了同步脈沖RF的實(shí)施方式的簡化電路框圖。
[0014] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于提供同步RF脈沖能力的DPRF發(fā)生器的示例 性的實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 現(xiàn)在將參照如附圖中所示的本發(fā)明的一些實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。在下面的描 述中，為了使本發(fā)明能被全面理解，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)。然而，將顯而易見的是，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況 下，為了避免不必要地使本發(fā)明難以理解，未對公知的處理步驟和/或結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016] 下文中描述了各種實(shí)施方式，包括方法和技術(shù)。應(yīng)當(dāng)牢記的是，本發(fā)明還可以包括 存儲有用于執(zhí)行本發(fā)明的技術(shù)的實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制品。該 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括，例如：用于存儲計(jì)算機(jī)可讀代碼的半導(dǎo)體、磁、光磁、光學(xué)或其它 形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括用于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施方式的裝置。這種裝 置可以包括用來執(zhí)行有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的任務(wù)的專用的和/或可編程的電路。這種的 裝置的實(shí)施例包括通用計(jì)算機(jī)和/或經(jīng)適當(dāng)編程的專用的計(jì)算裝置，并且可以包括計(jì)算機(jī) /計(jì)算裝置與適用于有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的各種任務(wù)的專用的/可編程的電路的組合。
[0017] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于在具有多個(gè)RF發(fā)生器的等離子體處理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)RF 信號的同步脈沖的方法和裝置。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，指定RF發(fā)生器中的一個(gè)為獨(dú)立 脈沖（IP) RF發(fā)生器，以及指定其它的RF發(fā)生器為依賴脈沖（DP)發(fā)生器。
[0018] IP RF發(fā)生器代表獨(dú)立于DP RF發(fā)生器施加脈沖的RF發(fā)生器。IPRF發(fā)生器（獨(dú) 立脈沖發(fā)生器）響應(yīng)于來自工具主計(jì)算機(jī)或其它控制器的信號產(chǎn)生它的RF脈沖。DP RF發(fā) 生器（依賴脈沖發(fā)生器）監(jiān)測屬于通過IP RF發(fā)生器施加脈沖的特點(diǎn)的等離子體阻抗的變 化并且響應(yīng)于所檢測到的等離子體阻抗的變化觸發(fā)它們各自的RF脈沖。在一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施方式中，等離子體阻抗的變化是由在每個(gè)DP RF發(fā)生器中的功率傳感器檢測的，功率傳感 器可以測量，例如，正向RF功率和反射RF功率。
[0019] 在本文中本發(fā)明人意識到，現(xiàn)有的RF發(fā)生器已經(jīng)設(shè)置有傳感器（例如功率傳感 器），該傳感器可以監(jiān)測等離子體阻抗相關(guān)的參數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)的值以某種方式變化時(shí)，可 以檢測到等離子體阻抗的變化。
[0020] 為了進(jìn)一步說明，RF發(fā)生器向負(fù)載輸送RF功率的效率取決于負(fù)載阻抗與源阻抗 匹配的良好程度。負(fù)載阻抗與源阻抗匹配得越密切，則通過RF發(fā)生器輸送RF功率的效率 越高。由于這種匹配問題是眾所周知的，許多或大部分現(xiàn)有技術(shù)的RF發(fā)生器已經(jīng)設(shè)置有用 于感測源阻抗和負(fù)載阻抗之間的不匹配以及用于調(diào)整輸送功率或正向功率以減少不匹配 的能力。通常使用參數(shù)伽瑪來測量負(fù)載-源阻抗不匹配。伽瑪值為零表示完美匹配而伽馬 值為1表示高度不匹配。在一些RF發(fā)生器中，此伽馬值是由通過功率傳感器提供的值計(jì)算 出來的，該功率傳感器檢測源RF功率和反射RF功率。
[0021] 在本文中本發(fā)明人進(jìn)一步認(rèn)識到，等離子體阻抗是輸送到等離子體的功率的函 數(shù)。當(dāng)給定的RF發(fā)生器（在本文中稱為獨(dú)立脈沖或IP RF發(fā)生器）施加脈沖時(shí)，所輸送的 RF功率變化，并且等離子體阻抗相應(yīng)地變化。其它RF發(fā)生器（在本文中稱為依賴脈沖或 DP RF發(fā)生器）通過改變它們的功率輸出對等離子體阻抗的這種變化作出反應(yīng)以使它們的 源阻抗與等離子體（或負(fù)載）阻抗匹配。
[0022] 對等離子體阻抗的變化的檢測通常依賴于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的測量，可以分析參數(shù) 的值以直接地或間接地確定等離子體阻抗的變化。如果等離子體阻抗的變化是由IP RF發(fā) 生器的RF脈沖引起的，則該等離子體阻抗的變化可以通過其它RF發(fā)生器檢測，并且更重要 的是，如果通過這些其它RF發(fā)生器的這種檢測可以用來觸發(fā)RF脈沖，則可以在不需要如在 現(xiàn)有技術(shù)中所做的那樣經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)顯式鏈接RF發(fā)生器的情況下實(shí)現(xiàn)同步脈沖。
[0023] 為了說明當(dāng)一個(gè)RF發(fā)生器對其RF信號施加脈沖時(shí)，另一個(gè)RF發(fā)生器的伽馬值的 變化，圖2示出了 2MHz RF信號202的脈沖的時(shí)序圖，該2MHz RF信號202以159Hz被施加 脈沖，具有50%的占空比。在圖2的實(shí)施例中，兩個(gè)RF發(fā)生器涉及：輸出6000瓦特RF信 號的2MHz RF發(fā)生器以及輸出900瓦特RF信號的60MHz RF發(fā)生器。如所討論的，2MHz RF 信號在6000瓦特和0瓦特之間被施加脈沖，而60MHz RF信號（204)未被施加脈沖。
[0024] 當(dāng)2MHz RF信號202是激活的（從附圖標(biāo)記210至附圖標(biāo)記212)時(shí)，60MHz RF發(fā) 生器的RF功率傳感器對由高2MHz RF信號202引起的等離子體阻抗值作出反應(yīng)。在這種 情況下，60MHz RF發(fā)生器的匹配輸入（發(fā)生器輸出）處的阻抗的實(shí)數(shù)值是52. 9歐姆。描述 源-負(fù)載阻抗不匹配的伽瑪值是〇. 039。
[0025] 當(dāng)2MHz RF信號202是未激活的（從附圖標(biāo)記212至附圖標(biāo)記214)時(shí)，60MHz RF 發(fā)生器的RF功率傳感器對由低2MHz RF信號202引起的等離子體阻抗作出反應(yīng)。在這種 情況下，60MHz RF發(fā)生器的匹配輸入（發(fā)生器輸出）處的阻抗的實(shí)數(shù)值僅僅是27. 44歐姆。 描述源-負(fù)載阻抗不匹配的伽瑪值是〇. 856。
[0026] 如在圖2的實(shí)施例中可以看出的，無論是匹配輸入處的阻抗還是伽馬值都可以被 監(jiān)測，并且如果發(fā)生從2MHz RF信號202的"導(dǎo)通"狀態(tài)的反射值到2MHz RF信號202的"截 止"狀態(tài)的反射值這樣的變化（或者反之亦然），則這樣的變化的檢測可以被用作電路的觸 發(fā)信號，從而為60MHz DP RF發(fā)生器的60MHz信號產(chǎn)生RF脈沖。如果有其它DP RF發(fā)生器， 則每個(gè)DP RF發(fā)生器可以監(jiān)測等離子體阻抗（例如，直接地或間接地反映該等離子體阻抗 的參數(shù)），并使用等離子體阻抗變化的檢測來觸發(fā)脈沖產(chǎn)生。以這種方式，主控制電路/設(shè) 備（例如，來自主計(jì)算機(jī)110或脈沖同步控制器電路130)與各種RF發(fā)生器之間不需要顯 式控制網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步，RF發(fā)生器不需要與控制網(wǎng)絡(luò)（例如，圖1中的外部同步接口電路140 和外部同步接口電路142)相連接的任何額外的電路。
[0027] 相反，只有一個(gè)RF發(fā)生器（IP RF發(fā)生器，如本實(shí)施例中的2MHz IP RF發(fā)生器） 需要被顯式控制用于RF脈沖。其它RF發(fā)生器（DP RF發(fā)生器）利用現(xiàn)有的檢測電路（現(xiàn) 有的檢測電路通常用于監(jiān)測正向RF功率和反射RF功率以調(diào)整RF輸送的功率設(shè)定值的，從 而使源阻抗與負(fù)載阻抗相匹配），以便間接檢測IP發(fā)生器RF信號何時(shí)已脈沖化。這種檢測 向DP RF發(fā)生器提供了觸發(fā)信號，以使得DP RF發(fā)生器能響應(yīng)于由IP RF發(fā)生器對RF脈沖 進(jìn)行的檢測產(chǎn)生它們自己的RF脈沖。以這種方式，實(shí)現(xiàn)了大大地更簡化的同步脈沖。
[0028] 參照附圖和下面的討論可以更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖3根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出了同步脈沖RF 300的實(shí)施方式的簡化電路框圖。在圖3中，RF發(fā) 生器302表示IP RF發(fā)生器并從工具主計(jì)算機(jī)304接收到其脈沖控制信號（經(jīng)由數(shù)字/模 擬通信接口 306)。然后IP RF發(fā)生器302使用功率控制器308生成利用通過工具主計(jì)算機(jī) 304提供的功率設(shè)定值的RF脈沖。將該脈沖提供到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)314以激發(fā)RF驅(qū)動等離 子體室316。作為來自IP RF發(fā)生器302的2MHz脈沖的導(dǎo)通狀態(tài)的結(jié)果，在RF驅(qū)動等離子 體室316中的等離子體阻抗發(fā)生變化。
[0029] 然后，通過DP RF發(fā)生器322的RF傳感器320檢測到這種等離子體阻抗的變化。 舉例而言，可以監(jiān)測DP 60MHz RF發(fā)生器322的正向功率和反射功率。通常當(dāng)認(rèn)為來自IP RF發(fā)生器302的2MHz脈沖高時(shí)，可以使用IP_RF_脈沖_高閾值來確定。在一個(gè)實(shí)施方式 中，使用由RF傳感器320測量得到的伽瑪值，并將其與上述IP_RF_脈沖_高值比較。一旦 認(rèn)為來自IP RF發(fā)生器302的2MHz脈沖導(dǎo)通時(shí)，可以使用與DP RF發(fā)生器322相關(guān)聯(lián)的脈 沖發(fā)生電路來產(chǎn)生用于來自DP RF發(fā)生器322的60MHz信號的脈沖。
[0030] 可以將來自DP RF發(fā)生器322的脈沖設(shè)定為保持在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間（例如，根據(jù)一 些占空比規(guī)范）或者可以將來自DP RF發(fā)生器322的脈沖同步以在來自IP RF發(fā)生器302 的2MHz脈沖從高狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低狀態(tài)（通過前面討論過的方式監(jiān)測等離子體阻抗的狀態(tài)） 時(shí)關(guān)閉。
[0031] 圖4是提供同步RF脈沖能力的DP RF發(fā)生器400的示例性的實(shí)施方式。在圖4 中，從工具主計(jì)算機(jī)提供信號402,該信號可以包括兩個(gè)額外的值：觸發(fā)閾值和增益值。觸 發(fā)閾值表示用于為DP發(fā)生器（該DP發(fā)生器切斷由獨(dú)立的脈沖發(fā)生器引起的等離子體阻抗 變化）觸發(fā)RF脈沖的預(yù)定值。舉例而言，如果伽馬值是由DP RF發(fā)生器來監(jiān)測，以用于檢 測由于IPRF發(fā)生器的脈沖導(dǎo)致的等離子體阻抗變化，則該閾值可以表示伽馬值，該伽馬值 在遍歷（traverse)時(shí)表示用于通過DP RF發(fā)生器觸發(fā)RF脈沖的觸發(fā)信號。增益值表示用 于縮放信號以通過DP RF發(fā)生器提供高電平RF脈沖和低電平RF脈沖（因?yàn)榭赡芷谕吆?低的不同功率電平而不是全導(dǎo)通或全截止的功率電平）的值。
[0032] 現(xiàn)在返回到圖4,如果IDPC輸入是零（方框404,表示該室不是在RF脈沖模式下操 作），則繞過在圖4的實(shí)施例中的RF脈沖功能。在這種情況下，發(fā)送默認(rèn)的功率設(shè)定值（通 常通過工具主計(jì)算機(jī)來提供以通過RF發(fā)生器支配功率輸出）至功率放大器（方框406)，并 經(jīng)由RF功率放大器408放大，然后經(jīng)由路徑410輸出到等離子體室450。
[0033] RF傳感器412監(jiān)測圖4的實(shí)施例中的正向功率和反射功率，并提供這些值至邏輯 電路414以便使得默認(rèn)縮放電路416能夠縮放功率設(shè)定值來優(yōu)化功率輸送。例如，如果伽 馬值過高（指示正向功率和反射功率之間的較大的不匹配），則必要時(shí)可以增大或減小通 過工具主計(jì)算機(jī)提供的功率設(shè)定值以優(yōu)化至等離子體負(fù)載的功率輸送。
[0034] 然而，如果IDPC輸入不等于零（方框404,表示該室是在RF脈沖模式下操作），則 使能在圖4的實(shí)施例中的RF脈沖功能（經(jīng)由脈沖功率縮放電路420)。在這種情況下，發(fā)送 功率設(shè)定值（通過工具主計(jì)算機(jī)來提供以通過RF發(fā)生器支配功率輸出并且在這種情況下 是ID PC輸入的部分）至脈沖功率縮放電路420?？s放可以在高和低兩種值之間切換，具體 取決于通過RF傳感器412和邏輯電路414對等離子體阻抗進(jìn)行的檢測。
[0035] 假設(shè)RF傳感器412和邏輯電路414檢測到伽瑪值已遍歷提供有信號402的觸發(fā) 閾值，則將這個(gè)信息提供至脈沖功率縮放電路420,然后該脈沖功率縮放電路420縮放默認(rèn) 的功率設(shè)定值以反射高RF脈沖狀態(tài)。一旦完成脈沖縮放（方框420)，然后將新的經(jīng)縮放的 功率設(shè)定值發(fā)送到用于RF放大的方框408 (經(jīng)由方框406)并且將高RF脈沖電平發(fā)送到等 離子體室。為了實(shí)現(xiàn)低脈沖，可以通過方框420利用另一個(gè)縮放值（例如，基于IP RF發(fā)生 器的低脈沖的檢測或者在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間已經(jīng)過去之后由于DP RF脈沖變高）以產(chǎn)生將被 發(fā)送到等離子體室的低RF脈沖電平。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施方式中，用于同步RF脈沖的一般方法可以包括獨(dú)立脈沖化至少一個(gè) RF電源（IP RF電源）。然后其它RF電源中的每個(gè)可以監(jiān)測等離子體阻抗變化的標(biāo)記（例 如，伽馬值、正向功率、反射功率、VI探針測量、發(fā)生器輸出阻抗的實(shí)數(shù)和/或復(fù)數(shù)值，等 等）。換句話說，對于以通過獨(dú)立脈沖RF發(fā)生器施加脈沖為特點(diǎn)的等離子體阻抗已經(jīng)以一 定方式變化進(jìn)行的檢測不限于伽馬監(jiān)測。
[0037] 在有利的實(shí)施例中，DP RF發(fā)生器可以分析從室接收到的VI探針測量和/或相位 信息以便檢測等離子體阻抗變化，該等離子體阻抗變化即以通過獨(dú)立脈沖RF發(fā)生器施加 脈沖為特點(diǎn)?；谝酝ㄟ^獨(dú)立脈沖RF發(fā)生器施加脈沖為特點(diǎn)的等離子體阻抗已經(jīng)以一定 方式變化（例如，從低到高或從高到低）進(jìn)行的檢測，依賴RF電源可以使用該檢測作為觸 發(fā)信號以產(chǎn)生其脈沖。依賴RF發(fā)生器的高RF脈沖可以持續(xù)預(yù)定的時(shí)間周期，或者基于檢 測到獨(dú)立脈沖RF信號已經(jīng)轉(zhuǎn)變到低狀態(tài)，依賴RF發(fā)生器的RF脈沖可以轉(zhuǎn)變到低值。
[0038] 如從上述可以理解的，本發(fā)明的實(shí)施方式檢測等離子體阻抗變化，該等離子體阻 抗變化是通過獨(dú)立脈沖RF發(fā)生器的脈沖化事件的特點(diǎn)，并且使用該檢測作為觸發(fā)信號以 對依賴脈沖RF發(fā)生器施加脈沖。以這種方式，在多個(gè)RF發(fā)生器之間同步脈沖不再需要復(fù) 雜的網(wǎng)絡(luò)和接口。
[0039] 盡管已根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是存在落入本發(fā)明的范 圍之內(nèi)的改動、置換和等同方案。盡管本文提供了各種實(shí)施例，但意圖是這些實(shí)施例是說明 性的，而不是對本發(fā)明的限制。
[0040] 另外，名稱和摘要是為了方便提供，而不應(yīng)該被用于解釋本文中權(quán)利要求的范圍。 進(jìn)一步，摘要是以高度濃縮的形式所寫而且為了方便將該摘要提供在本文中，因此不應(yīng)該 被用來解釋或限制表示在權(quán)利要求中的總體發(fā)明。如果本文中使用術(shù)語"設(shè)置"，該術(shù)語意 在具有其通常理解的數(shù)學(xué)含義，涵蓋零個(gè)、一個(gè)或一個(gè)以上的元件。還應(yīng)當(dāng)注意的是，有許 多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。因此，旨在將下面所附的權(quán)利要求書解釋為包含 落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的所有這些改動、置換和等同方案。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于提供至少兩個(gè)同步脈沖RF信號至等離子體處理系統(tǒng)的等離子體 處理室的同步脈沖裝置，其包括： 用于提供第一 RF信號的第一 RF發(fā)生器，將所述第一 RF信號提供至所述等離子體處理 室以在其中激發(fā)等離子體，所述第一 RF信號表示脈沖RF信號；以及 用于提供第二RF信號至所述等離子體處理室的第二RF發(fā)生器，所述第二RF發(fā)生器具 有：傳感器子系統(tǒng)，其用于檢測與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF信號 施加高脈沖還是施加低脈沖的至少一個(gè)參數(shù)的值，以及脈沖控制子系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于所 述檢測的所述至少一個(gè)參數(shù)的所述值對所述第二RF信號施加脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中反映是向所述第一RF信號施加高脈沖還 是施加低脈沖的所述至少一個(gè)參數(shù)表示正向RF功率和反射RF功率中的至少一個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中反映是向所述第一RF信號施加高脈沖還 是施加低脈沖的所述至少一個(gè)參數(shù)表示伽馬，所述伽馬表示指示所述第二RF發(fā)生器的反 射功率和正向功率之間的不匹配的程度的數(shù)值指標(biāo)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其進(jìn)一步包括工具主計(jì)算機(jī)，所述工具主計(jì) 算機(jī)至少提供觸發(fā)閾值以使能在所述第二RF發(fā)生器的所述傳感器子系統(tǒng)中的電路以確定 是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是施加低脈沖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步脈沖裝置，其中所述脈沖控制子系統(tǒng)被配置成產(chǎn)生至少 高電平的所述第二RF信號和低電平的所述第二RF信號，所述高電平和所述低電平通過所 述工具主計(jì)算機(jī)提供的至少一個(gè)值支配。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少 包括高脈沖值和低脈沖值，其中所述低脈沖值是非零的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中反映是向所述第一RF信號施加高脈沖還 是施加低脈沖的所述至少一個(gè)參數(shù)表示從VI探針得到的值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中反映是向所述第一RF信號施加高脈沖還 是施加低脈沖的所述至少一個(gè)參數(shù)表示所述第二RF發(fā)生器的輸出阻抗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其進(jìn)一步包括耦合到所述第一 RF發(fā)生器和所 述第二RF發(fā)生器的輸出端的匹配子系統(tǒng)，其中反映是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是 施加低脈沖的所述至少一個(gè)參數(shù)表示所述匹配子系統(tǒng)的輸入端的阻抗。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少 包括預(yù)定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少 包括預(yù)定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值，并且其中第二RF信號于在被施加脈沖而從所述 預(yù)定的低脈沖值到所述預(yù)定的高脈沖值之后的預(yù)定的持續(xù)時(shí)間屆滿以后，轉(zhuǎn)變到所述預(yù)定 的脈沖低值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少 包括預(yù)定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值，并且其中第二RF信號于在被施加脈沖而從所述 預(yù)定的高脈沖值到所述預(yù)定的低脈沖值之后的預(yù)定的持續(xù)時(shí)間屆滿以后，轉(zhuǎn)變到所述預(yù)定 的脈沖高值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的同步脈沖裝置，其進(jìn)一步包括：控制電路，其用于產(chǎn)生脈沖 控制信號以控制通過所述第一 RF發(fā)生器施加的脈沖，并且其中所述第二RF發(fā)生器不響應(yīng) 于來自所述控制電路的信號施加脈沖，所述第二RF發(fā)生器響應(yīng)于所述檢測的所述至少一 個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是施加低脈沖 的參數(shù)的所述值施加高至低和低至高中的至少一種脈沖。
14. 一種用于提供多個(gè)同步脈沖RF信號至等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室的同 步脈沖裝置，其包括： 用于提供第一 RF信號的第一 RF發(fā)生器，將所述第一 RF信號提供至所述等離子體處理 室以在其中激發(fā)等離子體，所述第一 RF信號表示脈沖RF信號； 用于產(chǎn)生脈沖控制信號以控制通過所述第一 RF發(fā)生器施加的脈沖的控制電路； 用于提供第二RF信號至所述等離子體處理室的第二RF發(fā)生器，所述第二RF發(fā)生器具 有：第二RF發(fā)生器傳感器子系統(tǒng)，其用于檢測至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反 映是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)的值，以及第二RF發(fā)生器脈沖 控制子系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)參數(shù)的所述值對所述第二RF信號施 加脈沖；以及 用于提供第三RF信號至所述等離子體處理室的第三RF發(fā)生器，所述第三RF發(fā)生器具 有：第三RF發(fā)生器傳感器子系統(tǒng)，其用于檢測至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反 映是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)的所述值，以及第三RF發(fā)生器 脈沖控制子系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)參數(shù)的所述值對所述第三RF信 號施加脈沖， 其中所述第二RF發(fā)生器不響應(yīng)于來自所述控制電路的信號施加脈沖，所述第二RF發(fā) 生器響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF 信號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)的所述值而實(shí)施向所述第二RF信號施加高至低的 脈沖和向所述第二RF信號施加低至高的脈沖中的至少一種，以及 其中所述第三RF發(fā)生器不響應(yīng)于來自所述控制電路的信號施加脈沖，所述第三RF發(fā) 生器響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF 信號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)的所述值而實(shí)施向所述第三RF信號施加高至低的 脈沖和向所述第三RF信號施加低至高中的至少一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信 號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示正向RF功率和反射RF功率中的至少一種。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信 號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示伽馬，所述伽馬表示指示所述第二RF發(fā)生器的 反射功率和正向功率之間的不匹配的程度的數(shù)值指標(biāo)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF發(fā)生器傳感器子系統(tǒng)比較 所述至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF信號施加高脈沖還是 施加低脈沖的參數(shù)的所述值與閾值以確定何時(shí)對所述第二RF信號施加脈沖。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至 少包括高脈沖值和低脈沖值，其中所述低脈沖值是非零的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至 少包括預(yù)定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信 號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示從VI探針得到的值。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信 號施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示所述第二RF發(fā)生器的輸出阻抗。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其進(jìn)一步包括耦合到所述第一RF發(fā)生器和 所述第二RF發(fā)生器的輸出端的匹配子系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一 RF信號 施加高脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示所述匹配子系統(tǒng)的輸入端的阻抗。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的同步脈沖裝置，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至 少包括預(yù)定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值，并且其中所述第二RF信號于在第二RF信號被 施加從所述預(yù)定的低脈沖值到所述預(yù)定的高脈沖值的脈沖之后預(yù)定的持續(xù)時(shí)間屆滿以后， 轉(zhuǎn)變到所述預(yù)定的脈沖低值。
24. -種用于提供多個(gè)同步脈沖RF信號至等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室的方 法，其包括： 利用第一 RF發(fā)生器對第一 RF信號施加脈沖，將所述第一 RF信號提供至所述等離子體 處理室以在其中激發(fā)等離子體； 檢測至少一個(gè)與所述等離子體處理室相關(guān)的、反映是向所述第一 RF信號施加高脈沖 還是施加低脈沖的參數(shù)的值；以及 利用第二RF發(fā)生器響應(yīng)于所述檢測的所述至少一個(gè)參數(shù)的所述值對第二RF信號施加 脈沖。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信號施加高 脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示正向RF功率和反射RF功率中的至少一種。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信號施加高 脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示伽馬，所述伽馬表示指示所述第二RF發(fā)生器的反射功率 和正向功率之間的不匹配的程度的數(shù)值指標(biāo)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括從工具主計(jì)算機(jī)接收觸發(fā)閾值，所述 觸發(fā)閾值使在所述第二RF發(fā)生器的所述傳感器子系統(tǒng)中的電路能確定是向所述第一 RF信 號施加高脈沖還是施加低脈沖。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少包括高 電平和低電平，所述高電平和所述低電平通過所述工具主計(jì)算機(jī)提供的至少一個(gè)值支配。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，至少包括高 脈沖值和低脈沖值，其中所述低脈沖值是非零的。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信號施加高 脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示從VI探針得到的值。
31. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一RF信號施加高 脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示所述第二RF發(fā)生器的輸出阻抗。
32. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括耦合到所述第一 RF發(fā)生器和所述第 二RF發(fā)生器的輸出端的匹配子系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)反映是向所述第一 RF信號施加高 脈沖還是施加低脈沖的參數(shù)表示所述匹配子系統(tǒng)的輸入端的阻抗。
33. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述第二RF信號當(dāng)被施加脈沖時(shí)，脈沖介于預(yù) 定的高脈沖值和預(yù)定的低脈沖值之間。
【文檔編號】H05H1/24GK104160789SQ201380010617
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月22日
【發(fā)明者】約翰·瓦爾考, 哈梅特·辛格, 布拉德福德·J·林達(dá)克 申請人:朗姆研究公司