Rf脈沖邊沿整形的制作方法
【專利說明】RF脈沖邊沿整形
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年10月30日遞交的美國發(fā)明專利申請N0.13/663574的優(yōu)先權(quán)。上面申請的公開內(nèi)容通過引用整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及RF功率系統(tǒng)，并且更具體地涉及RF功率系統(tǒng)的輸出的脈沖邊沿整形。
【背景技術(shù)】
[0004]本文提供的【背景技術(shù)】描述通常是為了呈現(xiàn)本公開的內(nèi)容。就本【背景技術(shù)】部分所描述的程度而言，當(dāng)前所稱發(fā)明人的工作以及在遞交時(shí)說明書中無法被另外證明是現(xiàn)有技術(shù)的各方面，既不明確地也不隱含地被承認(rèn)是與本公開相對照的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]僅舉例而言，等離子蝕刻經(jīng)常被用于半導(dǎo)體制造。在等離子蝕刻中，離子被電場加速以蝕刻基板上的暴露表面。電場根據(jù)RF功率系統(tǒng)的射頻(RF)產(chǎn)生器產(chǎn)生的RF功率信號而產(chǎn)生。由RF產(chǎn)生器產(chǎn)生的RF功率信號被精確控制，以有效執(zhí)行等離子蝕刻。
[0006]RF功率系統(tǒng)可以包括RF產(chǎn)生器、匹配網(wǎng)絡(luò)以及諸如等離子體室的負(fù)載。RF功率信號被用于驅(qū)動負(fù)載以制造各種部件，包括但不限于集成電路(1C)、太陽能面板、光盤(CD)和/或數(shù)字通用(或視頻)光盤(DVD)。負(fù)載可以包括由RF信號驅(qū)動的任意數(shù)量的元件或器件，包括但不限于等離子體室。負(fù)載可以包括寬帶不匹配負(fù)載(例如，具有不匹配電阻器終端的電纜)、窄帶不匹配負(fù)載(例如，2-元素的匹配網(wǎng)絡(luò))和諧振器負(fù)載。
[0007]RF功率信號在匹配網(wǎng)絡(luò)處被接收。匹配網(wǎng)絡(luò)將匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗與RF產(chǎn)生器和匹配網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸線的特性阻抗進(jìn)行匹配。該阻抗匹配有助于最小化在朝向等離子體室的正向上施加至匹配網(wǎng)絡(luò)的功率量(“正向功率”)和從匹配網(wǎng)絡(luò)反射回RF產(chǎn)生器的功率量(“反向功率”)。阻抗匹配還有助于最大化從匹配網(wǎng)絡(luò)至等離子體室的正向功率輸出。
[0008]存在多種方法將RF信號施加至負(fù)載。一個(gè)示例方法是將連續(xù)波信號施加至負(fù)載。典型的連續(xù)波信號是由RF功率源連續(xù)輸出至負(fù)載的正弦波。在連續(xù)波方法中，RF信號呈現(xiàn)正弦輸出，并且為了改變施加至負(fù)載的輸出功率，正弦波的振幅和/或頻率可以被改變，以改變施加至負(fù)載的輸出功率。將RF信號施加至負(fù)載的另一個(gè)示例方法包括使RF信號產(chǎn)生脈沖，而不是將連續(xù)波信號施加至負(fù)載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種射頻(RF)產(chǎn)生模塊，包括功率控制模塊，所述功率控制模塊接收所述RF產(chǎn)生模塊分別在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下的輸出的第一期望振幅和第二期望振幅，并且基于所述第一期望振幅和所述第二期望振幅輸出與從所述第一狀態(tài)至所述第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)換相對應(yīng)的輸入功率設(shè)定值。頻率控制模塊接收所述輸入功率設(shè)定值并輸出與所述輸入功率設(shè)定值相對應(yīng)的頻率設(shè)定值。脈沖整形模塊接收所述輸入功率設(shè)定值、所述頻率設(shè)定值和何時(shí)從所述第一狀態(tài)向所述第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換的指示并且基于所述輸入功率設(shè)定值、所述頻率設(shè)定值和所述指示將所述RF產(chǎn)生模塊的輸出從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換至第二狀態(tài)。
[0010]一種用于操作射頻(RF)產(chǎn)生模塊的方法，包括接收所述RF產(chǎn)生模塊分別在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下的輸出的第一期望振幅和第二期望振幅，基于所述第一期望振幅和所述第二期望振幅輸出與從所述第一狀態(tài)至所述第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)換相對應(yīng)的輸入功率設(shè)定值，輸出與所述輸入功率設(shè)定值相對應(yīng)的頻率設(shè)定值，接收所述輸入功率設(shè)定值、所述頻率設(shè)定值和何時(shí)從所述第一狀態(tài)向所述第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換的指示，以及基于所述輸入功率設(shè)定值、所述頻率設(shè)定值和所述指示，將所述RF產(chǎn)生模塊的輸出從所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換至所述第二狀
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[0011]從此后提供的詳細(xì)的描述，本公開進(jìn)一步的適用領(lǐng)域會變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，具體描述和特定示例僅被用于說明性的目的，而不是為了限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0012]從詳細(xì)的描述和附圖，本公開會被更充分地理解，其中:
[0013]圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性射頻(RF)等離子體室系統(tǒng)的功能性框圖；
[0014]圖2是根據(jù)本公開的原理的射頻(RF)產(chǎn)生模塊的功能性框圖；
[0015]圖3Α、3Β和3C根據(jù)本公開的原理示出具有不同脈沖形狀的輸出；
[0016]圖4是根據(jù)本公開的原理的脈沖整形模塊的功能性框圖；以及
[0017]圖5是根據(jù)本公開的原理的頻率狀態(tài)控制模塊和功率狀態(tài)控制模塊的功能性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]由RF產(chǎn)生器產(chǎn)生的脈沖可以被單獨(dú)調(diào)諧或可以不被調(diào)諧。例如，僅脈沖的高壓側(cè)可以被調(diào)諧或可以無脈沖部分被調(diào)諧。因此，調(diào)諧可以是緩慢的，并且在脈沖改變之前調(diào)諧不可能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，由此限制阻抗匹配或脈沖頻率，或者非?？焖俚卣{(diào)諧成為必需的。
[0019]根據(jù)本公開的RF產(chǎn)生模塊針對多個(gè)不同功率水平最小化反射功率，同時(shí)脈沖化并最小化由脈沖化等離子體引起的針對多個(gè)不同負(fù)載的反射功率，減小了由突然的功率轉(zhuǎn)換引起的振蕩并增加了對傳遞的能量的控制。例如，RF產(chǎn)生模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)功率控制模塊以及一個(gè)或多個(gè)頻率控制模塊。功率控制模塊和頻率控制模塊控制特定過程所要求的多個(gè)離散狀態(tài)。功率控制模塊和頻率控制模塊使RF產(chǎn)生模塊的RF輸出信號在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)(例如，產(chǎn)生RF脈沖)之間轉(zhuǎn)換。然而，代替控制在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換，功率和頻率被控制通過步進(jìn)方式(即，在多個(gè)相應(yīng)功率和頻率設(shè)定值之上)在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換和/或從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換至第一狀態(tài)。
[0020]例如，RF產(chǎn)生器模塊可以針對從第一狀態(tài)至第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在功率設(shè)定值(例如，PDEL(O)和TOEL(I)，……以及PDEL(n))之間施加脈沖。類似地，RF產(chǎn)生器模塊針對功率設(shè)定值中的每一個(gè)維持不同的RF頻率設(shè)定值(例如，f (O)、f (I)……和f (η))。在脈沖發(fā)生改變時(shí)，RF功率和RF頻率在第一時(shí)段都在功率和頻率設(shè)定值的范圍之間逐漸改變。以這種方式，RF產(chǎn)生器根據(jù)多種期望的邊沿形狀將RF脈沖的邊沿整形而不是僅僅產(chǎn)生方波脈沖。僅舉例而言，RF脈沖的邊沿可以基于期望的功率水平、電壓或電流，或者任何其他適合的輸入而被整形。
[0021]現(xiàn)在參見圖1，呈現(xiàn)了示例性射頻(RF)等離子體室系統(tǒng)100的示例性實(shí)施方式的功能性框圖。雖然圖1示出雙通道RF等離子體室系統(tǒng)，但是本公開的原理適用于包括兩個(gè)或多個(gè)通道的RF產(chǎn)生器系統(tǒng)。
[0022]RF產(chǎn)生器模塊102 (例如，RF產(chǎn)生器)接收交流(AC)輸入功率并使用AC輸入功率產(chǎn)生RF輸出。僅舉例而言，AC輸入功率可以是大約480伏特AC (VAC)或另一個(gè)適合電壓的三相AC功率。僅為了論述，RF產(chǎn)生器模塊102此后會被論述為產(chǎn)生兩個(gè)RF輸出(即，RF產(chǎn)生器模塊102被描述為雙通道RF產(chǎn)生器模塊)。然而，RF產(chǎn)生器模塊102可以產(chǎn)生更多數(shù)量的RF輸出，或者可以僅產(chǎn)生單個(gè)RF輸出。僅舉例而言，RF產(chǎn)生器模塊102可以以一個(gè)或多個(gè)等離子體室(諸如等離子體室106)中實(shí)現(xiàn)的每個(gè)等離子體電極產(chǎn)生一個(gè)RF輸出。
[0023]匹配模塊110接收RF輸出，并且在將RF輸出提供至等離子體室106之前將阻抗與該RF輸出中的每一個(gè)進(jìn)行匹配。RF產(chǎn)生器模塊102可以控制匹配模塊110。更具體地說，RF產(chǎn)生器模塊102可以控制匹配模塊110執(zhí)行阻抗匹