CN110534392A - 射频阻抗匹配的方法及装置、半导体处理设备 - Google Patents

射频阻抗匹配的方法及装置、半导体处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种射频阻抗匹配的方法、装置和半导体处理设备。方法包括：步骤S110、向匹配器发送控制信号；步骤S120、判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，执行步骤S130，反之，执行步骤S140；步骤S130、控制匹配器执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t，之后执行步骤S140；步骤S140、控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。

Description

射频阻抗匹配的方法及装置、半导体处理设备
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种射频阻抗匹配的方法、一种射频阻抗匹配的装置和一种包括该射频阻抗匹配的装置的半导体处理设备。
背景技术
目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断提高半导体晶片的加工能力。等离子体装置广泛地被应用于制造集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中。因此，适用于刻蚀、沉积或其他工艺的等离子体发生设备的研发对于半导体制造工艺和设施的发展来说是至关重要的。在用于半导体制造工艺的等离子体设备的研发中，最重要的因素是增大对衬底的加工能力，以便提高产率，以及执行用于制造高度集成器件工艺的能力。
在工艺过程中，往往存在不同工艺步骤之间的快速切换和循环，例如，在硅晶片的原子层刻蚀工艺中，该工艺的活性气体为氯气，硅晶片在等离子态氯气的作用下形成单原子层改性SiClX表层的所需时间极短，通常小于一秒。此外，工艺过程往往包括多个工艺步骤，例如，刻蚀步骤和沉积步骤，不同的工艺步骤中，气体种类，流量和气压均不同。
相关技术中，匹配器在接收到负载阻抗时，会立即自动进行匹配，但是，由于在步骤切换的瞬间，射频功率、工艺气体和气压等的快速变化尚未达到相对稳定的状态，即此时射频阻抗非常不稳定，采用传统的自动匹配技术实时对阻抗进行匹配，往往会导致匹配器的误动作，反而降低了匹配的速度和效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种射频阻抗匹配的方法、一种射频阻抗匹配的装置和一种包括该射频阻抗匹配的装置的半导体处理设备。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种射频阻抗匹配的方法，包括：
步骤S110、向匹配器发送控制信号；
步骤S120、判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，执行步骤S130，反之，执行步骤S140；
步骤S130、控制匹配器执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t，之后执行步骤S140；
步骤S140、控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
可选地，所述步骤S130包括：
控制所述匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持所述预设时间t。
可选地，所述预设时间t为0～10s。
可选地，所述预设时间t为0.1～2s。
本发明的第二方面，提供了一种射频阻抗匹配的装置，包括发送模块、第一判断模块和第一控制模块：
所述发送模块用于向匹配器发送控制信号；
所述第一判断模块用于：
判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向所述第一控制模块发送延时匹配信号，反之，向所述第一控制模块发送正常匹配信号；
所述第一控制模块用于：
在接收到所述延时匹配信号时；
控制所述匹配器执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t；并且，在执行保持模式之后，控制所述匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配；
在接收到所述正常匹配信号时：
直接控制所述匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
可选地，所述第一控制模块，用于控制所述匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持所述预设时间t。
可选地，所述预设时间t为0～10s。
可选地，所述预设时间t为0.1～2s。
本发明的第三方面，提供了另一种射频阻抗匹配的装置，包括匹配器，所述匹配器包括接收模块、第二判断模块、第二控制模块和匹配模块：
所述接收模块用于接收控制信号；
所述第二判断模块用于：
判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向所述第二控制模块发送延时匹配信号，反之，向所述第二控制模块发送正常匹配信号；
所述第二控制模块用于：
在接收到所述延时匹配信号时：
控制所述匹配模块执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t；并且，在执行保持模式之后，控制所述匹配模块开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配；
在接收到所述正常匹配信号时：
直接控制所述匹配模块开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
可选地，所述匹配模块包括获取子模块、计算子模块和调节子模块；
所述获取子模块，用于获取射频传输线上的电压和电流；
所述计算子模块，用于根据所述电压和电流，计算得到所述匹配器的输出端的阻抗的模值和相位；
所述调节子模块，用于根据所述模值和相位，调节阻抗可调元件的状态，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
本发明的第四方面，提供了一种半导体处理设备，包括前文记载的所述的射频阻抗匹配的装置。
本发明的射频阻抗匹配的方法、射频阻抗匹配的装置和半导体处理设备。在判定控制信号为步骤切换信号时，控制匹配器执行保持模式，也就是延时执行阻抗匹配模式，在延时预设时间t后，负载阻抗趋于稳定，此时，可以控制匹配器进行阻抗匹配，从而可以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。因此，可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明一实施例中射频阻抗匹配的方法的流程图；
图2为本发明一实施例中射频阻抗匹配的装置的结构示意图；
图3为本发明另一实施例中射频阻抗匹配的装置的结构示意图。
附图标记说明
100：射频阻抗匹配的装置；
110：发送模块；
120：第一判断模块；
130：第一控制模块；
140：接收模块；
150：第二判断模块；
160：第二控制模块；
170：匹配模块；
171：获取子模块；
172：计算子模块；
173：调节子模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的第一方面，如图1所示，涉及一种射频阻抗匹配的方法100，包括：
步骤S110、向匹配器发送控制信号。
步骤S120、判断控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，执行步骤S130，反之，执行步骤S140。
具体地，在本步骤中，所谓的步骤切换是指：所采用的工艺参数不同的两个步骤之间的切换，通常为不同工艺步骤之间的切换或同个工艺步骤之间不同的工艺子步骤之间的切换。前者，例如，刻蚀工艺和沉积工艺等步骤的切换。后者，例如，沉积工艺可以划分为若干个沉积子步骤，每个沉积子步骤中的沉积工艺参数均不同。
步骤S130、控制匹配器执行保持模式，保持模式的维持时间为预设时间t，之后执行步骤S140。
具体地，在本步骤中，所谓的保持模式是指：匹配器延时进入阻抗匹配模式，也就是说，保持其中的阻抗可调元件(例如，阻抗值可调的电容和电感等)的当前状态不变。
步骤S140、控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
在本步骤中，匹配器如何进行阻抗匹配，可以参见下文相关记载，在此先不具体描述。
需要说明的是，对于上述的预设时间t的具体取值并没有作出限定，在实际应用时，本领域技术人员可以根据实际需要，确定所需要的预设时间t。通常在工艺过程中需要执行多次匹配过程，这种情况下，需要循环执行步骤S110至步骤S140，并且在不同的循环过程中，预设时间t可以根据具体工艺情况来实时调整成不同的值。
本实施例中的射频阻抗匹配的方法S100，在判定控制信号为步骤切换信号时，控制匹配器执行保持模式，也就是延时执行阻抗匹配模式，这是因为，在步骤切换的瞬间，由于射频功率、工艺气体和气压等的快速变化尚未达到相对稳定的状态，也就是此时的负载阻抗非常不稳定，在延时预设时间t后，负载阻抗趋于稳定，此时，可以控制匹配器进行阻抗匹配，从而可以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。因此，本实施例中的射频阻抗匹配的方法S100，可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。
可选地，步骤S130包括：
控制匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持预设时间t。
具体地，例如，阻抗可调元件可以包括阻抗值可调的电容和电感。这样，当判定控制信号为步骤切换信号时，电容和电感的当前阻抗值均不变，也就是均维持各自所在的当前状态。
可选地，预设时间t为0～10s，更优选地是，预设时间t为0.1～2s。
本实施例中的射频阻抗匹配的方法S100，控制匹配器执行保持模式的维持时间为上述取值，在延时上述时间后，负载阻抗基本趋于稳定，从而可以进一步有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率。
本发明的第二方面，如图2所示，为第一种结构的射频阻抗匹配的装置100，包括发送模块110、第一判断模块120和第一控制模块130。
其中，上述发送模块110用于向匹配器发送控制信号。
上述第一判断模块120用于：
判断控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向第一控制模块130发送延时匹配信号，反之，向第一控制模块130发送正常匹配信号。
上述第一控制模块130用于：
在接收到延时匹配信号时，控制匹配器执行保持模式，保持模式的维持时间为预设时间t；可以在不同的循环过程中，根据具体工艺情况来实时调整预设时间t的值；并且，
在匹配器执行保持模式之后，控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
在接收到正常匹配信号时，直接控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
本实施例中的射频阻抗匹配的装置100，在第一判断模块120判定控制信号为步骤切换信号时，第一控制模块130控制匹配器执行保持模式，也就是延时执行阻抗匹配模式，这是因为，在步骤切换的瞬间，由于射频功率、工艺气体和气压等的快速变化尚未达到相对稳定的状态，也就是此时的负载阻抗非常不稳定，在延时预设时间t后，负载阻抗趋于稳定，此时，可以控制匹配器可以进行阻抗匹配，从而可以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。因此，本实施例中的射频阻抗匹配的装置100，可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。
可选地，上述第一控制模块130，用于控制匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持预设时间t。该预设时间t可以为0～10s，优选地为0.1～2s。
如图3所示，为本发明中另一实施例的射频阻抗匹配的装置100，包括匹配器，该匹配器包括接收模块140、第二判断模块150、第二控制模块160和匹配模块170。
其中，上述接收模块140用于接收控制信号。
上述第二判断模块150用于：
判断控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向第二控制模块160发送延时匹配信号，反之，向第二控制模块160发送正常匹配信号。
上述第二控制模块160用于：
在接收到延时匹配信号时，控制匹配模块170执行保持模式，保持模式的维持时间为预设时间t；可以在不同的循环过程中，根据具体工艺情况来实时调整预设时间t的值；并且，
在匹配模块170执行保持模式之后，控制匹配模块170开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
在接收到正常匹配信号时，直接控制匹配模块170开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
本实施例中的射频阻抗匹配的装置100，在第二判断模块150判定控制信号为步骤切换信号时，第二控制模块160控制匹配模式170执行保持模式，也就是延时执行阻抗匹配模式，这是因为，在步骤切换的瞬间，由于射频功率、工艺气体和气压等的快速变化尚未达到相对稳定的状态，也就是此时的负载阻抗非常不稳定，在延时预设时间t后，负载阻抗趋于稳定，此时，可以控制匹配模块170进行阻抗匹配，从而可以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。因此，本实施例中的射频阻抗匹配的装置100，可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。
可选地，上述匹配模块170包括获取子模块171、计算子模块172和调节子模块173。
其中，上述获取子模块171，用于获取射频传输线上的电压和电流。
上述计算子模块172，用于根据电压和电流，计算得到匹配器的输出端的阻抗的模值和相位。
上述调节子模块173，用于根据模值和相位，调节阻抗可调元件的状态，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
本发明的第四方面，提供了一种半导体处理设备，包括前文记载的射频阻抗匹配的装置100。
本实施例中的半导体处理设备，具有前文记载的射频阻抗匹配的装置100，可以有效避免在步骤切换工艺中由于阻抗不稳定而导致的匹配器的误调整，增加保持模式，有效提高匹配的匹配速度和效率，并且，针对不同的工艺，保持模式所维持的预设时间t可以不同，能够大大拓展工艺的应用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种射频阻抗匹配的方法，其特征在于，包括：
步骤S110、向匹配器发送控制信号；
步骤S120、判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，执行步骤S130，反之，执行步骤S140；
步骤S130、控制匹配器执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t，之后执行步骤S140；
步骤S140、控制匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的射频阻抗匹配的方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
控制所述匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持所述预设时间t。
3.根据权利要求1或2所述的射频阻抗匹配的方法，其特征在于，所述预设时间t为0～10s。
4.根据权利要求1或2所述的射频阻抗匹配的方法，其特征在于，所述预设时间t为0.1～2s。
5.一种射频阻抗匹配的装置，其特征在于，包括发送模块、第一判断模块和第一控制模块：
所述发送模块用于向匹配器发送控制信号；
所述第一判断模块用于：
判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向所述第一控制模块发送延时匹配信号，反之，向所述第一控制模块发送正常匹配信号；
所述第一控制模块用于：
在接收到所述延时匹配信号时：
控制所述匹配器执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t；并且，在执行保持模式之后，控制所述匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配；
在接收到所述正常匹配信号时：
直接控制所述匹配器开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
6.根据权利要求5所述的射频阻抗匹配的装置，其特征在于，所述第一控制模块，用于控制所述匹配器中的阻抗可调元件在当前状态维持所述预设时间t。
7.根据权利要求5或6所述的射频阻抗匹配的装置，其特征在于，所述预设时间t为0～10s。
8.根据权利要求5或6所述的射频阻抗匹配的装置，其特征在于，所述预设时间t为0.1～2s。
9.一种射频阻抗匹配的装置，包括匹配器，其特征在于，所述匹配器包括接收模块、第二判断模块、第二控制模块和匹配模块：
所述接收模块用于接收控制信号；
所述第二判断模块用于：
判断所述控制信号是否为步骤切换信号，并当判定为步骤切换信号时，向所述第二控制模块发送延时匹配信号，反之，向所述第二控制模块发送正常匹配信号；
所述第二控制模块用于：
在接收到所述延时匹配信号时：
控制所述匹配模块执行保持模式，所述保持模式的维持时间为预设时间t；并且，在执行保持模式之后，控制所述匹配模块开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配；
在接收到所述正常匹配信号时：
直接控制所述匹配模块开始阻抗匹配，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗相匹配。
10.根据权利要求9所述的射频阻抗匹配的装置，其特征在于，所述匹配模块包括获取子模块、计算子模块和调节子模块；
所述获取子模块，用于获取射频传输线上的电压和电流；
所述计算子模块，用于根据所述电压和电流，计算得到所述匹配器的输出端的阻抗的模值和相位；
所述调节子模块，用于根据所述模值和相位，调节阻抗可调元件的状态，以使得射频电源的输出阻抗与负载阻抗匹配。
11.一种半导体处理设备，其特征在于，包括权利要求5至10中任意一项所述的射频阻抗匹配的装置。
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