CN115050626A - 阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备 - Google Patents

阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备，该方法应用于半导体设备的工艺腔室，包括：对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配；在实现阻抗匹配之后，实时检测射频电源的截止频率；判断截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断截止频率是否在预设的容差范围内。本发明的方案可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。

Description

阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备。
背景技术
由于射频能量的应用，等离子体增强型原子层沉积(Plasma Enhanced AtomicLayer Deposition，PEALD)技术能够降低介质薄膜所需的工艺温度，可选择的反应源种类更广泛，同时其还具有精准的薄膜厚度可控能力，良好的薄膜质量、均匀性、台阶覆盖率等优势。随着半导体技术的快速发展，PEALD的应用领域也愈发广泛，成为了重要的薄膜沉积工艺技术。
PEALD工艺中，射频能量的馈入时长根据实际需求设定为1秒或几十秒不等，随着产能不断扩大，PEALD工艺时间越来越快。受限于机械零部件的扭矩、转速与匹配算法，仅依靠匹配器(Match)调节反射功率的方式，已经无法适用于短时间的PEALD工艺。为此，使用具有扫频功能(Auto Frequency Tuning)的射频电源，以根据腔室负载，实时调节自身输出频率，从而达到射频回路阻抗匹配、降低反射功率的目的。
但是，现有的阻抗匹配方法在实现阻抗匹配之后，存在射频电源的频率的可调窗口减小的问题，该可调窗口减小可能会导致频率逼近可调窗口的上限值或者下限值的概率增大，从而导致无法再有效降低反射功率，进而造成腔室运行稳定性变差，还可能会影响诸如薄膜均匀性和薄膜致密性等的工艺结果。
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，提出了一种阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备，其可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
为实现本发明的目的而提供一种阻抗匹配方法，应用于半导体设备的工艺腔室，包括：
对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配；
在实现阻抗匹配之后，实时检测所述射频电源的截止频率；
判断所述截止频率是否在预设的容差范围内；
若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断所述截止频率是否在预设的容差范围内。
可选的，所述对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配之前，还包括：
对所述工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面上进行绝缘薄膜沉积。
可选的，所述绝缘薄膜包括二氧化硅。
可选的，所述绝缘薄膜的厚度大于等于
Figure BDA0003712581320000021
且小于等于
Figure BDA0003712581320000022
可选的，所述对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配，包括：
将射频电源的工作模式设定为定频，以将所述射频电源的输出频率保持在初始数值，所述初始数值在所述容差范围内；
将匹配器的工作模式设定为自动匹配模式，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启所述射频电源，以使所述匹配器采用自动匹配算法调节所述阻抗可调元件的参数值，直至达到阻抗匹配；
存储所述阻抗可调元件的当前参数值，并关闭所述射频电源，停止通入所述工艺气体；
将所述匹配器的工作模式设定为手动模式，将所述阻抗可调元件的参数值设定并保持在所述当前参数值；
将所述射频电源的工作模式设定为扫频，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启所述射频电源，以使所述射频电源采用调节输出频率的方式进行阻抗匹配。
可选的，所述匹配器的阻抗匹配网络为L型，所述阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容和用于调节所述负载阻抗的虚部的第二可变电容；
所述调节所述阻抗可调元件的参数值，包括：
若所述截止频率小于所述容差范围的下限值，则使所述第一可变电容保持不变，且减小所述第二可变电容的容值；
若所述截止频率大于所述容差范围的上限值，则使所述第一可变电容保持不变，且增大所述第二可变电容的容值。
可选的，所述容差范围为大于等于13.42MHz，且小于等于13.69MHz。
作为另一个技术方案，本发明提供的上述阻抗匹配装置，包括匹配器，所述匹配器包括阻抗可调元件，还包括频率检测单元和控制单元，其中，所述频率检测单元用于检测所述射频电源的截止频率，并发送至所述控制单元；
所述控制单元用于控制所述匹配器和所述射频电源，对所述射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配，且在实现阻抗匹配之后，实时检测所述射频电源的截止频率，并判断所述截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断所述截止频率是否在预设的容差范围内。
可选的，所述匹配器的阻抗匹配网络为L型，所述阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容和用于调节所述负载阻抗的虚部的第二可变电容；
所述控制单元用于在所述截止频率小于所述容差范围的下限值时，使所述第一可变电容保持不变，且减小所述第二可变电容的容值；在所述截止频率大于所述容差范围的上限值时，使所述第一可变电容保持不变，且增大所述第二可变电容的容值。
作为另一个技术方案，本发明提供的上述半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气装置和上电极装置，所述进气装置用于向所述工艺腔室内通入工艺气体；所述上电极装置包括上电极和射频电源，还包括本发明提供的上述阻抗匹配装置，所述射频电源通过所述阻抗匹配装置与所述上电极电连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的阻抗匹配方法和装置的技术方案中，通过在实现阻抗匹配之后，通过实时检测射频电源的截止频率，并判断截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，直至截止频率满足上述容差范围，从而可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
本发明提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明提供的上述阻抗匹配装置，可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
附图说明
图1为采用现有的阻抗匹配方法进行阻抗匹配过程中截止频率的变化曲线图；
图2为现有的阻抗匹配方法在实现阻抗匹配之后的频率可调窗口的示意图；
图3为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的一种流程框图；
图4为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的另一种流程框图；
图5为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的步骤S1的流程框图；
图6为本发明实施例采用的匹配器的阻抗匹配网络的等效电路图；
图7为采用本发明实施例提供的阻抗匹配方法进行阻抗匹配过程中截止频率的变化曲线以及在实现阻抗匹配之后的频率可调窗口的示意图；
图8为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的又一种流程框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的阻抗匹配方法和装置、半导体工艺设备进行详细描述。
在利用射频电源通过匹配器向工艺腔室加载射频功率，以激发工艺腔室中的工艺气体形成等离子体时，若腔室负载阻抗与射频电源输出的阻抗不匹配，即，负载阻抗不等于射频电源的内阻(通常为50Ω)，就会有一部分射频电源的输出功率不能被工艺腔室吸收，而是消耗在传输回路中，称为反射功率，该反射功率过大会影响工艺腔室内等离子体启辉，还可能会影响工艺结果，对此，可以利用匹配器进行阻抗匹配，但是受限于机械零部件的扭矩、转速与匹配算法，仅依靠匹配器进行阻抗匹配，无法适用于工艺时间较短的工艺，例如PEALD工艺，在这种情况下，可以结合使用具有扫频功能的射频电源，即，在使匹配器中的可调阻抗元件保持在合适位置，以使阻抗匹配网络的阻抗保持不变的前提下，根据腔室负载变化快速调节输出频率，直至反射功率降低至允许范围内，最终实现射频回路的阻抗匹配，完成最大功率传输。
图1为采用现有的阻抗匹配方法进行阻抗匹配过程中截止频率的变化曲线图。如图1所示，现有的阻抗匹配方法包括：
阻抗匹配阶段A，将射频电源的工作模式设定为扫频(Auto Frequency Tuning)，并将匹配器的工作模式设定为自动(Auto)，然后进行工艺，即向工艺腔室内通入工艺气体，并开启射频电源，以激发工艺腔室中的工艺气体形成等离子体。
在扫频模式下的射频电源能够根据腔室负载阻抗变化快速调节输出频率，该输出频率的可调范围的上限值Max为14.238MHz，下限值Min为12.882MHz，输出频率的初始数值Center为13.56MHz。与此同时，在自动模式下的匹配器能够根据腔室负载阻抗变化采用自动匹配算法调节阻抗可调元件的参数值，最终在射频电源的扫频和匹配器的自动匹配的作用下，最终实现阻抗匹配，当阻抗可调元件的参数值(例如可变电容的驱动电机位置)趋近于稳定时，存储阻抗可调元件的当前参数值，并关闭射频电源。如图1所示，在阻抗匹配阶段A，输出频率会在初始数值Center与上限值Max之间，或者在初始数值Center与下限值Min之间小范围波动。
阻抗匹配阶段B，将匹配器的工作模式设定为手动(Manual)，并将阻抗可调元件的参数值设定为存储的上述当前参数值，并保持该参数值不变。然后继续进行工艺，即向工艺腔室内通入工艺气体，并开启射频电源，以激发工艺腔室中的工艺气体形成等离子体。判断反射功率是否满足要求，若是，则流程结束；若否，则返回阻抗匹配阶段A，重新获得上述当前参数值。在阻抗匹配阶段B，射频电源的输出频率基本稳定在频率值F或者频率值F’，其与初始数值Center之间会存在偏移量△F。
由于上述偏移量△F的存在，射频电源的输出频率的可调窗口减小，如图2所示，可调窗口由“13.56～14.238MHz”缩小至“频率值F’～14.238MHz”(或由12.882MHz～13.56MHz缩小至12.882MHz～频率值F)。可调窗口的缩小会存在下述问题，即：
其一，在等离子体启辉过程中，会存在等离子体状态波动(主要表现为腔室负载阻抗变化)的情况，此时射频电源会实时调节输出频率以使反射频率能够满足要求，但是，由于可调窗口减小，这可能会导致频率逼近可调窗口的上限值或者下限值的概率增大，从而导致无法再有效降低反射功率，进而造成腔室运行稳定性变差，还可能会影响诸如薄膜均匀性和薄膜致密性等的工艺结果。尤其对于启辉时间更短(0.2～1s)的PEALD工艺，由于等离子体状态波动在整个启辉过程中的时长占比较大，导致对腔室运行稳定性影响更大，严重影响工艺结构，因此，现有的阻抗匹配方法不适用于短时间的PEALD工艺。
其二，随着工艺时间的累积，工艺腔室的工艺组件表面上附着的介质薄膜也会越来越厚(等效为电容)，该介质薄膜的厚度增加会改变腔室负载阻抗，这就需要射频电源持续增大(或减小)频率进行阻抗匹配。但是，当频率逼近上限值Max(14.238MHz)或者下限值Min(12.882MHz)时，就无法再有效降低反射功率，腔室状态达到使用极限，无法再满足工艺结果，这就需要进行清洗工艺或开腔维护，而可调窗口的减小会导致频率逼近可调窗口的上限值或者下限值的概率增大，从而会缩短腔室定期维护的周期，间接影响产能。
为了解决上述问题，请参阅图3，本发明实施例提供阻抗匹配方法，应用于半导体设备的工艺腔室，包括：
S1、对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配；
S2、在实现阻抗匹配之后，实时检测射频电源的截止频率；
S3、判断上述截止频率是否在预设的容差范围内；若是，则流程结束；若否，则进行步骤S4；
S4、调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回上述步骤S3。
在实现阻抗匹配之后，通过实时检测射频电源的截止频率，并判断该截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，直至截止频率满足上述容差范围，从而可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
在实际应用在，上述容差范围可以根据频率的可调窗口进行设定，例如若频率的可调窗口的上限值为14.238MHz和下限值为12.882MHz，可以选择该上限值和下限值之间的靠近中间数值的范围作为上述容差范围，具体地，若选择中间数值为13.56MHz，则容差范围可以为3.56±0.1325MHz，即，容差范围为大于等于13.42MHz，且小于等于13.69MHz。但是本发明实施例并不以此为限，在实际应用中，可以根据具体需要对上述容差范围进行设定。
在一些可选的实施例中，在进行工艺之前，对工艺腔室进行预清洗工艺或者对处于未运行过工艺的裸腔状态的工艺腔室进行长时间吹扫，以避免颗粒对工艺产生影响。
在一些可选的实施例中，如图4所示，上述步骤S1之前，还包括：
S0、对工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面上进行绝缘薄膜沉积。
上述工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面一般包括腔室内工艺组件的内表面，该工艺组件包括内衬等。以工艺腔室处于裸腔状态为例，工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面会因加工精度、工艺技术受限而导致不平整，出现凹凸面或者颗粒面，在这种情况下，当腔室内等离子体启辉时，一部分带电粒子会粘附在工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面，并逐渐积累形成悬浮电位，造成电场不均匀，这会导致产生的等离子体状态难以稳定，腔室负载阻抗会异常波动，不利于阻抗匹配的调节。为了解决该问题，通过上述步骤S0在工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面上沉积形成绝缘薄膜，该绝缘薄膜均匀地覆盖在上述表面，可以提高腔室的暴露于等离子体环境的表面的平整度，有效减少凹凸不平的坑洼面、颗粒面，从而可以为等离子体启辉提供一个稳定的腔室环境，提高等离子体状态的稳定性，降低腔室负载阻抗的波动，进而有利于实现阻抗匹配，同时可以使匹配器的电容位置调节幅度更小、调节速度更快，从而可以提高匹配器的调节精度。由此，本发明实施例提供的阻抗匹配方法尤其适用于启辉时间更短(0.2～1s)的PEALD工艺，从而可以扩大应用范围。
在实际应用中，可以每间隔一定的时间进行一次上述步骤S0，例如对于进行预清洗工艺之后的工艺腔室或者处于未运行过工艺的裸腔状态的工艺腔室，可以进行上述步骤S0；或者，也可以在每次进行上述步骤S1之前，均进行一次上述步骤S0。
为了避免上述绝缘薄膜与工艺气体发生反应，绝缘薄膜采用诸如二氧化硅等的绝缘材料制成。可选的，绝缘薄膜的厚度大于等于
Figure BDA0003712581320000081
且小于等于
Figure BDA0003712581320000082
上述步骤S1对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配的方式有多种，在一些可选的实施例中，如图5所示，上述步骤S1，包括：
S11、将射频电源的工作模式设定为定频，以将射频电源的输出频率保持在上述初始数值；
上述初始数值通常为位于频率的可调窗口的上限值Max(例如14.238MHz)和下限值Min(例如12.882MHz)之间的数值，且位于上述容差范围内。该数值通常选择中间数值，例如13.56MHz，但是本发明实施例并不以此为限，在实际应用中，可以根据具体需要对上述初始数值进行设定。
S12、将匹配器的工作模式设定为自动匹配模式，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启射频电源(即开始工艺)，以使匹配器采用自动匹配算法调节阻抗可调元件的参数值，直至达到阻抗匹配；
上述自动匹配算法是指根据传感器检测的信号，计算获得可调阻抗元件的参数值的调整量，并根据该调整量自动调节可调阻抗元件的参数值(例如可调电容的电容值或电容位置)，直至达到阻抗匹配。
在上述步骤S12中，射频电源被设定为定频模式(Fixed)，即输出频率一直保持在上述初始数值(例如13.56MHz)，仅由匹配器单独进行阻抗匹配，这样不仅可以避免通过匹配器和射频电源扫频同时进行阻抗匹配带来的匹配紊乱，而且还可以提高可调阻抗元件的参数值(例如可调电容的电容值或电容位置)的准确性。
S13、存储上述阻抗可调元件的当前参数值，并关闭射频电源，停止通入工艺气体；
在通过步骤S12实现阻抗匹配，并在上述阻抗可调元件的参数值基本稳定在上述当前参数值之后，存储上述阻抗可调元件的当前参数值。
S14、将匹配器的工作模式设定为手动模式，将阻抗可调元件的参数值设定并保持在上述当前参数值；
S15、将射频电源的工作模式设定为扫频，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启射频电源，以使射频电源采用调节输出频率的方式进行阻抗匹配。
上述步骤S15中通入的工艺气体和射频电源的输出功率等工艺参数均与上述步骤S12相同。
上述步骤S15中，匹配器的工作模式设定为手动模式，即阻抗可调元件的参数值保持在上述当前参数值，仅由射频电源单独进行阻抗匹配，以避免通过匹配器和射频电源扫频同时进行阻抗匹配带来的匹配紊乱。
在一些可选的实施例中，如图6所示，射频电源1通过匹配器2与工艺腔室3的上电极(例如线圈或者电极板)电连接。匹配器2的阻抗匹配网络为L型，该匹配器的阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容C1和用于调节负载阻抗的虚部的第二可变电容C2。在一些可选的实施例中，匹配器包括传感器、阻抗可变元件、执行单元和控制模块，其中，传感器用于实时检测射频传输线上的电压信号和电流信号，并发送至控制单元；阻抗可变元件包括第一可变电容C1和第二可变电容C2，二者的电容值或者电容位置即为可调元件的参数值，控制模块用于控制两个电机分别调节两个第一可变电容C1和第二可变电容C2的电容位置，以调节二者的电容值，直至达到阻抗匹配。当然，在实际应用中，阻抗匹配网络并不局限于L型，还可以为π型、T型等等，并且根据不同类型的阻抗匹配网络，可以适应性地调节相应的阻抗可调元件。
基于L型阻抗匹配网络，可选的，如图8所示，上述步骤S4，包括：
若截止频率小于容差范围的下限值，则进行步骤S41；
若截止频率大于容差范围的上限值，则进行步骤S42；
S41、使第一可变电容C1保持不变，且减小第二可变电容C2的容值；
S42、使第一可变电容C1保持不变，且增大第二可变电容C2的容值。
上述第二可变电容C2的容值的单次调整量可以根据具体情况而设定。
如图6所示，腔室负载阻抗Z2满足下述公式：
Figure BDA0003712581320000101
其中，R为在等离子体启辉时的腔室等效电阻；C为在等离子体启辉时的腔室等效电容。
截止频率F满足下述公式：
ω＝2πF
基于上述两个公式可知，如果增大(或减小)第二可变电容C2的容值，就需要相应的降低(或升高)截止频率F，以保证腔室负载阻抗Z2保持不变，即，第二可变电容C2的容值与截止频率F成反比例关系。
基于L型阻抗匹配网络，如图7所示，上述步骤S1对应阻抗匹配时段C，初始数值为位于频率的可调窗口的上限值Max(例如14.238MHz)和下限值Min(例如12.882MHz)之间的数值，该数值通常选择中间数值，例如13.56MHz。在阻抗匹配时段C，等离子体启辉时，射频电源的截止频率从13.56MHz开始增加，并持续波动直至完成阻抗匹配，在反射功率降低至允许范围内之后，射频电源的截止频率会稳定在频率值F1附近小幅度波动，频率值F1与初始数值(13.56MHz)之间会存在偏移量△F1，有时频率值F1甚至会逼近上限值Max(例如14.238MHz)，严重缩小了后续工艺过程中的频率调节窗口。为了解决该问题，在实现阻抗匹配之后，通过实时检测射频电源的截止频率，并判断该截止频率是否在预设的初始数值的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，直至截止频率满足上述容差范围。具体地，如图7所示，上述步骤S4对应截止频率调节时段D，通过调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，可以使截止频率降低至频率值F2，其接近初始数值(13.56MHz)，即位于初始数值的容差范围内，频率可调窗口明显增大，可有效应对工艺运行中几十或上百毫秒(尤其是启辉开始与结束瞬间)的等离子体状态波动，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性，尤其可适用于短时间的工艺，应用范围更加广泛。
此外，随着频率可调窗口的增大，可允许腔内附着的薄膜厚度越大，腔室持续运行时间进一步延长，例如原先PEALD腔室沉积厚度为1μm的薄膜就需要对腔室进行清洗或者维护，而采用本发明实施例提供的阻抗匹配方法后，PEALD腔室沉积厚度可提升1.3～1.5μm，从而可以减少相同周期内的维护次数，提高产能。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种阻抗匹配装置，其包括匹配器，该匹配器包括阻抗可调元件、频率检测单元和控制单元，其中，频率检测单元用于检测射频电源的截止频率，并发送至控制单元；控制单元用于控制匹配器和射频电源，对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配，且在实现阻抗匹配之后，实时检测射频电源的截止频率，并判断截止频率是否在预设的初始数值的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断所述截止频率是否在预设的容差范围内。
在一些可选的实施例中，上述匹配器的阻抗匹配网络为L型，该匹配器的阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容和用于调节负载阻抗的虚部的第二可变电容；控制单元用于在截止频率小于容差范围的下限值时，使第一可变电容保持不变，且减小第二可变电容的容值；在截止频率大于容差范围的上限值时，使第一可变电容保持不变，且增大第二可变电容的容值。
综上所述，本发明实施例提供的阻抗匹配方法和装置的技术方案中，通过在实现阻抗匹配之后，通过实时检测射频电源的截止频率，并判断截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，直至截止频率满足上述容差范围，从而可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气装置和上电极装置，进气装置用于向工艺腔室内通入工艺气体；上电极装置包括上电极和射频电源，并且半导体工艺设备还包括本发明实施例提供的上述阻抗匹配装置，射频电源通过阻抗匹配装置与上电极电连接。
本发明实施例提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明实施例提供的上述阻抗匹配装置，可以将射频电源的截止频率控制在容差范围内，增大了频率的可调窗口，避免出现反射功率无法有效降低的问题，从而可以提高腔室运行稳定性和工艺结果稳定性。
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 (10)

1.一种阻抗匹配方法，应用于半导体设备的工艺腔室，其特征在于，包括：
对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配；
在实现阻抗匹配之后，实时检测所述射频电源的截止频率；
判断所述截止频率是否在预设的容差范围内；
若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断所述截止频率是否在预设的容差范围内。
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配之前，还包括：
对所述工艺腔室内暴露于等离子体环境的部件的表面上进行绝缘薄膜沉积。
3.根据权利要求2所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述绝缘薄膜包括二氧化硅。
4.根据权利要求2所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述绝缘薄膜的厚度大于等于
Figure FDA0003712581310000011
且小于等于
Figure FDA0003712581310000012
5.根据权利要求1-4任意一项所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述对射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配，包括：
将射频电源的工作模式设定为定频，以将所述射频电源的输出频率保持在初始数值，所述初始数值在所述容差范围内；
将匹配器的工作模式设定为自动匹配模式，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启所述射频电源，以使所述匹配器采用自动匹配算法调节所述阻抗可调元件的参数值，直至达到阻抗匹配；
存储所述阻抗可调元件的当前参数值，并关闭所述射频电源，停止通入所述工艺气体；
将所述匹配器的工作模式设定为手动模式，将所述阻抗可调元件的参数值设定并保持在所述当前参数值；
将所述射频电源的工作模式设定为扫频，并向工艺腔室内通入工艺气体，开启所述射频电源，以使所述射频电源采用调节输出频率的方式进行阻抗匹配。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述匹配器的阻抗匹配网络为L型，所述阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容和用于调节所述负载阻抗的虚部的第二可变电容；
所述调节所述阻抗可调元件的参数值，包括：
若所述截止频率小于所述容差范围的下限值，则使所述第一可变电容保持不变，且减小所述第二可变电容的容值；
若所述截止频率大于所述容差范围的上限值，则使所述第一可变电容保持不变，且增大所述第二可变电容的容值。
7.根据权利要求1所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述容差范围为大于等于13.42MHz，且小于等于13.69MHz。
8.一种阻抗匹配装置，包括匹配器，所述匹配器包括阻抗可调元件，其特征在于，还包括频率检测单元和控制单元，其中，所述频率检测单元用于检测所述射频电源的截止频率，并发送至所述控制单元；
所述控制单元用于控制所述匹配器和所述射频电源，对所述射频电源的输出阻抗与负载阻抗进行阻抗匹配，且在实现阻抗匹配之后，实时检测所述射频电源的截止频率，并判断所述截止频率是否在预设的容差范围内；若否，则调节匹配器的阻抗可调元件的参数值，并返回判断所述截止频率是否在预设的容差范围内。
9.根据权利要求8所述的阻抗匹配装置，其特征在于，所述匹配器的阻抗匹配网络为L型，所述阻抗可调元件包括用于调节负载阻抗的实部的第一可变电容和用于调节所述负载阻抗的虚部的第二可变电容；
所述控制单元用于在所述截止频率小于所述容差范围的下限值时，使所述第一可变电容保持不变，且减小所述第二可变电容的容值；在所述截止频率大于所述容差范围的上限值时，使所述第一可变电容保持不变，且增大所述第二可变电容的容值。
10.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气装置和上电极装置，所述进气装置用于向所述工艺腔室内通入工艺气体；所述上电极装置包括上电极和射频电源，其特征在于，还包括权利要求8或9所述的阻抗匹配装置，所述射频电源通过所述阻抗匹配装置与所述上电极电连接。
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