TW201415957A - 用於多頻率射頻脈動之頻率增強阻抗相依的功率控制 - Google Patents

Abstract

一種在電漿處理系統內使用複數射頻(RF)電源處理基板的方法。該方法包含以第一脈動頻率使第一RF電源產生脈動，以在高功率狀態與低功率狀態之間輸送第一RF訊號。該方法更包含回應可量測腔室參數之數值而在第一預先定義RF頻率與第二預先定義RF頻率之間切換由第二RF電源輸出之第二RF訊號的RF頻率。當第一RF訊號以低於第一RF頻率之第二RF頻率脈動於高功率狀態與低功率狀態之間、且當第二RF電源運作於不同模式中時，切換用之第一RF頻率及第二RF頻率與臨界值係於學習階段預先學習。

Description

用於多頻率射頻脈動之頻率增強阻抗相依的功率控制 【優先權主張】

本申請案依據35 USC.119(e)主張由John C.Valcore Jr.等人於2012年2月22日提出申請、名為「Frequency Enhanced Impedance Dependent Power Control For Multi-Frequency RF Pulsing」之美國專利申請案第61/602,040號的共有臨時專利申請案之優先權，其係全部併入於此作為參考。

本發明關於頻率增強阻抗相依的功率控制，且尤其關於用於多頻率射頻脈動之頻率增強阻抗相依的功率控制。

電漿處理已長期被使用在處理基板(例如晶圓或平面面板或其他基板)以產生電子裝置(例如積體電路或平板顯示器)。在電漿處理中，基板係設置在電漿處理室中，該電漿處理室使用一或更多電極使來源氣體(可為蝕刻劑來源氣體或沉積來源氣體)激發成為用以處理基板的電漿。電極可由一或更多射頻(RF)訊號激發，該RF訊號可由例如一或更多RF產生器提供。

在一些電漿處理系統中，可將其中若干者可具有相同或不同RF頻率的複數RF訊號提供至一或更多電極以產生電漿。舉例來說，在典型的電容耦合電漿處理系統中，可將一或更多RF訊號提供至頂部電極、底部電極、或二者，以產生所需之電漿。

在一些應用中，可使RF訊號之一或更多產生脈動。對於任何給定之RF訊號而言，RF脈動涉及在高功率設定點與低功率設定點交替 地改變RF訊號。當使來自RF產生器(例如RF_GEN1)之RF訊號產生脈動時，由RF_GEN1輸送至電漿負載的RF功率量依據RF訊號是否高脈動或低脈動而改變。在輸送至電漿負載之RF功率位準中的改變導致電漿阻抗的改變。舉例來說，電漿阻抗可於RF產生器RF_GEN1為高脈動時在一位準、且於RF產生器RF_GEN1為低脈動時在另一位準。

若其他RF產生器使其頻率被調整為使其基於電漿阻抗(存在於來自RF產生器RF_GEN1之RF訊號的高脈動期間)之功率輸送最大化，則這些RF頻率將可能在電漿阻抗因以下事實而改變時導致無效率的功率輸送：由RF產生器RF_GEN1輸送之RF功率位準已在例如來自RF_GEN1之RF訊號低脈動時改變。

為了進一步詳述頻率調整態樣，現代RF產生器可自我調整其RF頻率，俾更適當地匹配RF產生器至電漿負載之輸出阻抗。作為於此使用之用語，獨立脈動(independently pulsing,IP)RF訊號係指獨立於其他RF訊號而脈動的RF訊號。此獨立脈動RF訊號可回應來自例如工具主機或另一控制電路的命令而脈動。相依RF訊號為回應IP RF訊號之脈動而調整或改變其RF頻率以使其至電漿負載之功率輸送最佳化的RF訊號。

在先前技術中，提供相依RF訊號之相依RF產生器可在其頻率調整程序期間(例如回應藉由使IP RF訊號脈動而造成的電漿阻抗改變情況)掃掠複數頻率。相依RF產生器可在頻率自我調整程序期間監測前向功率及反射功率，以在其掃略不同頻率時判定最有效輸送功率至電漿負載的RF頻率。

理論上，先前技術之自我調整針對某些應用適當地運作。然而，由現代程序所確定之RF訊號脈動頻率對於保持相依RF產生器之自我調整功能而言大致過快(例如10KHz或更快)。此係部份地因為頻率自我調整需要複數樣本，而需要調整/相依RF產生器在不切實際之高頻率下運作以執行可接受的頻率調整。

若相依RF產生器之RF頻率不夠迅速地調整以適配改變中之電漿阻抗(例如依循IP RF訊號之高至低或低至高轉變的電漿阻抗改變)，藉由該相依RF產生器之功率輸送便維持無效率，直到相依RF訊號處於其頻率獲得調整的狀況。相依RF產生器花費越長的時間調整其頻率，藉由該 相依RF產生器之功率輸送為非最理想的時期便越長。

有鑑於前述者，需要有改善的方法及裝置來確保相依RF產生器之RF頻率可對由IP RF訊號脈動所造成之電漿阻抗改變快速地反應。

在一實施例中，本發明關於一種在電漿處理系統內處理基板的方法，該電漿處理系統具有至少一電漿處理腔室，該電漿處理腔室使用複數RF電源以於處理期間在電漿處理腔室內支持電漿。該方法包含使該複數RF電源之第一RF電源產生脈動，以在高功率狀態與低功率狀態之間輸送第一RF訊號，其中該產生脈動係於第一脈動頻率下執行。該方法亦包含在固定頻率模式中操作該複數RF電源之第二RF電源，藉此不容許該第二RF電源自我調整由該第二RF電源輸出的第二RF訊號之頻率，並藉此該第二RF電源運作於至少二固定交替RF頻率值：第一RF頻率值及第二RF頻率值。第一RF頻率值及第二RF頻率值係先前於學習階段期間學習，在該學習階段時，該第二RF電源運作於頻率自我調整模式俾回應以低於該第一脈動頻率之第二脈動頻率脈動於高功率狀態與低功率狀態之間的第一RF訊號而自我調整第二RF訊號之RF頻率。

在另一實施例中，本發明關於一種在電漿處理系統內處理基板的方法，該電漿處理系統具有至少一電漿處理腔室，該電漿處理腔室使用複數RF電源以於處理期間在電漿處理腔室內支持電漿。該方法包含執行學習階段，該學習階段包含使該複數RF電源之第一RF電源產生脈動，以在低功率狀態至高功率狀態之間改變第一RF訊號之功率位準，其中使該第一RF電源在該學習階段中產生脈動係於第一脈動頻率執行。該學習階段亦包含在自我調整模式中操作該複數RF電源之第二RF電源，藉此容許該第二RF電源自我調整由該第二RF電源輸出之第二RF訊號的頻率、並獲得第一RF頻率值，當第一RF訊號係於高功率狀態時，第一RF頻率值代表第二RF電源在自我調整模式中將第二RF訊號之頻率所自我調整至之RF頻率。該學習階段更包含其後在自我調整模式中操作該複數RF電源之第二RF電源，藉此容許第二RF電源自我調整由第二RF電源輸出之第二RF訊號的頻率、並獲得第二RF頻率值，當第一RF訊號係於低功率狀態時，第二RF 頻率值代表第二RF電源在自我調整模式中將第二RF訊號之頻率所自我調整至之RF頻率。該方法亦包含執行生產階段，該生產階段包含使該複數RF電源之RF電源產生脈動，以在低功率狀態至高功率狀態之間交替第一RF訊號之功率位準，其中在生產階段中使第一RF電源產生脈動係於較第一脈動頻率更快的第二脈動頻率執行。該生產階段更包含使第二RF電源之頻率在第一RF頻率值與第二頻率值之間交替，同時在固定頻率模式中操作第二RF電源，藉此在固定頻率模式中不容許第二RF電源以第二RF電源在自我調整模式中自我調整第二RF訊號之頻率的方式自我調整第二RF訊號之頻率。

102‧‧‧點

104‧‧‧IP RF訊號

106‧‧‧點

108‧‧‧點

110‧‧‧點

112‧‧‧點

202‧‧‧步驟

204‧‧‧步驟

206‧‧‧步驟

208‧‧‧步驟

210‧‧‧步驟

212‧‧‧步驟

214‧‧‧步驟

216‧‧‧步驟

218‧‧‧步驟

220‧‧‧步驟

222‧‧‧步驟

224‧‧‧步驟

226‧‧‧步驟

302‧‧‧點

304‧‧‧點

306‧‧‧點

308‧‧‧點

310‧‧‧點

312‧‧‧點

314‧‧‧點

316‧‧‧點

318‧‧‧點

320‧‧‧點

322‧‧‧點

402‧‧‧步驟

404‧‧‧步驟

406‧‧‧步驟

408‧‧‧步驟

410‧‧‧步驟

412‧‧‧步驟

414‧‧‧步驟

本發明係以例示方式而非限制方式顯示於隨附圖式之圖形中，且其中相似的參考編號表示相似的元件，且其中：圖1顯示依據本發明之一或更多實施例的學習時期之期間的兩RF訊號(2MHz訊號及60MHz訊號)之前向功率對時間圖。

圖2顯示依據本發明之一或更多實施例的學習程序之步驟。

圖3顯示依據本發明之一或更多實施例的針對IP RF訊號脈動期間之最佳生產時間功率輸送的藉由相依RF產生器實施快速頻率調整之標準化RF參數對時間圖。

圖4顯示依據本發明之一或更多實施例的針對脈動期間之最佳功率輸送的藉由相依RF產生器實施快速頻率調整之步驟。

本發明現將參照其如隨附圖式所示之其若干較佳實施例詳細加以說明。在以下敘述中，提出許多具體細節以提供對於本發明之透徹瞭解。然而對於熟悉本技術領域者將顯而易見，本發明可在不具有這些具體細節之一些或全部者的情況下實施。在其他情況中，已為熟知的處理步驟及/或構造已不詳細敘述，以免不必要地妨礙本發明。

於此，各種實施例係陳述如下，包含方法及技術。應牢記本發明亦可涵蓋包含其上儲存執行發明性技術之實施例的電腦可讀指令之電 腦可讀媒體的製造物品。電腦可讀媒體可包含例如半導體、磁性、光磁性、光學、或其他形式之用以儲存電腦可讀碼的電腦可讀媒體。再者，本發明亦可涵蓋實施本發明之實施例的設備。此設備可包含專用及/或可程式化電路，用以執行關於本發明之實施例的工作。此設備的實例包含一般用途電腦及/或加以適當程式化時之專用運算裝置，且可包含電腦/運算裝置及專用/可程式化電路之組合，用於有關本發明之實施例的各種工作。

本發明之實施例關於使RF產生器能在獨立脈動(IP)RF訊號脈動時快速改變其RF訊號之RF頻率以匹配電漿負載條件的方法及設備。在本發明之一或更多實施例中，各相依產生器在學習時期的期間經歷學習程序，在該學習時期的期間，其本身之最佳調整RF頻率係針對存在於IP RF訊號高脈動時及IP RF訊號低脈動時的電漿阻抗條件而學習。學習時期代表以下的持續時間：其間IP RF訊號之高脈動持續時間係人為地延長以給予相依RF產生器時間來收斂至針對IP RF訊號高脈動時之最佳調整RF頻率。再者，IP RF訊號之低脈動持續時間係亦人為地延長以給予相依RF產生器時間來收斂至針對IP RF訊號低脈動時之另一最佳調整RF頻率。本發明之實施例亦涉及確認可量測電漿參數之臨界值的技術，以在生產(非學習)時間之期間決定IP RF訊號何時已完成其自高至低或自低至高的過渡。一臨界值表示IP RF訊號之高至低過渡，且另一臨界值表示IP RF訊號之低至高過渡。

在生產使用期間(例如基板之電漿處理期間)，各相依RF產生器可監測可量測電漿參數，而臨界值係於前述之學習時期的期間學習。若可量測電漿參數值超過臨界值之任一者，則認為IP RF訊號功率位準中之過渡已發生，且相依RF產生器依據IP RF訊號為高至低脈動或低至高脈動，而切換至適當的已學習最佳調整RF頻率值。

注意本發明之實施例僅於大致上在生產時間(亦即生產期間電漿系統實際上用來處理基板時)之前的學習時間的期間使用相依RF產生器中之自我調整功能。一旦確認針對IP RF訊號之不同脈動條件的最佳調整RF頻率及可量測電漿參數臨界值，各相依RF產生器便簡單地在生產時間期間自該相依RF產生器之一先前學習最佳調整RF頻率值瞬間切換至該相依RF產生器之另一先前學習最佳調整RF頻率值。相依RF產生器在偵測到所監測之可量測電漿參數產生超過先前學習之臨界值的偏移時，改變其 學習最佳調整RF頻率。依此方式，便在生產時間消除耗時的藉由相依RF產生器之頻率自我調整程序，且在IP RF訊號脈動時，相依RF產生器可更快地使其對電漿之功率輸送最佳化。

本發明之實施例的特徵及優點可參照以下圖式及討論而更為瞭解。

圖1顯示依據本發明之依或更多實施例的學習時期之期間的兩RF訊號(2MHz訊號及60MHz訊號)之前向功率對時間圖。大致來說，學習時期係對每一配方執行一次以學習最佳調整RF值及臨界值、或僅偶爾執行以處理例如腔室偏移。在此實例中，2MHz訊號為獨立脈動(IP)RF訊號，且60MHz訊號代表在2MHz RF訊號脈動時調整其RF頻率以使功率輸送最佳化的相依RF訊號。儘管僅有一相依RF產生器(例如60MHz)相關於圖1而加以討論，但應瞭解可有複數相依RF產生器，其每一者可經歷相同的學習程序以在IP RF訊號脈動時確認其本身的最佳調整RF頻率及臨界值。當結合圖2之詳細顯示學習程序之步驟(開始於步驟202)的流程圖而研讀時，圖1可更獲得瞭解。

在點102，IP RF產生器(例如2MHz產生器)係高脈動至其高功率設定點。在圖1之實例中，2MHz之IP RF產生器的高功率設定點為6kW。此亦顯示於圖2之步驟204中。再者，相依RF產生器(例如60MHz產生器)係設定至其頻率自我調整模式，以在IP RF訊號(104)高脈動時容許相依RF產生器收斂至用於功率輸送之最佳RF頻率。此亦顯示於圖2之步驟204中。

為了詳細說明，現代RF產生器監測許多電漿腔室參數，並調整其本身的參數俾使功率輸送最大化。功率輸送效率之一普通量測為前向功率與反射功率之間的關係，亦稱為伽瑪(gamma)。若伽瑪值為零，便認為功率輸送為極有效率。若伽瑪值為1，則認為功率輸送相當無效率。前向及反射功率可例如使用RF產生器功率感測器來監測。在頻率已調整之RF產生器中，RF產生器接著調整其RF訊號頻率以使伽瑪最小化，藉以使功率輸送效率最大化。

2MHz之IP RF訊號係於點102與106之間的時期期間高脈動。相對於基板處理之生產時間期間使用的真實IP RF訊號高脈動持續時間 (IP RF訊號之真實脈動時期係由生產時間期間之電漿處理配方中指定的脈動頻率所決定)，此IP RF訊號之高脈動持續時間係於學習時間期間(在一或更多實施例中自數十分之一秒至達數秒)大幅延長。此人為延長之約3秒(自點102至點106)的高脈動持續時間給予相依RF產生器(如60MHz產生器)足夠時間來最佳地調整其頻率，以使針對存在於IP RF訊號高脈動時之電漿阻抗條件的功率輸送效率最大化。注意即使生產時間期間的IP RF訊號之真實脈動時期對於適當的相依RF產生器頻率調整而言太短，但學習時間期間人為地延長的IP RF訊號之高脈動持續時間使此藉由相依RF產生器之最佳頻率調整得以進行。

當2MHz IP RF訊號高脈動時，60MHz相依RF產生器因0.04之伽瑪值而調整至61.3MHz。然後記錄此60MHz RF產生器的61.3MHz之最佳調整RF頻率(IDPC_FREQ1頻率)(圖2之步驟206及步驟208)。此61.3MHz值代表2MHz IP RF訊號高脈動時的60MHz相依RF訊號之最佳RF頻率。0.04之伽瑪值證實在此60MHz相依RF產生器之最佳調整RF頻率下，功率輸送具有效率。

然後60MHz產生器在固定頻率模式中操作，藉此其RF頻率不容許調整。取而代之，60MHz產生器強制在前述之61.3MHz最佳調整RF頻率下操作，且2MHz IP RF訊號自其高功率設定點過渡至其低功率設定點(自106至108)。此可見於圖2之步驟210。儘管2MHz RF訊號之低功率設定點在圖2之實例中為零，但此並非必要。低功率設定點可為低於例如6kW之高功率設定點的任何功率位準設定。

在2MHz IP RF訊號低脈動之後(點108之後)，先前的61.3MHz之最佳調整RF頻率不再是用於藉由60MHz RF產生器之功率輸送的最有效率RF頻率。此因電漿阻抗已於2MHz獨立脈動RF訊號低脈動以輸送較低量RF功率至電漿時改變。此缺乏效率情形係反映於由60MHz相依RF產生器之功率感測器所偵測的0.8之伽瑪值。在一或更多實施例中，此0.8之伽瑪值被記錄(圖2之步驟212)且可設定為IDPC_Gamma1臨界值(圖2中之步驟214)。在生產時間期間，當IP RF訊號高脈動且60MHz RF訊號係於61.3MHz(當IP RF訊號高脈動時的60MHz RF產生器之第一最佳調整RF頻率)、且隨後遭遇IDPC_Gamma1臨界值時，60MHz相依RF產生器將 得知2MHz IP RF訊號已剛自高過渡至低。

在一或更多實施例中，IDPC_Gamma1臨界值可藉由Threshold1_Adjust值針對敏感性而調整。例如，可能需要將IDPC_Gamma1臨界值設定(圖2之步驟214)在0.7而非0.8(亦即略低於因2MHz IP RF訊號之高至低過渡而存在的真實伽瑪值)以增加藉由60MHz相依RF產生器之功率感測器的高至低偵測敏感性。在此實例中，Threshold1_Adjust值將為(-0.1)，且0.7之IDPC_Gamma1臨界值為真實伽瑪值(0.8)與-0.1之Threshold1_Adjust值的總和。

一旦獲得IDPC_Gamma1臨界值，便將60MHz相依RF產生器設定至頻率自我調整模式(步驟216)，以使60MHz相依RF產生器能判定2MHz IP RF訊號低脈動時用於頻率輸送之最佳調整RF頻率。再次地，人為地延長2MHz IP RF訊號之低脈動(圖1之點108與110之間)以使IDPC_Gamma1值得以確認，且使能容許60MHz相依RF產生器自我調整至2MHz IP RF訊號之低脈動期間用於功率輸送之最佳RF頻率。

一旦60MHz相依RF產生器調整至2MHz IP RF訊號之低脈動期間用於功率輸送之最佳RF頻率(圖1之實例中的60.5MHz)，新的60 MHz相依RF產生器之最佳調整RF頻率被記錄(圖2之步驟218及220)。

在60MHz相依RF產生器已針對2MHz IP RF訊號之低脈動調整至其60.5MHz之最佳RF頻率值(IDPC_FREQ2頻率)後，60MHz相依RF產生器係設定成以60.5MHz之IDPC_FREQ2頻率在固定頻率模式中操作(步驟222)，且容許2MHz IP RF產生器高脈動(自110過渡至112)。此亦可見於圖2之步驟222。

在2MHz IP RF訊號高脈動之後(點112之後)，先前的60.5MHz之最佳調整RF頻率(IDPC_FREQ2 frequency)不再是用於藉由60MHzRF產生器之功率輸送的最有效率RF頻率。此因電漿阻抗已於2MHz獨立脈動RF訊號高脈動以輸送較高量RF功率至電漿時改變。此缺乏效率情形係反映於由60MHz相依RF產生器之功率感測器所偵測的0.78之伽瑪值。在一或更多實施例中，此0.78之伽瑪值被記錄(圖2之步驟224)且可設定為IDPC_Gamma2臨界值(圖2中之步驟226)。在生產時間期間，當IP RF訊號低脈動且60MHz RF訊號係於60.5MHz(當IP RF訊號低脈動時的60MHz RF 產生器之第二最佳調整RF頻率)、且隨後遭遇IDPC_Gamma2臨界值時，60MHz相依RF產生器將得知2MHz IP RF訊號已剛自低過渡至高。

在一或更多實施例中，IDPC_Gamma2臨界值可藉由Threshold2_Adjust值針對敏感性而調整。例如，可能需要將IDPC_Gamma2臨界值設定(圖2之步驟226)在0.75而非0.78(亦即略低於因2MHz IP RF訊號之低至高過渡而存在的真實伽瑪值)以增加藉由60MHz相依RF產生器之功率感測器的低至高偵測敏感性。在此實例中，Threshold2_Adjust值將為(-0.03)，且0.75之IDPC_Gamma2臨界值為真實伽瑪值(0.78)與-0.03之Threshold2_Adjust值的總和。

然後，當容許2MHz依電漿處理配方正常地脈動時，在生產時間期間使用兩最佳調整RF頻率值(61.3MHz及60.5MHz)及兩伽瑪臨界值(IDPC_Gamma1 and IDPC_Gamma2)，且60MHz相依RF產生器於其功率感測器偵測到伽瑪值已超過臨界值(IDPC_Gamma1 and IDPC_Gamma2)時，僅在兩先前學習之最佳調整RF頻率(61.3MHz及60.5MHz)之間來回變換。藉由相依RF產生器之生產時間頻率調整係相關於圖3及4討論於下。

圖3顯示依據本發明之一或更多實施例的針對IP RF訊號脈動期間之最佳生產時間功率輸送的藉由相依RF產生器實施快速頻率調整之標準化RF參數對時間圖。當結合詳細顯示針對脈動期間之最佳生產時間功率輸送的藉由相依RF產生器實施快速頻率調整的步驟之圖4的流程圖而研讀時，圖3可更受到瞭解(開始於步驟402)。

在點302，2MHz IP RF產生器係高脈動，且60MHz相依RF產生器係設定至其先前學習的IDPC_FREQ1之最佳RF頻率(例如61.3MHz)或容許自我調整至此IDPC_FREQ1之最佳RF頻率。此係見於圖4之步驟404中。其後，相依RF產生器操作於快速頻率調整模式中。

在圖3之實例中，2MHz IP RF訊號在159.25Hz之脈動頻率以50%之工作循環(若有需要，工作循環可依配方而改變)脈動於6kW之高功率設定點與0kW之低功率設定點(0kW並非必要，且若低功率設定點為非零，本發明同樣運作良好)之間。60MHz相依RF產生器提供位於900W之功率設定點的功率。

儘管60MHz相依RF產生器輸送功率至電漿負載，其亦監測 經由其功率感測器監測伽瑪值(圖4之步驟406及408)。在點304，2MHz IP RF訊號低脈動。在此高至低過渡之後不久，由60MHz相依RF產生器量測的伽瑪值自約0.04突至約0.8(點306至點308)。若將IDPC_Gamma1臨界值設定為在例如0.7往返，則藉由所偵測到之伽瑪值的偏移(步驟408之分支「是」)將導致60MHz RF產生器自一先前學習最佳調整RF頻率值(61.3MHz之IDPC_FREQ1頻率)切換至其他先前學習最佳調整RF頻率值(60.5MHz之IDPC_FREQ2頻率)。此係見於圖4之步驟410中。回應2MHz IP RF訊號之高至低過渡的自61.3MHz至60.5MHz的此60MHz相依RF產生器之快速調整使得所量測之伽瑪值降低至0.05(自點310至點312)。

在點314，2MHz IP RF訊號自低脈動至高(314至322)。在此低至高過渡之後不久，由60MHz相依RF產生器量測(圖4之步驟412及414)的伽瑪值自約0.05突至約0.78(點314至點316)。若將IDPC_Gamma2臨界值設定為在例如0.75往返，則藉由所偵測到之伽瑪值的偏移(圖4的步驟414之分支「是」)將導致60MHz RF產生器自先前學習最佳調整RF頻率值(60.5MHz之IDPC_FREQ2頻率)切換至其他先前學習最佳調整RF頻率值(61.3MHz之IDPC_FREQ1頻率)。此係見於圖4之步驟404中。回應2MHz IP RF訊號之低至高過渡的自60.5MHz至61.3MHz的此60MHz相依RF產生器之快速調整使得所量測之伽瑪值降低至0.04(自點318至點320)。

應注意圖3之時間尺度(生產時間)反映比圖1者(學習時間)更快的時間尺度。如所提及，此為當IP RF脈動之高持續時間及低持續時間於學習時間期間人為地延長、以容許相依RF產生器針對學習目的而自我調整至最佳調整RF頻率時的情形。在生產時間期間，此自我調整並非必要，因為相依RF產生器實質上運作為狀態機(state machine)，且當其偵測到IP RF訊號之高至低過渡(藉由比較所量測之伽瑪值對IDPC_Gamma1臨界值、及藉由在偵測伽瑪偏移前得知IP RF訊號之先前狀態)及IP RF訊號之低至高過渡(藉由比較所量測之伽瑪值對IDPC_Gamma2臨界值、及藉由在偵測伽瑪偏移前得知IP RF訊號之先前狀態)，自一已學習最佳RF頻率切換至另一已學習最佳RF頻率。

應在此處注意，儘管於此僅相關於圖1-4討論一相依RF產生器，但複數相依RF產生器仍可以相同方式學習其自身之最佳調整RF頻 率及其自身之IDPC_Gamma臨界值，俾使其能針對生產時間期間之最大功率輸送效率而快速調整其RF頻率。

如可由前述內容察知，本發明之實施例在生產時間期間促進藉由相依RF產生器之快速頻率調整。代價為花費於學習最佳調整頻率值及IDPC_Gamma臨界值的時間。然而，此學習時間對於配方而言僅發生一次，且係典型地在生產基板處理(即生產時間)之前執行。

藉由操作相依RF產生器作為簡易狀態機及於生產時間期間消除藉由相依RF產生器之頻率自我調整步驟，最佳功率輸送便於IP RF訊號脈動之每一過渡的情況下提早達成(因為自一先前學習最佳RF頻率值切換至另一先前學習最佳RF頻率值比在IP RF訊號之每一過渡期間經由一頻率範圍重複來尋找最佳調整RF頻率較不費時得多)。再者，在IP RF訊號之脈動頻率於生產時間期間對於相依RF產生器藉由自我調整程序之頻率調整而言純粹過快的情形中，於生產時間期間的類似狀態機之操作方式使頻率可調整，以使功率輸送效率最大化。

儘管此發明已利用若干較佳實施例的形式加以描述，但仍有許多落於本發明範疇內之替換、變更、修改及均等物。亦應注意有許多實施本發明之方法及設備之替代性方式。雖然於此提供各種實例，但對於本發明而言，欲使這些實例為例示性而非限制性。

202‧‧‧步驟

204‧‧‧步驟

206‧‧‧步驟

208‧‧‧步驟

210‧‧‧步驟

212‧‧‧步驟

214‧‧‧步驟

216‧‧‧步驟

218‧‧‧步驟

220‧‧‧步驟

222‧‧‧步驟

224‧‧‧步驟

226‧‧‧步驟

Claims (20)

1. 一種在電漿處理系統內處理基板的方法，該電漿處理系統具有至少一電漿處理腔室，該電漿處理腔室使用複數射頻(RF)電源以於該處理期間在該電漿處理腔室內支持一電漿，該方法包含：使該複數RF電源之一第一RF電源產生脈動，以在一高功率狀態與一低功率狀態之間輸送一第一RF訊號，其中該產生脈動係於一第一脈動頻率下執行；在固定頻率模式中操作該複數RF電源之一第二RF電源，藉此不容許該第二RF電源自我調整由該第二RF電源輸出的一第二RF訊號之頻率，並藉此該第二RF電源運作於至少二固定交替RF頻率值：一第一RF頻率值及一第二RF頻率值，藉此該第一RF頻率值及該第二RF頻率值係先前於學習階段期間學習，在該學習階段時，該第二RF電源運作於頻率自我調整模式俾回應以低於該第一脈動頻率之一第二脈動頻率脈動於該高功率狀態與該低功率狀態之間的該第一RF訊號而自我調整該第二RF訊號之RF頻率。
2. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理系統內處理基板的方法，更包含：在固定頻率模式中操作該複數RF電源之一第三RF電源，藉此不容許該第三RF電源自我調整由該第三RF電源輸出的一第三RF訊號之頻率，並藉此該第三RF電源運作於至少二固定交替RF頻率值：一第三RF頻率值及一第四RF頻率值，藉此該第三RF頻率值及該第四RF頻率值係先前於該學習階段期間學習，在該學習階段時，該第三RF電源運作於頻率自我調整模式俾回應以低於該第一脈動頻率之脈動頻率脈動於該高功率狀態與該低功率狀態之間的該第一RF訊號而自我調整該第三RF訊號之RF頻率。
3. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該第一RF電源代表一獨立脈動RF電源，且該第二RF電源回應來自該電漿處理腔室之可量測腔室參數之數值而使該第二RF訊號之RF頻率在至少該第一頻率值與該第二頻率值之間改變。
4. 如申請專利範圍第3項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該可量測腔室參數代表伽瑪值(gamma)。
5. 如申請專利範圍第3項之在電漿處理系統內處理基板的方法，更包含比較該可量測腔室參數之該等數值與預先定義之臨界值。
6. 如申請專利範圍第5項之在電漿處理系統內處理基板的方法，藉此該預先定義之臨界值係獲得於該第一RF電源以低於該第一脈動頻率之該第二脈動頻率脈動於該高功率狀態與該低功率狀態之間時的該學習階段期間。
7. 如申請專利範圍第6項之在電漿處理系統內處理基板的方法，藉此該預先定義之臨界值包含至少一第一預先定義臨界值及一第二預先定義臨界值，該第一預先定義臨界值係獲得於該第二RF電源在該學習階段期間運作於該固定頻率模式中、同時該第二RF訊號以該第一RF頻率值運作且該第一RF訊號自該高功率狀態過渡至該低功率狀態時；該第二預先定義臨界值係獲得於該第二RF電源在該學習階段期間運作於該固定頻率模式中、同時該第二RF訊號以該第二RF頻率值運作且該第一RF訊號自該低功率狀態過渡至該高功率狀態時。
8. 如申請專利範圍第7項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該第一預先定義臨界值代表該可量測腔室參數之一第一數值與一第一臨界值調整常數的總和，該可量測腔室參數之該第一數值係獲得於該第二RF電源在該學習階段期間運作於該固定頻率模式中、同時該第二RF訊號以該第一RF頻率值運作且該第一RF訊號自該高功率狀態過渡至該低功率狀態時。
9. 如申請專利範圍第7項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該第二預先定義臨界值代表該可量測腔室參數之一第二數值與一第二臨界值調整常數的總和，該可量測腔室參數之該第二數值係獲得於該第二RF電源在該學習階段期間運作於該固定頻率模式中、同時該第二RF訊號以該第二RF頻率值運作且該第一RF訊號自該低功率狀態過渡至該高功率狀態時。
10. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該低功率狀態為除0瓦之外者。
11. 一種在電漿處理系統內處理基板的方法，該電漿處理系統具有至少一電漿處理腔室，該電漿處理腔室使用複數RF電源以於該處理期間在該電漿處理腔室內支持一電漿，該方法包含：執行一學習階段，該學習階段包含：a)使該複數RF電源之一第一RF電源產生脈動，以在一低功率狀態至一高功率狀態之間改變一第一RF訊號之功率位準，其中使該第一RF電源在該學習階段中產生脈動係於一第一脈動頻率執行；b)在自我調整模式中操作該複數RF電源之一第二RF電源，藉此容許該第二RF電源自我調整由該第二RF電源輸出之一第二RF訊號的頻率；並獲得一第一RF頻率值，當該第一RF訊號係於該高功率狀態時，該第一RF頻率值代表該第二RF電源在該自我調整模式中將該第二RF訊號之頻率所自我調整至之RF頻率；c)其後在該自我調整模式中操作該複數RF電源之該第二RF電源，藉此容許該第二RF電源自我調整由該第二RF電源輸出之第二RF訊號的頻率；並獲得一第二RF頻率值，當該第一RF訊號係於該低功率狀態時，該第二RF頻率值代表該第二RF電源在該自我調整模式中將該第二RF訊號之頻率所自我調整至之RF頻率；以及執行一生產階段，該生產階段包含：d)使該複數RF電源之該RF電源產生脈動，以在該低功率狀態至該高功率狀態之間交替該第一RF訊號之該功率位準，其中在該生產階段中使該第一RF電源產生脈動係於較該第一脈動頻率更快的一第二脈動頻率執行；及e)使該第二RF電源之頻率在該第一RF頻率值與該第二頻率值之間交替，同時在固定頻率模式中操作該第二RF電源，藉此在該固定頻率模式中不容許該第二RF電源以該第二RF電源在自我調整模式中自我調整該第二RF訊號之頻率的方式自我調整該第二RF訊號之頻率。
12. 如申請專利範圍第11項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該執行該學習階段更包含：f)在該固定頻率模式操作該第二RF電源，並使該第一RF電源產生脈動，以使該第一RF訊號之功率位準自該高功率狀態改變至該低功率狀態，且其後在該第二RF電源運作於該固定頻率模式中、及該第二RF訊號具有該第一RF頻率值且該第一RF訊號具有該低功率狀態時，使用與該第二RF電源相關之感測器獲得一可量測腔室參數之一第一數值，藉此步驟f)係執行於步驟b)與c)之間。
13. 如申請專利範圍第11項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該執行該學習階段更包含：g)在該固定頻率模式中操作該第二RF電源，並使該第一RF電源產生脈動，以使該第一RF訊號之功率位準自該低功率狀態改變至該高功率狀態，且其後在該第二RF電源運作於該固定頻率模式中、及該第二RF訊號具有該第二RF頻率值且該第一RF訊號具有該高功率狀態時，使用與該第二RF電源相關之感測器獲得該可量測腔室參數之一第二數值，藉此步驟g)係執行於步驟c)之後。
14. 如申請專利範圍第13項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該可量測腔室參數代表伽瑪值。
15. 如申請專利範圍第13項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該交替步驟係回應該可量測參數之數值對該可量測腔室參數之該第一數值及該可量測腔室參數之該第二數值的比較。
16. 如申請專利範圍第13項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該交替步驟係回應該可量測參數之數值對一第一臨界值的比較，該第一臨界值代表該可量測腔室參數之該第一數值加上一第一臨界值調整值。
17. 如申請專利範圍第16項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該 交替步驟係回應該可量測參數之數值對一第二臨界值的比較，該第二臨界值代表該可量測腔室參數之該第二數值加上一第二臨界值調整值。
18. 如申請專利範圍第11項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該第一RF電源代表一獨立脈動RF電源。
19. 如申請專利範圍第11項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該低功率狀態為0瓦。
20. 如申請專利範圍第11項之在電漿處理系統內處理基板的方法，其中該低功率狀態為除0瓦之外者。