TW201939568A - 等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種等離子體射頻調節方法及等離子體處理裝置，所述調節方法通過射頻功率發生器進行，所述射頻功率發生器包括自動調頻裝置，所述射頻功率發生器輸出脈衝射頻訊號，在每個射頻脈衝週期開始時控制器賦予所述射頻功率發生器點火頻率並維持該點火頻率特定時間段，在每個射頻脈衝週期的特定時間段後賦予所述自動調頻裝置開始頻率並在每個射頻脈衝週期結束時讀取到個結束頻率，每個射頻脈衝週期的結束頻率作為下一個射頻脈衝週期的開始頻率，所述射頻脈衝週期的開始頻率為預設頻率。本發明所述的方法可以快速調節頻率，對於射頻脈衝週期可以迅速找到最小反射功率對應的射頻功率。

Description

等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置
本發明涉及一種等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置，更具體地，涉及一種用於給等離子處理裝置供應脈衝射頻功率的匹配調節技術領域。
現有半導體加工中廣泛採用等離子加工設備對半導體晶圓（wafer）進行加工，獲得微觀尺寸的半導體元件及導體連接。等離子設備常見的有電容耦合型（CCP）和電感耦合型（ICP）的反應腔，這些設備一般具有兩個射頻電源，其中一個用來電離通入反應腔內的反應氣體使之產生等離子體，另一個射頻電源用來控制入射到晶圓表面的離子能量。
目前很多等離子體處理製程需要用到脈衝式等離子體加工技術，即在部分製程時段的射頻電源不是持續供電的而是開通-關閉的交替進行或者高功率-低功率射頻交替進行，其輸出功率的波形呈脈衝式故稱脈衝式等離子體加工。脈衝射頻訊號的脈衝頻率通常大於100HZ，脈衝訊號的占空比可以在10%-90%範圍內根據需要進行設定。每次開通、關閉或者高功率、低功率切換都會造成反應腔內阻抗迅速變化，而且每次變化的時間都是毫秒甚至微秒級的，在這種需求下，傳統的採用匹配電路由於反應時間遠不能達到毫秒級，難以達到脈衝式等離子體加工的需求。同時，由於高功率、低功率脈衝切換時等離子體被點燃至達到穩定的時間段內反應腔內阻抗變化較大，射頻匹配難度較大。
因此基於上述原因，業界需要一種能夠滿足高脈衝頻率射頻脈衝週期快速切換並實現準確匹配的技術。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種等離子體射頻調節方法，所述調節方法通過射頻功率發生器進行，所述射頻功率發生器包括自動調頻裝置，所述調節方法包括如下步驟：所述射頻功率發生器輸出脈衝射頻訊號；所述自動調頻裝置在每個所述射頻脈衝週期內進行至少兩次自動調頻；在每個射頻脈衝週期開始時賦予所述自動調頻裝置點火頻率，所述等離子體在點火頻率下被點燃並達到穩定的時間為特定時間段；
在每個射頻脈衝週期的特定時間段後賦予所述自動調頻裝置開始頻率並在每個射頻脈衝週期結束時讀取到一個結束頻率，每個射頻脈衝週期的結束頻率作為下一個射頻脈衝週期的開始頻率，所述射頻脈衝週期的開始頻率為預設頻率。
所述脈衝射頻訊號包括高電壓功率和低電壓功率，所述高電壓功率和低電壓功率的點火頻率可以相同也可以不相同。
較佳地，所述特定時間段包括高電壓特定時間段和低電壓特定時間段，所述高電壓特定時間段和低電壓特定時間段相同。
較佳地，所述特定時間段包括高電壓特定時間段和低電壓特定時間段，所述高電壓特定時間段和低電壓特定時間段不相同。
較佳地，所述點火頻率和所述預設頻率相同。
較佳地，所述點火頻率和所述預設頻率不相同。
較佳地，在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置以所述點火頻率為開始頻率進行自動調頻。
較佳地，在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置不進行自動調頻。
較佳地，所述點火頻率為能實現等離子體點燃的頻率。
較佳地，所述預設頻率包括高電壓預設頻率和低電壓預設頻率，所述高電壓預設頻率為射頻功率發生器在連續高功率輸出時最小反射功率對應的頻率，所述低電壓預設頻率為射頻功率發生器在連續低功率輸出時最小反射功率對應的頻率。
較佳地，所述自動調頻方法為：賦予所述射頻功率發生器預設頻率，對應獲得第一反射功率，將預設頻率增加一個步長賦予所述射頻功率發生器，對應獲得第二反射功率，比較所述第一反射功率和第二反射功率，若第二反射功率大於所述第一反射功率，則向相反方向增加步長，若第二反射功率小於第一反射功率，則繼續將預設頻率增加兩個步長賦予所述射頻功率發生器，調節得到更小的反射功率。
進一步的，控制器作用於所述射頻功率發生器，所述控制器讀取每個射頻脈衝週期的結束頻率並賦值給自動調頻裝置作為下一個射頻脈衝週期的開始頻率。
較佳地，所述預設頻率和點火頻率通過所述控制器賦值給所述射頻功率發生器。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間大於等於0.1微秒。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間為1微秒。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間為5微秒。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間為10微秒。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間為20微秒。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間為30微秒。
較佳地，所述脈衝射頻訊號包括高電壓功率和低電壓功率，所述低電壓功率大於等於0。
進一步的，所述脈衝射頻訊號還包括第三電壓功率狀態，所述第三電壓功率介於所述高電壓功率和低電壓功率之間。
較佳地，所述脈衝射頻訊號的脈衝頻率大於100赫茲。
較佳地，所述脈衝射頻訊號的脈衝頻率大於5000赫茲。
進一步的，本發明還揭露一種等離子體處理裝置，所述裝置包括：
等離子體處理腔；用於容納並處理晶圓；
射頻功率發生器，施加到所述等離子體處理腔內，用於產生或調節等離子體；
控制器，作用於所述射頻功率發生器；
所述射頻功率發生器包括自動調頻裝置；所述自動調頻裝置在每個所述射頻脈衝週期內進行至少兩次自動調頻；
所述控制器在每個射頻脈衝週期開始時賦予所述自動調頻裝置點火頻率，所述等離子體在該點火頻率下被點燃並達到穩定的時間為特定時間段；
所述控制器在每個射頻脈衝週期的特定時間段後賦予所述自動調頻裝置一開始頻率並在每個射頻脈衝週期結束時讀取到一個結束頻率，每個射頻脈衝週期的結束頻率作為下一個射頻脈衝週期的開始頻率，所述射頻脈衝週期的開始頻率為預設頻率。
較佳地，所述脈衝射頻訊號包括高電壓功率和低電壓功率，所述高電壓功率和低電壓功率的點火頻率可以相同也可以不相同。
較佳地，所述特定時間段包括高電壓特定時間段和低電壓特定時間段，所述高電壓特定時間段和低電壓特定時間段相同。
較佳地，所述特定時間段包括高電壓特定時間段和低電壓特定時間段，所述高電壓特定時間段和低電壓特定時間段不相同。
較佳地，所述點火頻率為能實現等離子體點燃的頻率。
較佳地，所述預設頻率包括高電壓預設頻率和低電壓預設頻率，所述高電壓預設頻率為射頻功率發生器在連續高功率輸出時最小反射功率對應的頻率，所述低電壓預設頻率為射頻功率發生器在連續低功率輸出時最小反射功率對應的頻率。
較佳地，所述自動調頻裝置的調頻時間大於等於0.1微秒。
較佳地，在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置以所述點火頻率為開始頻率進行自動調頻。
較佳地，在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置不進行自動調頻。
本發明揭露一種等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置，利用射頻功率發生器內設置的自動調頻裝置，可以在不改變匹配器的情況下，對射頻功率發生器的脈衝輸出頻率進行快速調節，由於自動調頻裝置的頻率改變無需涉及機械硬體的調節，調頻時間可降低至0.1微秒，從而可以快速找到到最小反射功率對應的頻率。本發明所述的調頻方法對高頻率脈衝訊號的調節效果尤其明顯。除此之外，本發明通過對一個射頻脈衝週期的每個高電壓狀態或低電壓狀態進行兩次賦值，在等離子體點火階段的特定時間段後重新賦予開始頻率。相當於將每個射頻脈衝週期的等離子體點火區域的調頻進行剝離或凍結，從而實現真正意義上的脈衝頻率等離子體賦值調頻。
本發明揭露的射頻匹配調節方法適用於任一需要進行快速射頻匹配的等離子體處理裝置，如等離子體蝕刻處理裝置，其中常見的等離子體蝕刻處理裝置包括電容耦合等離子體處理裝置和電感耦合等離子體處理裝置，為了便於描述，下面結合圖式，以電容耦合等離子體處理裝置為例對本發明進行詳細說明。
圖1揭露一種電容耦合等離子處理裝置，包括反應腔100，反應腔內包括一個基座22，基座內包括一個下電極。下電極上方包括一個待處理晶圓固定裝置如靜電夾盤21，晶圓20固定在靜電夾盤21上表面。圍繞靜電夾盤和晶圓還包括一個邊緣環10。反應腔100內與基座相對的上方還包括一個氣體噴淋頭11，氣體噴淋頭連接到氣源110，用於向反應腔內均勻的供氣。氣體噴淋頭同時作為上電極與基座內的下電極相對形成電容耦合。一個第一射頻功率發生器30通過匹配器1電連接到下電極，可選的，所述等離子體處理裝置還包括一個第二射頻功率發生器40通過匹配器2電連接到下電極。第一射頻功率發生器30和第二射頻功率發生器40可以輸出連續射頻訊號，也可以輸出射頻脈衝週期。每個射頻功率發生器出廠時都有一個標定的頻率值，然而，由於等離子體的阻抗是會隨著等離子體內氣壓、射頻功率和等離子體濃度等參數的變化而變化的，所以需要持續的調節射頻功率發生器的輸出頻率以獲得最小化反射功率。
當射頻功率發生器輸出連續穩定的射頻訊號時，如果反應腔內其他參數不發生變化，匹配器會在一定時間內對連續的射頻訊號進行射頻匹配，得到最小反射功率對應的射頻頻率，並在該穩定的製程中，指導所述射頻功率發生器輸出該最小反射功率對應的射頻頻率。
當射頻功率發生器輸出脈衝射頻訊號時，施加到反應腔內的射頻功率呈低電壓-高電壓或開-關狀態切換，此時，反應腔內的等離子體環境會隨之發生改變，產生最小反射功率的射頻頻率也會不斷變化。特別的，當脈衝訊號的脈衝頻率大於100赫茲時，匹配器受限於硬體條件（如機械驅動的可變電容或可變電感）無法快速切換，無法對脈衝訊號的切換進行匹配。
本發明中，第一射頻功率發生器30包括第一自動調頻裝置32，而第二射頻功率發生器40包含第二自動調頻裝置32，自動調頻裝置可以在每個射頻脈衝週期內對脈衝射頻訊號進行至少一次調頻，尋找對應最小化反射功率的射頻頻率。此外，本發明還包括控制器50，控制器50可以讀取射頻功率發生器內的頻率以及將某一頻率賦予自動調頻裝置。
圖2示出一種頻率調節示意圖，其中射頻功率發生器發出的脈衝射頻訊號，所述脈衝射頻訊號包括高電壓功率狀態和低電壓功率狀態。其中，低電壓功率可以為0，即射頻功率發生器發出開-關射頻訊號，在其他的實施例中，低電壓功率大於0。在每個射頻脈衝週期內，自動調頻裝置進行多次自動調頻步驟，所述自動調頻方法具體為：控制器先賦予所述射頻功率發生器預設頻率，對應獲得第一反射功率，將預設頻率增加一個步長賦予所述射頻功率發生器，對應獲得第二反射功率，比較所述第一反射功率和第二反射功率，若第二反射功率大於所述第一反射功率，則向相反方向增加步長，若第二反射功率小於第一反射功率，則繼續將預設頻率增加兩個步長賦予所述射頻功率發生器，不斷得到更小的反射功率。自動調頻裝置的調頻時間為每增加一個步長得到反射功率所需時間，自動調頻時間可設置為大於等於0.1微秒，較佳可以為1微秒，5微秒，10微秒，15微秒，20微秒或30微秒等。
由於射頻功率發生器交替輸出高電壓功率狀態和低電壓功率狀態，每個射頻脈衝週期高低電壓切換時，反應腔內的等離子體需要重新被點燃，在等離子體點火過程中，反應腔內的阻抗變化劇烈，極不穩定。因此，在等離子體點火階段，無論賦值給自動調頻裝置的頻率是多少，得到的反射功率都不具有參考意義。
本發明的技術手段中，控制器對每個射頻脈衝週期的高電壓功率狀態和低電壓功率狀態分別進行至少兩次賦值。在每個射頻射頻脈衝週期開始時控制器賦予所述自動調頻裝置點火頻率，所述等離子體在點火頻率下被點燃並達到穩定的時間為特定時間段；在每個射頻脈衝週期的特定時間段後控制器50賦予所述自動調頻裝置開始頻率並在每個射頻脈衝週期結束時讀取到一個結束頻率，每個射頻脈衝週期的結束頻率作為下一個射頻脈衝週期的開始頻率，所述射頻脈衝週期的開始頻率為預設頻率。在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置以所述點火頻率為開始頻率進行自動調頻，或者，在所述等離子體點燃並達到穩定的特定時間段裡，所述自動調頻裝置不進行自動調頻。由於每個射頻脈衝週期需要進行至少兩次賦值，因此，每個射頻脈衝週期內至少要進行兩次自動調頻，較佳地，至少要進行四次自動調頻。
具體以圖2所示自動調頻訊號進行說明，在每個射頻脈衝週期的開始時刻，假設開始時刻為高電壓功率狀態，控制器賦予點火頻率fi(h)給自動調頻裝置，自動調頻裝置以該點火頻率fi(h)為開始頻率進行自動調頻，該自動調頻過程維持特定時間段T1，該特定時間段T1為等離子體在高電壓功率狀態點火的時間，即等離子體從被點燃到達到穩定的時間。在另外的實施例中，所述自動調頻裝置在點火的特定時間段T1內並不進行自動調頻。在等離子體達到穩定狀態後，即在特定時間段T1的結束時刻，控制器賦予自動調頻裝置高電壓預設頻率f0(h)作為開始頻率進行自動調頻，並在本射頻脈衝週期的高電壓功率狀態結束時得到高電壓結束頻率f1(h)。然後高電壓功率切換到低電壓功率，在低電壓功率狀態開始時刻，控制器賦予點火頻率fi(l)給自動調頻裝置，自動調頻裝置以點火頻率fi(l)為開始頻率進行自動調頻，該自動調頻過程維持特定時間段T2，特定時間段T2為等離子體在低電壓功率狀態點火的時間，即等離子體從被點燃到達到穩定的時間。在另外的實施例中，所述自動調頻裝置在點火的特定時間段T1內並不進行自動調頻。在等離子體達到穩定狀態後，即在特定時間段T2的結束時刻，控制器賦予自動調頻裝置低電壓預設頻率f0(l)作為開始頻率進行自動調頻，並在本射頻脈衝週期的低電壓功率狀態結束時得到低電壓結束頻率f1(l)。
在下一個射頻脈衝週期的高電壓狀態開始時，控制器繼續將所述點火頻率fi(h)賦予自動調頻裝置，並維持特定時間段T1，在特定時間段T1的結束時刻，控制器將上一個射頻脈衝週期的高電壓功率狀態的高電壓結束頻率f1(h)賦予自動調頻裝置作為開始頻率進行自動調頻，並在本射頻脈衝週期的高電壓功率狀態結束時得到高電壓結束頻率f2(h)。同理，射頻功率發生器輸出的高電壓功率切換到低電壓功率，在低電壓功率狀態開始時刻，控制器賦予點火頻率fi(l)給自動調頻裝置，自動調頻裝置以該點火頻率fi(l)維持特定時間段T2，在特定時間段T2的結束時刻，控制器將上一個射頻脈衝週期的低電壓功率狀態的低電壓結束頻率f1(l)賦予自動調頻裝置作為開始頻率進行自動調頻，並在本射頻脈衝週期的低電壓功率狀態結束時得到低電壓結束頻率f2(l)。本發明中控制器和射頻功率發生器配合重複上述調頻步驟，直到找到最小反射功率。
採用上述調頻方法，可以在不改變匹配器的情況下，對射頻功率發生器的輸出頻率進行快速調節，由於自動調頻裝置的頻率改變無需涉及機械硬體的調節，調頻時間可降低至1微秒，甚至0.1微秒。對於一個100赫茲的脈衝訊號而言，假設脈衝訊號的占空比為50%，一個射頻脈衝週期內，以調頻時間為1微秒為例，自動調頻裝置可調頻5000次，大大提高找到到最小反射功率的速率。除此之外，本發明通過對一個射頻脈衝週期的每個高電壓狀態或低電壓狀態進行兩次賦值，在等離子體點火階段的特定時間段後重新賦予開始頻率，相當於將每個射頻脈衝週期的等離子體點火區域的調頻進行剝離或凍結，從而實現真正意義上的脈衝頻率等離子體賦值調頻。
本發明所述的調頻方法對高頻率脈衝訊號的調節效果尤其明顯，當脈衝射頻訊號的脈衝頻率達到5000赫茲時，射頻訊號高低電壓切換的速率十分迅速，每個射頻脈衝週期時長只有200微秒，假設自動調頻裝置的調頻時間為0.1微秒，脈衝訊號的占空比為50%，每個射頻脈衝週期內自動調頻裝置對高電壓頻率和低電壓頻率分別可以進行1000次頻率查找，因此可以快速找到最小反射功率對應的射頻功率。
本發明中，射頻脈衝週期的高電壓功率狀態和低電壓功率狀態的點火頻率可以相同，也可以不相同，由於等離子體點火階段自動調頻裝置的調頻對找到最小反射功率的調節進程意義較小，因此，點火頻率的選擇範圍較大，但前提是，高電壓功率狀態和低電壓功率狀態的點火頻率能夠實現等離子體的點燃。此外，高電壓功率狀態和低電壓功率狀態的特定時間段T1和T2的長度取決於等離子體在這兩種狀態下點火並達到穩定狀態所需的時間，是由反應腔內的綜合參數決定的，T1和T2可以相同，也可以不相同。
確定第一個射頻脈衝週期特定時間段後的預設頻率的方法有多種，原則上只要能夠保證等離子體點燃的頻率都可以作為預設頻率。在常見的實施例中，由於射頻功率發生器通常是在輸出定時間的連續射頻功率後輸出脈衝射頻功率，因此在調節脈衝射頻功率的最小反射功率對應的頻率時，第一個射頻脈衝週期的預設頻率可以採用連續射頻輸出階段最小反射功率對應的頻率，所述頻率通過控制器50賦予射頻功率發生器。
由於射頻功率源可以包括高電壓功率狀態和低電壓功率狀態，一種確定高電壓功率狀態的預設頻率的方法為設定射頻功率發生器輸出連續高電壓功率狀態並得到最小反射功率對應的頻率，一種確定低電壓功率狀態的預設頻率的方法為，設定射頻功率發生器輸出連續低電壓功率狀態並得到最小反射功率對應的頻率。
除了本發明揭露的高低電壓功率狀態，還可能存在介於高低電壓之間的中間電壓功率狀態，其調節方法跟上文描述的高電壓功率狀態或低電壓功率狀態的調節方法一致，在此不再贅述。
本發明所述的頻率匹配調節方法可以在不同射頻脈衝週期內進行調節，不必局限於單個射頻脈衝週期，因此，可以實現對高脈衝頻率切換的射頻功率源的脈衝輸出進行快速射頻匹配。此外，本發明分別對高電壓功率狀態和低電壓功率狀態進行射頻匹配調節，減少了頻率的大範圍跳躍造成的射頻匹配不準確的問題。
儘管本發明的內容已經通過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在所屬技術領域具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
1、2‧‧‧匹配器
10‧‧‧邊緣環
11‧‧‧氣體噴淋頭
20‧‧‧晶圓
21‧‧‧靜電夾盤
22‧‧‧基座
30‧‧‧第一射頻功率發生器
32‧‧‧第一自動調頻裝置
40‧‧‧第二射頻功率發生器
42‧‧‧第二自動調頻裝置
50‧‧‧控制器
100‧‧‧反應腔
110‧‧‧氣源
通過閱讀參照以下圖式對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
圖1示出一種等離子體處理裝置的結構示意圖；
圖2示出一種頻率調節示意圖。

Claims (31)

  1. 一種等離子體射頻調節方法，該調節方法通過一射頻功率發生器進行，該射頻功率發生器包括一自動調頻裝置，該調節方法包括如下步驟： 該射頻功率發生器輸出一脈衝射頻訊號； 該自動調頻裝置在每個射頻脈衝週期內進行至少兩次自動調頻； 在每個該射頻脈衝週期開始時賦予該自動調頻裝置一點火頻率，一等離子體在該點火頻率下被點燃並達到穩定的時間為一特定時間段； 在每個該射頻脈衝週期的該特定時間段後賦予該自動調頻裝置一開始頻率並在每個該射頻脈衝週期結束時讀取到一結束頻率，每個該射頻脈衝週期的該結束頻率作為下一個該射頻脈衝週期的該開始頻率，該射頻脈衝週期的該開始頻率為一預設頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該脈衝射頻訊號包括一高電壓功率和一低電壓功率，該高電壓功率和該低電壓功率的該點火頻率為相同或不相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該特定時間段包括一高電壓特定時間段和一低電壓特定時間段，該高電壓特定時間段和該低電壓特定時間段相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該特定時間段包括一高電壓特定時間段和一低電壓特定時間段，該高電壓特定時間段和該低電壓特定時間段不相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該點火頻率和該預設頻率相同或不相同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，在該等離子體點燃並達到穩定的該特定時間段裡，該自動調頻裝置以該點火頻率為該開始頻率進行該自動調頻。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，在該等離子體點燃並達到穩定的該特定時間段裡，該自動調頻裝置不進行該自動調頻。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該點火頻率為能實現該等離子體點燃的頻率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該預設頻率包括一高電壓預設頻率和一低電壓預設頻率，該高電壓預設頻率為該射頻功率發生器在連續高功率輸出時最小反射功率對應的頻率，該低電壓預設頻率為該射頻功率發生器在連續低功率輸出時最小反射功率對應的頻率。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中該自動調頻方法為：賦予該射頻功率發生器該預設頻率，對應獲得一第一反射功率，將該預設頻率增加一步長賦予該射頻功率發生器，對應獲得一第二反射功率，比較該第一反射功率和該第二反射功率，若該第二反射功率大於該第一反射功率，則向相反方向增加該步長，若該第二反射功率小於該第一反射功率，則繼續將該預設頻率增加兩個該步長賦予該射頻功率發生器，調節得到更小的反射功率。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，一控制器作用於該射頻功率發生器，該控制器讀取每個該射頻脈衝週期的該結束頻率並賦值給該自動調頻裝置作為下一個射頻脈衝週期的該開始頻率。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該預設頻率和該點火頻率通過該控制器賦值給該射頻功率發生器。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間大於等於0.1微秒。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間為1微秒。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間為5微秒。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間為10微秒。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間為20微秒。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該自動調頻裝置的調頻時間為30微秒。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該脈衝射頻訊號包括一高電壓功率和一低電壓功率，該低電壓功率大於等於0。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該脈衝射頻訊號還包括一第三電壓功率狀態，該第三電壓功率介於該高電壓功率和該低電壓功率之間。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該脈衝射頻訊號的脈衝頻率大於100赫茲。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體射頻調節方法，其中，該脈衝射頻訊號的脈衝頻率大於5000赫茲。
  23. 一種等離子體處理裝置，其中該裝置包括： 一等離子體處理腔；用於容納並處理晶圓； 一射頻功率發生器，施加到該等離子體處理腔內，用於產生或調節一等離子體； 一控制器，作用於該射頻功率發生器； 該射頻功率發生器包括一自動調頻裝置；該自動調頻裝置在每個射頻脈衝週期內進行至少兩次自動調頻； 該控制器在每個該射頻脈衝週期開始時賦予該自動調頻裝置一點火頻率，該等離子體在該點火頻率下被點燃並達到穩定的時間為一特定時間段； 該控制器在每個該射頻脈衝週期的該特定時間段後賦予該自動調頻裝置一開始頻率並在每個該射頻脈衝週期結束時讀取到一結束頻率，每個該射頻脈衝週期的該結束頻率作為下一個該射頻脈衝週期的該開始頻率，該射頻脈衝週期的該開始頻率為一預設頻率。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該脈衝射頻訊號包括一高電壓功率和一低電壓功率，該高電壓功率和該低電壓功率的該點火頻率為相同或不相同。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該特定時間段包括一高電壓特定時間段和一低電壓特定時間段，該高電壓特定時間段和該低電壓特定時間段相同。
  26. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該特定時間段包括一高電壓特定時間段和一低電壓特定時間段，該高電壓特定時間段和該低電壓特定時間段不相同。
  27. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該點火頻率為能實現該等離子體點燃的頻率。
  28. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該預設頻率包括一高電壓預設頻率和一低電壓預設頻率，該高電壓預設頻率為該射頻功率發生器在連續高功率輸出時最小反射功率對應的頻率，該低電壓預設頻率為該射頻功率發生器在連續低功率輸出時最小反射功率對應的頻率。
  29. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中該自動調頻裝置的調頻時間大於等於0.1微秒。
  30. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中，在該等離子體點燃並達到穩定的該特定時間段裡，該自動調頻裝置以該點火頻率為該開始頻率進行自動調頻。
  31. 如申請專利範圍第23項所述的等離子體處理裝置，其中，在該等離子體點燃並達到穩定的該特定時間段裡，該自動調頻裝置不進行自動調頻。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259334B1 (en) * 1998-12-22 2001-07-10 Lam Research Corporation Methods for controlling an RF matching network
CN102420579A (zh) * 2011-11-16 2012-04-18 中微半导体设备(上海)有限公司 一种自动实现射频功率匹配的方法和系统
US9082589B2 (en) * 2012-10-09 2015-07-14 Novellus Systems, Inc. Hybrid impedance matching for inductively coupled plasma system
CN103928283B (zh) * 2013-01-10 2016-06-15 中微半导体设备(上海)有限公司 一种真空处理腔室的射频脉冲功率匹配的方法及其装置
US20140367043A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Applied Materials, Inc. Method for fast and repeatable plasma ignition and tuning in plasma chambers
CN106298418B (zh) * 2015-05-18 2018-10-16 中微半导体设备(上海)有限公司 电感耦合等离子体处理系统及处理方法
CN104836004B (zh) * 2015-05-29 2017-06-23 厦门大学 变容二极管加载的电控可调波导口负载阻抗匹配器
CN106611691B (zh) * 2015-10-26 2018-10-12 中微半导体设备(上海)有限公司 多频脉冲等离子体处理装置及其处理方法和清洗方法
CN106920729B (zh) * 2015-12-28 2019-05-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置及方法

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