TW202107515A - 電漿源/偏置功率遞送的高速同步化之射頻產生器及射頻訊號產生方法 - Google Patents
電漿源/偏置功率遞送的高速同步化之射頻產生器及射頻訊號產生方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202107515A TW202107515A TW109113702A TW109113702A TW202107515A TW 202107515 A TW202107515 A TW 202107515A TW 109113702 A TW109113702 A TW 109113702A TW 109113702 A TW109113702 A TW 109113702A TW 202107515 A TW202107515 A TW 202107515A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- radio frequency
- signal
- power
- output
- load
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
- H01J37/32183—Matching circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/334—Etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本發明係提供一種射頻產生系統,其包含第一射頻功率源及第二射頻功率源,各射頻功率源係將相應的射頻訊號及第二射頻訊號施加到負載。根據第二射頻訊號來施加第一射頻訊號。第一射頻訊號的施加係與第二射頻訊號的施加同步。第一射頻訊號可與第二射頻訊號同步進行振幅調變,且振幅調變可包含第一射頻訊號的遮沒。可對第一射頻訊號施加頻率偏移以與第二射頻訊號同步。可根據第二射頻訊號來控制與第一射頻功率源相關的可變致動器。
Description
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2019年6月26日提交的美國專利申請號第16/452716號的優先權。本申請案的全部揭露內容於此併入全文作為參考。
本發明係關於一種射頻控制系統及改善對負載的功率遞送的射頻控制系統。
提供於此的先前技術描述是為了總體上呈現本案的背景。目前命名為發明人的工作、在此先前技術部分中描述該工作的程度、以及在提交時原本可以不被當成習知技術的描述的方面既不能明確地也不能暗示地被當成駁回本發明的習知技術。
電漿蝕刻(plasma etching)常用於半導體製造。在電漿蝕刻中,離子由電場(electric field)加速,以於基板上蝕刻暴露的表面。在一個基本的實施方式中,電場是基於由功率遞送系統的相應的射頻(Radio Frequency,RF)或直流(Direct Current,DC)產生器所產生的射頻或直流功率訊號而產生。由產生器所產生的射頻功率訊號必須要受到精確控制,以有效地執行電漿蝕刻。
一種射頻產生器包含射頻功率源。射頻產生器還包含耦合到射頻功率源的射頻功率控制器。射頻功率控制器係產生控制訊號,以改變從第一射頻功率源到非線性負載的第一射頻輸出。射頻功率控制器係以第一預定方式在施加到非線性負載的第二射頻輸出的第一預定部分上,配置以控制第一射頻輸出或致動器中的至少一個。第一預定方式係包含控制第一射頻輸出的功率、第一射頻輸出的頻率或與第一射頻輸出相關的匹配網路致動器中的至少一個。
射頻產生器係包含具有產生施加到負載的第一射頻訊號的第一功率源的第一射頻產生器。射頻產生器還包含第二射頻產生器,第二射頻產生器係包含產生施加到負載的第二射頻訊號的第二功率源及耦合到第二功率源的功率控制器。功率控制器係配置以響應觸發訊號並產生控制訊號以改變第二射頻訊號或致動器中的至少一個,其中控制訊號係調整第二射頻訊號的電性參數。電性參數係包含第二射頻訊號的功率或第二射頻訊號的頻率中的至少一個,且致動器係包含與第二射頻訊號相關的匹配網路致動器。
一種用於產生射頻訊號的方法包含耦合功率控制器到射頻功率源、控制第一射頻產生器以輸出第一射頻輸出訊號,以及產生控制訊號。控制訊號係根據觸發訊號改變第一射頻輸出訊號的電氣特性。觸發訊號係根據第二射頻輸出而變化並指示第二射頻輸出的預定部分。電氣特性係包含第一射頻輸出訊號的功率或第一射頻輸出訊號的頻率中的至少一個。
本發明之適用性(applicability)的進一步領域將於詳細描述、申請專利範圍以及所附圖式中變得顯而易見。詳細描述及具體實例僅旨在用於說明之目的,並不旨在限制本發明的範圍。
功率系統可包含射頻功率產生器、匹配網路以及負載(例如,電漿容室(plasma chamber))。功率產生器產生由匹配網路或阻抗最佳化控制器或電路所接收的射頻功率訊號。匹配網路或阻抗最佳化控制器或電路將匹配網路的輸入阻抗(input impedance)匹配於功率產生器與匹配網路之間的傳送線路的特性阻抗。此阻抗匹配有助於最大化正向到匹配網路的功率(正向功率(forward power)),且最小化從匹配網路反射回功率產生器的功率(反向功率(reverse power))。當匹配網路的輸入阻抗匹配於傳送線路的特性阻抗,正向功率可最大化以及反向功率可最小化。
在典型的射頻功率產生器的配置中,使用感測器來決定施加到負載的輸出功率,而感測器是測量施加到負載的射頻訊號的正向及反射功率或電壓及電流。分析這兩組訊號中的任意一組以決定施加到負載的功率的參數。參數可包含例如電壓、電流、頻率及相位。此分析通常可決定用於調整射頻電源供應器輸出的功率數值,以便改變施加到負載的功率。
在射頻功率源或供應電場(supply field)中,通常有兩種方式來施加射頻訊號到負載。第一種較為傳統的方式是將連續波訊號(continuous wave signal)施加於負載。在連續波模式中,連續波訊號通常是由功率源連續輸出到負載的正弦波(sinusoidal wave)。在連續波的方式中,射頻訊號假定為正弦輸出,且正弦波的振幅及/或頻率可有所變化,以改變施加到負載的輸出功率。
第二種方式是將射頻訊號施加到負載,此方法涉及使射頻訊號產生脈衝,而不是對負載施加連續波訊號。在脈衝操作模式中,射頻正弦訊號(RF sinusoidal signal)由調變訊號(modulation signal)調變,以界定調變之正弦訊號的包絡(envelope)。在傳統的脈衝調變方法中,射頻正弦訊號通常是在一個恆定頻率及振幅輸出。遞送到負載的功率是透過改變調變訊號而變化,而不是改變正弦射頻訊號而變化。
在典型的射頻電源供應器的配置中,使用感測器來決定施加到負載的輸出功率,而感測器是測量施加到負載的射頻訊號的正向及反射功率或電壓及電流。在控制迴路(control loop)中分析這些訊號的任一組。此分析可決定用於調整射頻電源供應器輸出的功率數值,以便改變施加到負載的功率。在射頻功率遞送系統中,當負載是電漿容室,由於施加的功率部分是負載阻抗的函數,負載之電抗變化會產生施加到負載之對應變化功率。
在電漿系統中,功率通常是在兩種配置中的其中一種配置進行遞送。在第一種配置中,功率係電容性地耦合到電漿容室中。這樣的系統稱為電容耦合電漿系統(capacitively coupled plasma (CCP) systems)。在第二配置中,功率係電感性地耦合到電漿容室中。這樣的系統通常稱為電感耦合電漿系統(inductively coupled plasma (ICP) systems)。電漿遞送系統通常包含分別施加偏置功率(bias power)及施加到一個或複數個電極的源功率(source power)的偏置及源。源功率通常會在電漿容室內產生電漿,且偏置功率將電漿調諧為相對於偏置射頻電源供應器(bias RF power supply)的能量。根據各種設計考量,偏置(bias)及源(source)可共用相同的電極或可使用不同的電極。
當射頻功率遞送系統以電漿容室的形式驅動負載時,遞送到電漿容室的功率所產生的電場在容室內產生離子能量(ion energy)。離子能量的一個特徵測量是離子能量分佈函數(ion energy distribution function,IEDF)。離子能量分佈函數可與射頻波形(RF waveform)來進行控制。藉由改變與頻率及相位相關的多個射頻訊號,來產生控制將多個射頻功率訊號施加到負載上的系統的離子能量分佈函數的一種方法。多個射頻功率訊號之間的頻率被鎖定,且多個射頻訊號之間的相對相位也被鎖定。這樣的系統的實例可參照美國專利公告第7,602,127號、美國專利公告第8,110,991號、美國專利公告第8,395,322號,上述之專利申請案轉讓至本發明的受讓人,並引入作為本文的參考。
射頻電漿處理系統(RF plasma processing systems)包含用於電漿產生及控制的部件。這樣的部件稱為電漿容室或反應器(reactor)。在射頻電漿處理系統中使用的典型的電漿容室或反應器,諸如用於薄膜製程(thin-film manufacturing),使用雙頻系統(dual frequency system)。雙頻系統的一個頻率(源)通常係為高頻並控制電漿的產生,且雙頻系統的另一個頻率(偏置)通常是低頻並控制離子能量。雙頻系統的實例包含在上面參照之美國專利公告第7,602,127號、美國專利公告第8,110,991號以及美國專利公告第8,395,322號中提及之系統。上述專利中描述的雙頻系統需要閉迴路控制系統(closed-loop control system)以調整射頻電源供應器操作,來控制離子密度及其對應之離子能量分佈函數。
以非限制性實例的方式,反應離子蝕刻(reactive-ion etching,RIE)是在微製程中使用的蝕刻技術。反應離子蝕刻通常以乾蝕刻為特徵。反應離子蝕刻係使用化學反應電漿來去除沉積在晶片上的材料。電漿是在低壓(真空)下由電磁場產生。來自電漿的高能離子轟擊晶片的表面並與其反應以影響蝕刻過程。在反應離子蝕刻系統的一個實例中,高頻源射頻功率產生器(例如13 MHz - 100 MHz)產生電漿,且較低的頻率偏置射頻產生器(100 kHz - 13 MHz)可將正離子從電漿加速到基板表面,以控制離子能量及蝕刻各向異性(etch anisotropy)。在本實例的雙頻驅動系統中,低頻偏置源將功率及負載阻抗的波動引入源射頻產生器。
響應引入到源射頻產生器的功率及負載阻抗中的波動的一種方法係利用多個源及偏置產生器來改善對電漿的控制。在這樣的配置下,電漿係由一個通常帶中性電荷的塊狀區域及一個在真空容室與基板的表面附近震盪的鞘層區域組成。鞘層的厚度決定了電漿電容的很大一部分,受低頻偏置電源供應器的影響最大。高頻源產生器會受到鞘層電容變化的不利影響,從而導致較大的阻抗及反射功率波動。這些波動通常過快,以致於目前的感測器及度量衡系統(metrology systems)無法測量。
由於偏置引起的電容波動,當反射功率很高時,鮮少或沒有射頻源功率遞送到電漿。習知技術藉由增加源射頻產生器的功率位準來解決此限制。這樣的響應會帶來很大的控制複雜性以及額外的資金及運營成本。例如,當射頻源以增加的功率工作時,增加的電應力(electrical stresses)及提供更高功率所需的零件數量增加,會導致射頻產生器的可靠性降低。此外,這種方法會阻礙製程的可靠性,因為製程的再現性及容室匹配會因為無法可靠控制參數,諸如容室射頻寄生阻抗及射頻放大器部件的公差而受到不利影響。
存在多種方式來控制電漿容室以產生電漿。例如,驅動射頻訊號的相位及頻率可用於控制電漿產生。對於射頻驅動電漿源(RF driven plasma sources),影響電漿鞘層動態(plasma sheath dynamics)及對應之離子能量的週期波形一般是已知的,週期波形的頻率及相關的相位是相互作用的。另一方式則涉及雙頻操作。亦即,兩個射頻頻率源(RF frequency sources)被用於為電漿容室供電,以提供離子及電子密度實質上的獨立控制。
另一種方式利用寬帶(wideband)射頻功率源來驅動電漿容室,然而此方式包含一定的挑戰。第一個挑戰是將功率耦合到電極。第二個挑戰是產生之波形到所期望之離子能量分佈函數之實際鞘層電壓(actual sheath voltage)的轉移函數(transfer function)必須針對寬處理空間(wide-process space)來制定,以支撐材料的表面交互作用。又另一種方式中,在電感耦合電漿(inductively coupled plasma)中,施加在源電極(source electrode)上的控制功率(controlling power)控制電漿密度,同時控制施加在偏置電極(bias electrode)上的功率控制離子能量分佈函數以提供蝕刻速率的控制。藉由使用源電極及偏置電極的控制,蝕刻速率可經由離子密度及能量進行控制。
第1圖係描繪一個射頻產生器或電源供應系統10。電源供應系統10係包含一對射頻(RF)產生器或電源供應器12a、12b、匹配網路18a、18b及負載,諸如非線性負載或電漿容室32。在各種實施例中,源射頻產生器12a被稱為源射頻產生器或電源供應器,且匹配網路18a被稱為源匹配網路。同樣在各種實施例中,射頻產生器12b被稱為偏置射頻產生器或電源供應器,且匹配網路18b被稱為偏置匹配網路。
偏置射頻產生器12b係產生輸入到源射頻產生器12a的控制訊號30或30'。如將更詳細地解釋,控制訊號30或30'代表電源供應器12a的輸入訊號,其指示偏置射頻產生器12b的一個或多個工作特性或參數。同步偵測器34感從匹配網路18b輸出到負載32的射頻訊號,並將同步或觸發訊號30輸出到電源供應器12a。在各種實施例中,可從電源12b向電源供應器12a輸出同步或觸發訊號30’,而非觸發訊號30。觸發或同步訊號30、30'之間的差異是匹配網路18b的影響,其可改變到匹配網路18b的輸入及輸出訊號之間的相位。訊號30、30'包含關於偏置射頻產生器12b的工作訊息,此訊息能做出預測響應以解決由偏置產生器12b引起的電漿容室32的阻抗的週期性波動。當控制訊號30或30'不存在時,射頻產生器12a、12b可自主工作。
射頻產生器12a、12b包含相應的射頻功率源或放大器14a、14b、射頻感測器16a、16b及處理器、控制器或控制模組20a、20b。射頻功率源14a、14b產生輸出到各個感測器16a、16b的相應的射頻功率訊號22a、22b。感測器16a、16b接收射頻功率源14a、14b的輸出,並產生相應的射頻功率訊號或射頻功率訊號及。感測器16a、16b還輸出根據從負載32感測到的各種參數而變化的訊號。雖然在相應的射頻產生器12a、12b中示出了感測器16a、16b,射頻產生器16a、16b可位於射頻功率產生器12a、12b的外部。這樣的外部感測會發生在射頻產生器的輸出處,或位於射頻產生器與電漿容室之間的阻抗匹配裝置的輸入處,或位於阻抗匹配裝置(包含阻抗匹配裝置的內部)與電漿容室的輸出之間。
感測器16a、16b檢測電漿容室32的工作參數並輸出訊號X及Y,感測器16a、16b可包含電壓、電流及/或方向耦合感測器。感測器16a、16b可檢測(i)電壓V及電流I及/或(ii)從相應的功率放大器14a、14b及/或射頻產生器12a、12b及12f的正向功率輸出,以及從相應的匹配網路18a、18b或連接到相應的感測器16a、16b的負載32接收的反向或反射功率。電壓V、電流I、正向功率及反向功率可以是與相應的功率源14a及14b相關的縮放及/或過濾的實際電壓、電流、正向功率及反向功率的版本。感測器16a、16b可以是類比及/或數位感測器。在數位實施方式中,感測器16a、16b可包含具有對應取樣率的類比轉數位(A/D)轉換器及訊號取樣部件。訊號X及Y可代表電壓V及電流I或正向(或源)功率及反向(或反射)功率的任一個。
感測器16a、16b產生由相應的控制器或功率控制模組20a、20b接收的感測器訊號X、Y。功率控制模組20a、20b係處理相應的X、Y訊號24a、26a及24b、26b,且產生一個或複數個反饋控制訊號28a、28b到相應的功率源14a、14b。功率源14a、14b基於接收到的反饋控制訊號來調整射頻功率訊號22a、22b。功率控制模組20a、20b可至少包含比例積分微分(proportional integral derivative,PID)控制器或其子集(subsets)及/或直接數位合成(direct digital synthesis,DDS)部件及/或如下所述之與模組相關的各種任何的部件。在各種實施例中,功率控制模組20a、20b是比例積分微分控制器或其子集,且可包含功能、處理、處理器或子模組(submodules)。反饋控制訊號28a、28b可為驅動訊號,且可包含直流偏移(DC offset)或導軌電壓(rail voltage)、電壓或電流振幅(current magnitude)、頻率及相位。在各種實施例中,反饋控制訊號28a、28b可用作為一個或多個控制迴路的輸入。在各種實施例中,多個控制迴路可包含用於射頻驅動及用於導軌電壓的比例積分微分控制迴路。在各種實施例中,反饋控制訊號28a、28b可在多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output ,MIMO)控制方案中使用。多輸入多輸出控制方案的一個例子可參考2018年5月9日提交的美國申請第15/974,947號,標題為脈衝雙向射頻源/負載(Pulsed Bidirectional Radio Frequency Source/Load)的美國申請案,上述之專利申請案轉讓至本發明的受讓人,並引入作為本申請的參考。
在各種實施例中,電源供應系統10可包含控制器20'。控制器20'可設置於射頻產生器12a、12b中的一個或兩個的外部,且可被稱為外部或共用控制器20'。在各種實施例中,控制器20'可實現關於控制器20a、20b中的一個或兩個的本文中描述的一個或複數個功能、過程或演算法。因此,控制器20'經由一對相應的鏈結31、33與相應的射頻產生器12a、12b通訊,使得能夠在控制器20'與射頻產生器12a、12b之間適當地進行數據及控制訊號的交換。對於各種實施例,控制器20a、20b、20'可與射頻產生器12a、12b一起協同提供分析及控制。在各種其它實施例中,控制器20'可提供對射頻產生器12a、12b的控制,省去了相應的局部控制器20a、20b。
在各種實施例中,射頻功率源14a、感測器16a、控制器20a及匹配網路18a可稱為源射頻功率源14a、源感測器16a、源控制器20a及源匹配網路18a。同樣地,在各種實施例中,射頻功率源14b、感測器16b、控制器20b及匹配網路18b可稱為偏置射頻功率源14b、偏置感測器16b、偏置控制器20b及偏置匹配網路18b。在各種實施例中,如上所述,用語「源」係指產生電漿的射頻產生器,以及用語「偏置」係指調諧相對於偏置射頻電源供應器的電漿離子能量分佈函數的射頻產生器。在各種實施例中,源及偏置射頻電源供應器是在不同的頻率下操作。在各種實施例中,源射頻電源供應器的操作頻率高於偏置射頻電源供應器。
在各種實施例中,源控制器20a係調整射頻訊號的頻率,以補償由於將射頻訊號施加到電漿容室32所產生的阻抗波動。在各種實施例中,射頻訊號的頻率係低於射頻訊號的頻率。較低的頻率在電漿容室32中係引起週期性阻抗的波動,其表現為反射交互調變失真(intermodulation distortion,IMD)。在各種實施例中,且如將在本文中更詳細地描述的,相對於射頻訊號,即偏置訊號,調整射頻訊號施加的時序,即源訊號,能夠在射頻訊號的預定期望的部分增加遞送的功率。如本文將進一步描述的,調整射頻訊號的功率輸出可包含將的功率遞送相對於進行同步、在射頻訊號的預定部分增加功率、在偏置射頻訊號的預定部分減少或切斷源射頻訊號的功率,或其組合。在各種實施例中,使用射頻訊號及的週期特性,可將頻率偏移或跳頻加入射頻訊號以補償由射頻訊號引入的預期阻抗波動。功率時序、功率振幅及頻率偏移可預先決定並儲存在一個或多個查找表中,或可以動態地決定。
第2圖到第6圖係繪示當以傳統方式進行控制時的第1圖的操作。例如,在傳統的控制方法中,第1圖可省略同步偵測器34,並省略觸發或同步訊號30、30'。在各種習知的控制方法中,電源供應器12a、12b通常獨立操作,並向負載32輸出相應的射頻訊號及。
第2圖係繪示諸如電源供應器12b的偏置射頻電源供應器、諸如電源供應器12a的源射頻電源供應器以及經由源電源供應器12a遞送到負載32的功率的電壓與時間的波形。從第2圖中可看出,波形50係表示從施加到負載32的偏置電源供應器12b的輸出。在各種實施例中,波形50係表示由匹配網路18b輸出並施加到負載32的波形。亦即,匹配網路18b會影響輸入到匹配網路18b的射頻訊號的波形形狀。
第2圖更描繪相應的正向電壓波形Vf 52及反向電壓波形Vr
54。關於正向電壓波形52及反向電壓波形54,由於源射頻電源供應器12a以明顯高於偏置射頻電源供應器12b的頻率工作,所以電壓波形52、54以包絡的形式出現,因為第2圖的波形的X軸的所選時間尺度為X軸的波形。波形58係表示由源射頻電源供應器12a向負載32遞送的功率,該功率是Vf
及Vr
的施加所產生的淨功率。其中兩個在第2圖中示出的矩形框56係表示波形58的峰值遞送功率PDEL
的區段。可以看出,最大功率遞送PDEL
出現在矩形框56內。因此,矩形框56表示最大的源功率在第2圖的偏置波50的零交叉(zero-crossings)附近遞送。
第2圖的波形是用於蝕刻三維NAND/記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)或類似結構的高長寬比(high aspect ratio,HAR)特徵的典型電容式放電系統的例示性波形。第2圖的波形係表示窄頻功率偵測器的系統,該系統濾出反射的交互調變失真的乘積。源放大器通常經由頻率及匹配網路電容進行調諧,以實現最佳平均阻抗,而無需考慮電漿阻抗的動態行為。這樣的窄帶偵測器的實例可參照美國專利公告第6,707,255號,上述之專利申請案轉讓至本發明的受讓人,並引入作為本申請的參考。
第3圖的波形60係表示習知標準調諧的反射功率頻譜。第3圖的波形60係代表反射功率與源射頻產生器12a的頻率的曲線圖,且包含數個表示交互調變失真的峰值62。然而,在使用窄頻功率偵測器的習知調諧中,交互調變失真會被過濾掉,因為它不在窄帶偵測器的頻寬範圍內,因此匹配網路或頻率調諧控制器無法識別交互調變失真。在第2圖中,在中心頻率(60 mHz)的反射功率的振幅相對較低,如峰值64所示,因為產生器的匹配網路控制器及頻率調諧控制器僅在根本上優化了功率遞送。亦即,習知的窄帶偵測器的系統可遮罩反射功率的存在。
第4圖係表示使用寬帶偵測器測得的第2圖系統中的源產生器負載阻抗的史密斯圖。第4圖中的曲線68係表示在源射頻產生器12a的輸出測得的阻抗,例如當源射頻產生器12a在60mHz工作時,而偏置射頻產生器12b在400kHz工作時。曲線68是在2.5微秒的一個週期內看到的週期性阻抗。另一方面,第5圖係表示利用窄帶偵測器濾除交互調變失真時在射頻產生器12a的源測得的阻抗。可以看出,所測得的阻抗作為一個單點70出現在第5圖的史密斯圖的中心位置。
第6圖係傳達與第2圖中類似的訊息,但顯示了代表正向源功率PFWD
80、反向源功率PREV
82及偏置電壓VBIAS
84的波形。如矩形框86所示,正向功率波形80在矩形框86中為最大的情況下,遞送的功率最大;反向功率PREV
在矩形框86中的波形82最小。參照波形84,因此在使用PFWD
的偏置電壓波形VBIAS
的零交叉出現的最大遞送功率是最大值,而PREV
是最小值。
有鑑於前述觀察,期望可最大化由源遞送的功率並最小化反射到源的功率。因此,在考慮高速電漿動力學時(亦即,無法輕易測得的電漿動力學),選擇性地調諧源射頻遞送系統以在偏置射頻訊號的特定部分期間遞送功率是有益的。射頻功率源主要用於向電子傳遞能量,進而將原料氣(feed gas)分解成自由基(radicals)及離子的混合物。離子由於是帶電粒子,因此可藉由較低的頻率偏置電壓進行加速,以影響在基板表面的物理及化學變化。因此,可期望在偏置電壓高度為負時遞送高源功率並在其它時間降低源功率。
第7圖係繪示第1圖的展開方塊圖,其中控制器20a包含振幅控制部36及頻率控制部38。振幅控制部36係包含回放模組40、功率調整模組42及更新模組44。頻率控制部38係包含回放模組46、頻率偏移模組48及更新模組49。每個模組40、42、44或46、48、49可被集體或單獨地實現為一個過程、處理器、模組或子模組。此外,每個模組40、42、44或46、48、49可被實現為下文結合用語模組所描述的各種部件中的任何一個。回放模組40、46係監控觸發事件或訊號,以將相應的功率、功率調整或頻率偏移同步到射頻訊號。一旦回放模組40、46偵測到觸發事件或訊號,回放模組40、46則分別開始將相應的功率及頻率偏移增加到射頻訊號。回放模組40、46係與相應的功率調整模組42及頻率偏移模組48協作。功率調整模組42及頻率偏移模組48將相應的功率及頻率調整提供到相應的更新模組44、49,其將相應的功率調整及頻率偏移協作到射頻訊號。
在各種實施例中,功率調整模組42及頻率偏移模組48可實現為相應的查找表。相應的功率調整(時序及振幅)及頻率調整(偏移或跳頻)係根據例如相對於觸發事件或訊號的時序或同步來決定。有鑑於偏置射頻訊號的週期特性以及響應於將射頻訊號施加於負載32而發生的預期週期性阻抗波動,可決定射頻訊號的調整或偏移的查找表。增加到射頻訊號的功率調整或頻率偏移或跳頻產生以與由射頻產生器12b引入的負載32的動態影響一致,且其中一個或兩個透過射頻源產生器12a解碼的選擇性及協調的功率來改善負載32的工作效率並至少部分地消除了偏置射頻干擾,從而減少阻抗波動。在各種實施例中,查找表可藉由實驗來靜態地決定,或可藉由諸如更新模組44、49的更新過程來自動地調整。在各種其它實施例中,可以動態地決定功率調整及頻率調整。
第8圖係繪示在源產生器12a關於偏置產生器12b的操作而被控制的情況下的類似於第2圖的波形。可以看到並將相對於第8圖到第12圖更詳細地解釋,可由相對於偏置射頻產生器12b的源射頻產生器12a施加的功率、振幅或兩者的同步或時序來控制功率遞送。在第8圖中,波形100係表示施加到負載32的偏置電壓VBIAS
。波形100的形狀類似於第2圖的波形50。波形102及104分別代表正向源電壓Vf
及反向源電壓Vr
。透過比較,第2圖及第8圖的正向源電壓Vf
及反向源電壓Vr
以相同的頻率工作。然而,如分段110所示,調整源匹配以使得相對於偏置電壓VBIAS
波形100將反射電壓104最小化,從而產生波形106所示的增加的遞送功率PDEL
。矩形框或區域108係表示遞送到負載32的最大源功率PDEL
。如矩形框108所示,最大遞送功率PDEL
在VBIAS
100的負半週期間發生,如分段110所示。
第9圖係繪示關於頻率繪製的反射功率頻譜曲線圖。波形120係包含多個峰值,包含表示交互調變失真的峰值122。第9圖還包含在近似60MHz處的峰值124,其是源電源供應器12a的頻率。透過與第3圖進行比較,在第3圖中,沒有峰值出現在60mHz處,例如第3圖中的峰值64。根據習知方法的源遞送系統係試圖將在60MHz中心頻率處的反射功率最小化,且因此,將無法使偏置波形的負峰值110(第8圖)處的功率最大化。藉由使阻抗偵測器上的源功率的施加與偏置波形VBIAS
同步,可調整源匹配設定及源頻率,以在偏置波形的期望時間區域110中將遞送的源功率最大化。因此,藉由將源電壓波形與偏置波形同步,可在相對於偏置波形的任意位置處獲得峰值功率。可使用附加控件來控制電漿屬性,以改善蝕刻速率、選擇性等。其一實施例係於偏置的負峰值處控制最大功率遞送。各種其它實施例係包含使正峰值附近或任何其它期望位置附近的功率遞送最大化,包含改變區域108的寬度。
根據第9圖,在偵測到的訊號中的交互調變失真的存在可促使對總反射功率的更完整評估。因此,可使用寬帶偵測器來實現感測器16a、16b,從而能夠進行交互調變失真產品的偵測。寬帶偵測器訊號的處理可參照2018年1月21日提交的美國專利申請號第15/876,189號,名稱為「Adaptive Counter Measure Control Thwarting IMD Jamming Impairments for RF Plasma Systems」的申請案來完成,上述之專利申請案轉讓至本發明的受讓人,並引入作為本申請的參考。
第10圖及第11圖係繪示在源射頻產生器12a的相應的寬帶偵測器阻抗及窄帶偵測器阻抗的史密斯圖。從第10圖可看出,第4圖中的曲線68已旋轉至如第10圖中的曲線130所示。此旋轉係表示曲線130的所選部分在史密斯圖的中心附近的最小阻抗。第10圖的曲線130的旋轉及位置係提供VBIAS
及Vf
應被施加的位置導引,亦即,於何處發生改善的阻抗匹配。曲線130在史密斯圖中心附近的部分係對應於VBIAS
的負半週期。第11圖係繪示以窄帶偵測器偵測到的阻抗132。因此,實現關於第8圖描述的控制方法係將針對窄帶偵測器阻抗的第5圖的曲線70移動到第11圖的單點132。
第12圖係繪示類似於第6圖的視圖。在第12圖中,波形140係表示由射頻產生器12b輸出的偏置電壓VBIAS
。波形142係表示由源射頻產生器12a輸出的正向功率PFWD
,且波形144係表示在射頻源產生器12a的反向功率。矩形框146係表示對於VBIAS
的負半週期,係遞送最大正向功率,如波形142所示,且最小反向功率發生在矩形框146內,如波形144所示。
第13圖到第16圖係指示相對於射頻偏置產生器12b來控制射頻源產生器12a的另一種方法。在第13到第16圖的方法中,源射頻產生器12a可在遮沒或振幅調變模式下操作,其中在偏置電壓VBIAS
的不同部分期間施加不同的源極電壓Vf
。第13圖係描繪電壓VBIAS
150、源正向電壓Vf
152、源反向電壓Vr
154及遞送功率VPDEL
156。在第13圖中,矩形框158係表示預定區域,諸如VBIAS
150的負半週期,在此期間,射頻源產生器12a被啟動以輸出電壓Vf
。第13圖係繪示兩個這樣的半週期,在此期間,源射頻產生器12a被啟動以輸出正向電壓Vf
。源正向電壓Vf
與VBIAS
同步,從而減少矩形框158內的反向電壓Vr
。在偏置電壓VBIAS
的預定部分以外的期間內,例如VBIAS
的半週期,諸如部分152a、152b、152c所示,源正向電壓Vf
被減少或截止(遮沒),從而降低在對應區域VBIAS
週期上施加的源功率。雖然在部分152a、152b、152c期間的正向電壓Vf
顯示為關閉,除了完整的開啟或關閉方法外,還可使用其它調變包絡。這樣的調變包絡可包含梯狀(trapezoidal)、高斯(Gaussian)及正弦(sinusoidal)。關於部分152a、152b、152c期間的反向電壓Vr
154,可以看出明顯的功率降低的一個效益。可以看出,在此期間,反向電壓Vr
為最小。反向電壓的最小化除了可減少設施電源及冷卻負載外,還可減低源產生器上的應力,同時在最大源功率有利於薄膜處理的期間內維持處理功率。
第14圖係繪示從源射頻電源供應器12a的功率方面的第13圖的表示圖。如第14圖所示,VBIAS
波形160係表示施加到負載32的偏置電壓。正向功率波形PFWD
162係表示由源射頻電源供應器12a施加到負載32的正向功率,且源反向功率PREV
波形164係表示在源射頻電源供應器12a處偵測到的反向功率。可以看出,在VBIAS
160的負路徑週期期間,正向功率PFWD
被最大化且反向功率PREV
被最小化。
在各種實施例中,除了同步及功率控制之外,可動態地調整射頻源產生器12a與負載32之間的阻抗匹配,以減少偏置波形過渡期間的反射功率。這樣的動態匹配可藉由改變源產生器的頻率來實現,諸如藉由使用自動頻率調諧或改變匹配網路18a中的電抗。
第15及16圖係繪示系統的波形,其中使用功率同步、功率調變及頻率調諧來操作源射頻產生器12a及偏置射頻產生器12b。在第15圖中,波形170係表示施加到負載32的偏置電壓VBIAS
。波形172係表示施加到負載32的源正向電壓Vf
,且波形174係表示從負載32返回到源射頻產生器12a的反射電壓Vr
。關於VBIAS
波形的預定部分控制源正向電壓Vf
,諸如偏置電壓VBIAS
的負半波。波形172還表示源正向電壓Vf
的功率調變,諸如上述在正向電壓波形Vf
172的部分172a、172b及172c期間的遮沒。波形174係表示當控制關於上述偏置射頻產生器的源射頻產生器時的源反向電壓Vr
。遞送的電壓VPDEL
波形178係表示遞送到負載32的電壓。
第15圖還繪示調變從源射頻產生器12a輸出的Vf
波形的調變訊號Vfmod
176。調變訊號Vfmod
176係將頻率偏移或跳頻引入源射頻產生器12a的輸出,其中頻率偏移會影響頻率調諧以改善阻抗匹配。如VPDEL
178所示,調變訊號Vfmod
176的施加的一個效益係為改善的遞送電壓。參照第13圖的電壓波形VPDEL
156,可以看出在第15圖中獲得更高的、持續的VPDEL
178。可參照於2018年4月17日發表的美國專利第9,947,514號中找到關於施加頻率偏移的進一步討論,上述之專利申請案轉讓至本發明的受讓人,並引入作為本申請的參考。
第16圖係繪示從遞送的功率方面描述的第15圖的表示圖。第16圖係包含偏置電壓波形VBIAS
180、源正向功率PFWD
波形182及源反向功率PREV
184。如第16圖所示,反向功率波形PREV
184係為最小化,而正向功率PFWD
182在偏置電壓波形VBIAS
180的負部分期間係為最大化。
第17圖係繪示類似於第7圖的方塊圖,且第1圖及第7圖中使用的相同參考符號將用於描述第17圖中的相似部件。這樣類似的部件將不在本文描述。第17圖係包含可變致動器或電抗35,其可實現為可變電容或可變電感。匹配網路18a的可變電抗35可由源射頻產生器12a的控制器20a產生的控制訊號37改變。
儘管第15圖及第16圖描述了頻率偏移或跳頻方法,其中將頻率偏移增加到源正向電壓Vf
,在各種實施例中,藉由根據控制器20a產生的控制訊號37調整匹配網路18a的可變電抗35,可實現動態調諧。因此,在各種實施例中,控制器20a係產生命令訊號37以調整匹配網路18a的可變致動器或電抗元件35,而非產生用於自動頻率調諧的頻率偏移或跳頻。因此,可藉由動態地調整匹配網路18a的可變電抗35來獲得關於第15圖及第16圖描述的自動頻率調諧所提供的類似的結果。
第18圖係表示控制模組200。控制模組200係整合第1圖、第7圖及第17圖的各種部件。控制模組200可包含振幅控制模組202、頻率控制模組204及阻抗匹配模組206。振幅控制模組202可包含子模組,其包含回放模組208、振幅調整模組210及振幅更新模組212。頻率控制模組204可包含子模組,其包含回放模組218、頻率調整模組220及頻率更新模組222。在各種實施例中,控制模組200係包含一個或複數個執行與模組202、204、206、208、210、212、218、220及222相關的代碼的處理器。關於第19圖到第20圖的方法,下文將描述模組202、204、206、208、210、212、218、220及222的操作。
對於第1圖、第7圖及第17圖的控制器20a的進一步界定的結構,參見下文提供的第19圖到第20圖的方法及下文提供的用語「模組」的界定。本文揭露的系統可使用多種方法來操作,其實例控制系統方法在第19圖到第20圖中繪示出。雖然針對第1圖、第7圖及第17圖的實施方式來主要描述以下操作,但可容易地變更此操作以應用於本發明的其它實施方式。此操作可迭代地執行(iteratively performed)。雖然以下操作被顯示並主要描述為依序執行,可執行一個或多個以下操作,同時執行一個或多個其它操作。
第19圖係繪示本發明中描述的射頻源產生器或控制方法230的流程圖。控制從區塊232開始,其中係初始化各種參數。控制進行到區塊234,其監控來自第一電源供應器或射頻產生器的觸發事件,諸如偏置產生器輸出訊號或VBIAS
。如本文將更詳細描述的,觸發事件可為允許對第二電源供應器或射頻產生器的電性參數進行適當調整的任何事件,諸如射頻產生器12a輸出的源射頻訊號。區塊234繼續監控觸發事件是否已經發生並返回到等待狀態,直到這樣的事件發生為止。在偵測到觸發事件時,控制進行到區塊236,其基於觸發事件來調整第二射頻產生器的輸出。在區塊236中,控制進行到區塊238,其決定第一電源供應器的輸出的至少一個特性。作為非限制性實例,經由感測器測得或由控制模組輸出,這樣的特性可為峰值偵測、零交叉偵測、相位偵測、峰值功率偵測、最小功率偵測或其它。控制從區塊238進行到區塊240、242及244中的一個或多個。
在區塊240處,控制器係基於第一電源供應器的輸出的一個或多個特性來同步第二電源供應器的輸出功率。同步可包含例如當第一電源供應器的輸出時,啟動第二電源供應器的射頻輸出。在各種實施例中,透過非限制性實例,同步可關於第一電源供應器的輸出的預定部分發生,諸如第一射頻電源供應器的負半波。然而,在各種實施例中,同步可針對第一射頻電源供應器波形的其它預定部分。
在區塊242,控制輸出功率位準(振幅)。在各種配置中,第二射頻產生器或電源供應器的功率輸出由第18圖的振幅控制模組202控制。這樣的功率控制可包含將源射頻輸出調變為源射頻輸出的較低位準或遮沒。在其它實施例中,作為非限制性實例,控制輸出功率到第二電源供應器的步驟可包含根據第一電源供應器的射頻波形的預定部分來增加輸出功率(振幅)的步驟。
區塊244係由阻抗匹配模組206實現,且藉由使用頻率偏移或跳頻或控制匹配網路18a中的致動器或可變電抗35之一來調整第二電源供應器與負載之間的阻抗匹配,以上均對二者進行了描述。在各種實施例中,當施加頻率偏移或跳頻時,可經由第18圖的頻率控制模組204來實現區塊244。在各種其它實施例中,當實現匹配控制時,可在阻抗匹配模組206中實現區塊244。
在各種實施例中,區塊240係經由第18圖的振幅控制模組202來實現。然而,在各種實施例中,區塊240、242及244中的任何一個的功能可被分離到振幅控制模組202、頻率控制模組204或阻抗匹配模組206中的特定一個中。在各種其它實施例中,區塊240、242及244的實現可在振幅控制模組202、頻率控制模組204及阻抗匹配模組206之間共享。
第20圖係繪示用於控制射頻源模組12a的所選操作參數的各種實施例的展開方塊圖,其中這些參數可包含但不限於頻率、功率(振幅)、相位、頻率偏移/跳頻或可變電抗控制。電性參數控制方法250的流程圖在區塊252處啟動。
一旦開始回放,控制就進行到區塊254。在區塊254處,相對於觸發事件,施加電性參數調整。在各種實施例中,根據參考事件的預期阻抗波動來決定調整,諸如對從偏置射頻產生器12b輸出的射頻訊號進行排序。一旦接收到觸發訊號,就在區塊256開始回放。控制接著進行到區塊258,其決定對電氣控制參數的調整。一旦決定電氣控制參數調整(通常與觸發事件有關),控制即進行到區塊260,該區塊將調整施加到從射頻產生器12a輸出的射頻訊號。控制進行到區塊262,判斷回放序列是否完成。亦即,在決策區塊262,若完成回放序列,控制將進行到監控下一個觸發事件,諸如在第19圖的決策區塊234,此處係繼續進行監控觸發事件。若未完成回放序列,控制進行到區塊258,此處係決定電性參數調整。
在第20圖中還示出用於更新區塊258的電性參數調整的區塊270。區塊270可由控制器20a的相應的更新模組44、49來實現。在區塊270中,控制在區塊272開始,此區塊決定是否偵測到或以其它方式決定電氣特性,諸如在相對於例如觸發事件處的所選相位的阻抗、正向功率或電壓,或反向功率或電壓或相位。控制進行到決策區塊274,此區塊決定電氣特性是否可接受。亦即,在決策區塊274,將測得的特性與閾值進行比較,以決定電氣特性是否可接受或對於給定的參數調整而言是否在閾值內。若電氣特性是可接受的,則控制返回到區塊272。若電氣特性超出預定範圍或閾值,控制進行到區塊276,此區塊在所選相位更新電性參數調整以提高電氣特性的值。一旦決定在所選相位的電性參數調整,控制則進行到區塊278,此區塊繼續將更新的頻率偏移插入決定頻率偏移的區塊258。
在各種實施例中,諸如關於區塊254所討論的觸發事件旨在使源射頻產生器12a與偏置射頻產生器12b同步,以便可相對於偏置射頻訊號適當地施加電性參數調整,從而實現電氣特性的期望變化。藉由使用控制訊號30、30’、31或33在射頻產生器12a、12b之間進行同步,這些控制訊號可提供同步脈衝或可複製從射頻產生器12b輸出的射頻訊號。在各種其它實施例中,可與射頻產生器12b進行同步,無需直接連接,諸如控制訊號30或射頻產生器12a、12b之間的其它直接連接。
藉由分析測得的特性及對於指示測得的特性的訊號的鎖相,可獲得不直接連接的同步。例如,藉由分析從感測器16a輸出的訊號及,可產生指示測得的特性的訊號。這個訊號可提供適當的觸發事件。可藉由對阻抗波動執行快速傅立葉轉換(Fast Fourier transform,FFT),可得到表示阻抗波動的訊號。在此配置中,源射頻產生器12a可有效地作為一個獨立的單元工作,而不連接到偏置射頻產生器12b。
在上述各種實施例中描述的觸發事件通常與觸發事件的週期性有關。例如,根據從射頻產生器12b輸出的射頻訊號,偏置射頻產生器12b係可週期性地重複接收控制訊號且輸出控制訊號30、30'。類似地,上文討論的表示阻抗波動的訊號也可具有週期性。其它觸發事件不必是週期性的。在各種實施例中,觸發事件可為非週期性的異步事件,例如在電漿容室32內偵測到的電弧(arc)。在各種其它實施例中,觸發事件可與源射頻產生器12a的控制迴路時間相關,其稱為功率控制迴路。當觸發事件與源射頻產生器12a的功率控制迴路相關時,通常比射頻產生器12a脈衝的數位控制迴路還慢的訊號可提供觸發事件。
在各種實施例中,決定參數調整的調整模組42、48及對應的區塊258可在查找表中實現。可藉由獲得與測得的特性有關的經驗數據(empirical data)來靜態地決定查找表,測得的特性係相對於從射頻產生器12b輸出並施加到負載32的偏置射頻訊號。當靜態地決定查找表時,第20圖的流程圖720將不適用。在各種實施例中,如關於區塊270所描述的,可動態地決定查找表。動態地更新電性參數調整的一個實例係包含自動頻率調諧,以決定頻率偏移的特定部分或區間(bin)。可對該區間的反射功率進行檢查,諸如使用感測器16a,並進行校正。此校正為所選區間提供頻率偏移。
在各種實施例中,可相對於由偏置射頻產生器12b輸出的射頻訊號以相等的增量施加電性參數調整,從而在電性參數調整的範圍內提供一致的解析度。在各種其它實施例中,電性參數調整的解析度可變化。亦即,電性參數調整可在時間上進行可變的間隔,以便在偏置射頻輸出訊號的給定持續時間內可施加更多的偏移,且對於偏置射頻輸出訊號的不同部分,在相同的持續時間內可施加更少的偏移。因此,本文中的基於狀態的方法(state-based approach)可在必要時提高電性參數調整的解析度,諸如當電氣特性在給定期間內更加不穩定並在適當的情況下降低電性參數調整的解析度時,諸如在給定期間內測得的電氣特性更穩定的位置。基於狀態的方法可藉由適當地減少計算或處理的費用來提供更有效的實施方式。在各種實施例中,每個偏移的大小可有所變化。
在各種實施例中,利用數位域(digital domain)中的頻率調變係提供電性參數調整。在數位域中,直接數位合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)可實現頻率偏移或跳頻。在各種其它實施例中,可使用各種電路引入頻率偏移或跳頻。這樣的電路可包含壓控振盪器(voltage-controlled oscillator,VCO),以將頻率偏移增加到從射頻產生器12a輸出的射頻訊號上。
在各種其它實施例中,射頻產生器12a內的反饋控制迴路可提供用於施加偏移頻率的訊息且可動態地施加頻率,而無需參考預定的偏移量。為了實現這樣的系統,可利用現有的頻率調諧方法,諸如基於伺服的頻率調諧或動態頻率阻抗訊息。此阻抗訊息可預期地用於調整頻率偏移,以對應地減少阻抗波動。
可關於每個各種實施例的耗散來討論上述各種實施例。而耗散又隨反射功率或反向功率PREV
的變化而變化。藉由將反射功率最小化,可減少電源供應器部件上的應力。反射功率又與平均反射率相關。因此,下表係表示每個實施例的反射率,包含習知的調諧方法。
調諧方法 | 平均反射率 |
習知方法 | 0.54 |
調諧到VBIAS 波形的預定部分(例如負半週期) | 0.64 |
功率調變(諸如遮沒) | 0.30 |
頻率偏移/跳頻 | 0.04 |
從上文可看出,功率調變即頻率偏移方法對於降低反射功率的標準方法提供了相對的改善。比起現有技術方法,調諧到偏置波形的預定部分不會減少反射功率,但可提供額外的致動器來控制電漿行為。
以上描述僅是說明性的,並非意指限制本發明、其應用或使用。本發明的廣泛教示可以各種形式來實施。因此,儘管本發明包含特定實例,但是本發明的真實範圍應不如此限制,因為關於研究所附圖式、說明書及所附申請專利範圍的其它修改將變得顯而易見。應理解方法內的一個或多個步驟能以不同的順序(或同時)執行,而不改變本發明的原理。進一步,儘管以上將每一個實施例描述為具有某些特徵,但是關於本發明的任何實施例描述的那些特徵中的任何一個或多個,可以在任何其它實施例的特徵中實現及/或與其組合, 即使沒有明確描述該組合。換言之,所描述的實施例不是相互排斥的,並且一個或多個實施例彼此的排列仍然在本發明的範圍內。
元件之間的空間及功能關係(例如在模組、電路元件、半導體層等之間)使用各種的用語來描述,包含「連接」、「接合」、「耦合」、「相鄰」、「旁邊」、「在...之上」、「上方」、「下方」以及「設置」。除非明確描述為「直接」,當在以上揭露中描述在第一元件及第二元件之間的關係時,該關係可以是直接關係,其中第一元件及第二元件之間不存在其它中間元件,但也可以是間接關係,其中在第一元件及第二元件之間存在(任一的空間或功能上)一個或多個中間元件。如本文中所使用,片語「A、B及C中的至少一個」應被解釋為表示「A OR B OR C」邏輯,其使用非排他性邏輯「OR」,並且不應被解釋為表示「A中的至少一個、B中的至少一個、以及C中的至少一個」。
在圖中,如箭頭所示,箭頭的方向通常說明對圖式感興趣的訊息的連貫性(諸如數據或指令)。例如,當元件A及元件B交換各種訊息時,但是從元件A傳送到元件B的訊息與圖式相關,箭頭能從元件A指向元件B。該單向箭頭並不意味著沒有其它訊息從元件B傳送到元件A。進一步地,對於從元件A發送到元件B的訊息,元件B能向元件A發送對訊息的請求或接收確認。
在本案中,包含以下定義,用語「模組」或用語「控制器」能用用語「電路」來替換。用語「模組」能指一部分的或包含:特殊應用積體電路(ASIC);數位的、類比的或混合數位/類比的離散電路;數位的、類比的或混合數位/類比的集成電路;結合的邏輯電路;現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA);執行編碼的處理器電路(共享、專用或群組);記憶體電路(共享、專用或群組),其儲存由處理器電路執行的編碼;提供所述功能的其它適合的硬體部件;或以上部分或全部的組合,諸如在系統單晶片中。
模組能包含一個或多個介面電路。在一些實例中,介面電路能包含有線或無線的介面,其連接到區域網路(LAN)、網路、廣域網路(WAN)或其組合。本發明之任何給定模組的功能可以分佈在經由介面電路連接的多個模組之間。例如,多個模組能允許負載平衡。在進一步的實例中,伺服器(也稱為遠端或雲端)模組能代表客戶模組完成一些功能。
如上述所使用的,用語編碼能包含軟體、韌體及/或微編碼,並且涉及程式、程序、函數、類別、資料結構及/或物件。共享處理器電路包含單個處理器電路,其執行來自多個模組的一些或所有編碼。組合處理器電路包含處理器電路,該處理器電路與附加的處理器電路組合,執行來自一個或多個模組的一些或所有的編碼。對多個處理器電路的引用包含分立晶片上的多個處理器電路、單個晶片上的多個處理器電路、單個處理器電路的多個核心、單個處理器電路的多個線或以上的組合。共享記憶體電路包含單個記憶體電路,其儲存來自多個模組的一些或所有的編碼。用語組合記憶體電路包含記憶體電路,該記憶體電路與附加的記憶體組合以存儲來自一個或多個模組的一些或所有的編碼。
記憶體電路是電腦可讀取媒體的子集。如本文中所使用,電腦可讀取媒體不包含透過媒體(諸如在載波上)傳播的過渡電氣或電磁訊號;電腦可讀取媒體因此能被視為有形性及非暫態性的。非暫態性、有形性之電腦可讀取媒體的非限制性的實例是非揮發性記憶體電路(諸如快閃記憶體電路、可擦除可規劃式唯讀記憶體電路或遮罩唯讀記憶體電路)、揮發性記憶體電路(諸如靜態隨機存取記憶體電路或動態隨機存取記憶體電路)、磁儲存媒體(諸如類比或數位的磁帶或硬式磁碟機)以及光儲存媒體(諸如光碟片、影音光碟或藍光光碟)。
在本申請案中,描述為具有特定屬性或執行特定操作的設備單元係具體配置為具有那些特定屬性並執行那些特定操作。特別是,執行動作的元件的描述係指該元件配置以執行該動作。元件的配置可包含對該元件的程序編製,諸如藉由在與該元件相關的非暫態性有形電腦可讀媒體上撰寫指令。
本案中描述的裝置及方法能部分地或全部地藉由專用的電腦來實現,該電腦藉由配置一般用途的電腦來創建,以執行電腦程式中包含一個或多個特定功能。以上描述作為軟體規格的功能方塊、流程圖方塊及其它元件,其可以藉由熟練的技術人員或程式設計師的日常工作將該軟體規格轉譯成電腦程式。
電腦程式包含處理器可執行指令,其存儲在至少一個非暫態性、有形性的電腦可讀取媒體上。電腦程式還能包含或依賴儲存的數據。電腦程式能包含與專用電腦的硬體交互作用的基本輸入/輸出系統(BIOS)、與專用電腦的特定設備交互作用的裝置驅動器、一個或多個運作系統、使用者應用、背景服務、背景應用等。
電腦程式能包含:(i)說明文字的分析,諸如HTML(超文件標示語言)、XML(可延伸標示語言)或JSON(JavaScript對象表示法)、(ii)組合碼、(iii)藉由編譯器從源編碼產生的目標碼、(iv)藉由譯碼器執行的原始碼、(v)藉由即時編譯器編譯及執行的原始碼等。僅作為實例,能使用來自包含C、C++、C#、Objective C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®
、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®
、HTML5(超文件標記語言第五修正本)、Ada、ASP (主動伺服器頁)、PHP (PHP: 超文字前處理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®
、Visual Basic®
、Lua、MATLAB、SIMULINK以及Python®
之語言的語法(syntax)來寫。
24a,26a:X訊號
24b,26b:Y訊號
110:分段
18a,18b:匹配網路
PREV:反向源功率
Vr:反射電壓
28a,28b:反饋控制訊號
20a,20b:功率控制模組
42:功率調整模組
35:可變電抗
PFWD:正向源功率
34:同步偵測器
40,46,208,218:回放模組
68,130:曲線
44,49:更新模組
50,52,54,58,60,80,82,84,100,102,104,106,108,120,142,140,144,152,154,156,164,162,160,170,172,174,178,180,182,184:波形
206:阻抗匹配模組
32:負載
22a,22b:射頻功率訊號
14a,14b:射頻功率源
16a,16b:射頻感測器
122,124,62,64:峰值
212:振幅更新模組
36:振幅控制部
202:振幅控制模組
210:振幅調整模組
56,86,146,158:矩形框
VBIAS:偏置電壓
232,234,236,238,240,242,244,252,254,256,258,260,262,270,272,274,276,278:區塊
230,250:控制方法
30,30’,31,33,37:控制訊號
200:控制模組
20':控制器
152a,152b,152c,172a,172b,172c:部分
70,132:單點
Vr:源反向電壓
Vf:源正向電壓
10:電源供應系統
12a,12b:電源供應器
VPDEL:遞送功率電壓
Vfmod:調變訊號
222:頻率更新模組
48:頻率偏移模組
38:頻率控制部
204:頻率控制模組
220:頻率調整模組
第1圖係為根據本發明佈置的用於多個電源供應器的功率遞送系統的示意圖;
第2圖係為描繪控制具有多個電源供應器的功率遞送系統的傳統方法的波形曲線圖;
第3圖係為具有根據第2圖控制的高頻及低頻電源供應器的功率遞送系統的高頻射頻電源供應器的頻率對反射功率的曲線圖;
第4圖係為由根據第2圖控制的功率遞送系統的低頻電源供應器的一個週期引起的由寬帶偵測器在高頻電源供應器測得的阻抗變化的史密斯圖;
第5圖係為由根據第2圖控制的功率遞送系統的窄帶偵測器在高頻電源供應器測得的阻抗的史密斯圖;
第6圖係為描繪根據第2圖控制的功率遞送系統的在高頻電源供應器的正向及反向功率相對於低頻電源供應器的輸出的波形曲線圖;
第7圖係為根據本發明佈置的具有多個電源供應器的功率遞送系統的示意圖;
第8圖係為描繪根據各種實施例的控制具有多個電源供應器的功率遞送系統的方法的波形曲線圖;
第9圖係為具有根據第8圖控制的高頻及低頻電源供應器的功率遞送系統的高頻射頻電源供應器的頻率對反射功率的曲線圖;
第10圖係為由根據第8圖控制的功率遞送系統的低頻電源供應器的一個週期引起的由寬帶偵測器在高頻電源供應器測得的阻抗變化的史密斯圖;
第11圖係為由根據第8圖控制的功率遞送系統的窄帶偵測器在高頻電源供應器測得的阻抗的史密斯圖;
第12圖係為根據第8圖控制的功率遞送系統的在高頻電源供應器的正向及反向功率相對於低頻電源供應器的輸出的曲線圖;
第13圖係為描繪根據各種實施例的控制具有多個電源供應器的功率遞送系統的方法的波形曲線圖;
第14圖係為根據第13圖控制的功率遞送系統的在高頻電源供應器的正向及反向功率相對於低頻電源供應器的輸出的曲線圖;
第15圖係為描繪根據各種實施例的控制具有多個電源供應器的功率遞送系統的方法的波形曲線圖;
第16圖係為根據第15圖控制的功率遞送系統的在高頻電源供應器的正向及反向功率相對於低頻電源供應器的輸出的曲線圖;
第17圖係為類似於第7圖的用於多個電源供應器的功率遞送系統且還包含對匹配網路的可變電抗的控制的示意圖;
第18圖係表示本發明各種實施例之實例控制模組的功能方塊圖;
第19圖係為根據各種實施例的用於控制功率遞送系統的流程圖;以及
第20圖係為描述第19圖的流程圖的所選部分的操作的流程圖。
在所附圖式中,參考符號可重複使用以標識相似及/或相同的元件。
10:電源供應系統
12a,12b:電源供應器
18a,18b:匹配網路
16a,16b:射頻感測器
14a,14b:射頻功率源
22a,22b:射頻功率訊號
24a,26a:X訊號
24b,26b:Y訊號
20a,20b:功率控制模組
28a,28b:反饋控制訊號
34:同步偵測器
32:負載
30,30',31,33:控制訊號
20':控制器
Claims (37)
- 一種射頻產生器,其包含: 一射頻功率源;以及 一射頻功率控制器,耦合到該射頻功率源,該射頻功率控制器係產生一控制訊號以改變從該射頻功率源到一非線性負載的一第一射頻輸出;該射頻功率控制器係以一第一預定方式在施加到該非線性負載的一第二射頻輸出的一第一預定部分上,配置以控制該第一射頻輸出或一致動器中的至少一個; 其中該第一預定方式係包含控制該第一射頻輸出的功率、該第一射頻輸出的頻率或與該第一射頻輸出相關的一匹配網路致動器中的至少一個。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該第一射頻輸出係為施加到該非線性負載的一源射頻輸出訊號,且該第二射頻輸出係為施加到該非線性負載的一偏置射頻輸出訊號。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器係接收隨著該第二射頻輸出而變化的一同步訊號,且其中該同步訊號係指示該第二射頻輸出的該第一預定部分。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該第一預定部分係包含該第二射頻輸出的一負電壓部分。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器在該第二射頻輸出的該第一預定部分期間係增加該第一射頻輸出的功率。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器在施加到該非線性負載的該第二射頻輸出的該第一預定部分以外的期間關閉該射頻功率源。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器係根據隨著一觸發訊號而變化的一時序對一射頻輸出的功率施加一功率調整,其中該觸發訊號係指示該第二射頻輸出的一相對位置。
- 如請求項7所述之射頻產生器,其中該功率調整係包含該射頻功率控制器根據該觸發訊號以一預定順序及時序施加到該射頻輸出的複數個功率調整。
- 如請求項7所述之射頻產生器,其中該功率調整係根據該射頻功率源遞送的功率而變化。
- 如請求項7項所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器進一步包含一回放模組,該回放模組係配置以偵測該觸發訊號,該回放模組係開始將該功率調整引入到該射頻輸出。
- 如請求項10所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器進一步包含一查找表,該查找表係配置以儲存由該回放模組引入的該功率調整。
- 如請求項11所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器進一步包含一更新模組,該更新模組係配置以根據該射頻輸出的一電氣特性更新該功率調整。
- 如請求項12所述之射頻產生器,其中該電氣特性係由該射頻功率源遞送到該射頻產生器的功率。
- 如請求項7所述之射頻產生器,其中該觸發訊號係為週期性、非週期性及與一預定事件的同步或異步的其中一種。
- 如請求項1所述之射頻產生器,其中該射頻功率控制器係藉由根據隨著一觸發訊號而變化的一時序向一射頻輸出引入一頻率偏移來控制頻率,其中該觸發訊號係指示該第二射頻輸出的一相對位置。
- 如請求項15所述之射頻產生器,其中該頻率偏移係包含該射頻功率控制器根據該觸發訊號以一預定順序及時序施加到一射頻輸出的複數個頻率。
- 如請求項15所述之射頻產生器,其中該頻率偏移係根據該第二射頻輸出引入的一交互調變失真而變化。
- 一種射頻產生器,其包含: 一第一射頻產生器,包含產生施加到一負載的一第一射頻訊號的一第一功率源;以及 一第二射頻產生器,其包含: 一第二功率源,產生施加到該負載的一第二射頻訊號;以及 一功率控制器,耦合到該第二功率源,該功率控制器係配置以響應一觸發訊號並產生一控制訊號以改變該第二射頻訊號或一致動器中的至少一個,其中該控制訊號係調整該第二射頻訊號的一電性參數; 其中該電性參數係包含該第二射頻訊號的功率或該第二射頻訊號的頻率中的至少一個,且該致動器係包含與該第二射頻訊號相關的一匹配網路致動器。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該第二射頻訊號係為施加到該負載的一源訊號,且該第一射頻訊號係為施加到該負載的一偏置訊號,且其中該負載係為一電漿容室。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該觸發訊號係根據該第一射頻訊號而變化,且其中該功率控制器係配置以改變該控制訊號以相對於該第一射頻訊號在該第二射頻訊號的一位置調整該電性參數。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中對該電性參數的一調整係包含該功率控制器根據該觸發訊號對第二射頻訊號施加的一調整序列。
- 如請求項21所述之射頻產生器,其中該功率控制器係引入該調整序列到該第二射頻訊號中,其中該調整序列的每一個之間具有一固定或可變間隔。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該功率控制器係根據該第二射頻訊號的屬性更新一調整。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該功率控制器係根據該負載的一阻抗產生該觸發訊號。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該第二射頻產生器進一步包含用於測量在該負載處的一阻抗的一感測器,該感測器係產生決定該負載中的一阻抗波動的一訊號。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該觸發訊號係指示該第一射頻訊號的一第一預定部分。
- 如請求項26所述之射頻產生器,其中該第一預定部分係包含該第一射頻訊號的一負電壓部分。
- 如請求項27所述之射頻產生器,其中該控制訊號係於在該第二射頻訊號的該第一預定部分期間增加該第二射頻訊號的功率,或在施加到該負載的該第二射頻訊號的該第一預定部分以外的期間關閉該第二功率源中的至少一個。
- 如請求項18所述之射頻產生器,其中該控制訊號係根據隨著該觸發訊號而變化的一時序將一頻率偏移引入到該第二射頻訊號,其中該觸發訊號係指示該第一射頻訊號的一相對位置。
- 一種用於產生射頻訊號的方法,其包含: 耦合一功率控制器到一射頻功率源; 控制一第一射頻產生器以輸出一第一射頻輸出訊號;以及 產生一控制訊號,該控制訊號係根據一觸發訊號改變該第一射頻輸出訊號的一電氣特性; 其中該觸發訊號係根據一第二射頻輸出而變化並指示該第二射頻輸出的一預定部分;以及 其中該電氣特性係包含該第一射頻輸出訊號的功率或該第一射頻輸出訊號的頻率中的至少一個。
- 如請求項30所述之方法,其中改變該第一射頻輸出訊號的功率的步驟進一步包含根據該觸發訊號改變該第一射頻輸出訊號的功率,其中該觸發訊號係指示該第二射頻輸出的一負部分。
- 如請求項31所述之方法,其中改變該第一射頻輸出訊號的頻率的步驟進一步包含根據該觸發訊號改變一頻率偏移。
- 如請求項31所述之方法,進一步包含根據該觸發訊號將一頻率偏移引入到該第一射頻輸出訊號的步驟,其中該觸發訊號係根據該第二射頻輸出或接收該第一射頻輸出訊號的一負載中的一阻抗波動的其中之一而變化。
- 如請求項33所述之方法,進一步包含決定該第一射頻輸出訊號中改變該第一射頻輸出訊號的該電氣特性的位置。
- 如請求項30所述之方法,進一步包含將該第一射頻輸出訊號耦合到一電漿容室的一源極電極,以及耦合將施加到一電漿容室的一偏置電極的該第二射頻輸出。
- 如請求項30所述之方法,進一步包含根據該第二射頻輸出的一輸出或耦合到該第一射頻產生器的一負載中的一阻抗波動的其中之一來更新一電性參數調整。
- 如請求項30所述之方法,進一步包含根據對於一負載中的一阻抗波動的鎖相,更新一電性參數調整。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/452,716 US11158488B2 (en) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | High speed synchronization of plasma source/bias power delivery |
US16/452,716 | 2019-06-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202107515A true TW202107515A (zh) | 2021-02-16 |
TWI750639B TWI750639B (zh) | 2021-12-21 |
Family
ID=74042911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW109113702A TWI750639B (zh) | 2019-06-26 | 2020-04-23 | 電漿源/偏置功率遞送的高速同步化之射頻產生器及射頻訊號產生方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11158488B2 (zh) |
EP (1) | EP3991197A4 (zh) |
JP (1) | JP7374223B2 (zh) |
KR (1) | KR20220017395A (zh) |
CN (1) | CN113826184B (zh) |
SG (1) | SG11202111579YA (zh) |
TW (1) | TWI750639B (zh) |
WO (1) | WO2020263401A1 (zh) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6971376B2 (ja) * | 2017-07-07 | 2021-11-24 | アドバンスト・エナジー・インダストリーズ・インコーポレイテッドAdvanced Energy Industries, Inc. | プラズマ電力送達システムのための周期間制御システムおよびそれを動作させるための方法 |
US11651939B2 (en) * | 2017-07-07 | 2023-05-16 | Advanced Energy Industries, Inc. | Inter-period control system for plasma power delivery system and method of operating same |
US11615943B2 (en) * | 2017-07-07 | 2023-03-28 | Advanced Energy Industries, Inc. | Inter-period control for passive power distribution of multiple electrode inductive plasma source |
JP7175239B2 (ja) * | 2018-06-22 | 2022-11-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 制御方法、プラズマ処理装置、プログラム及び記憶媒体 |
CN113345788B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-06-21 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置、等离子体处理方法和存储介质 |
US11515123B2 (en) * | 2018-12-21 | 2022-11-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Apparatus and system for modulated plasma systems |
US11158488B2 (en) * | 2019-06-26 | 2021-10-26 | Mks Instruments, Inc. | High speed synchronization of plasma source/bias power delivery |
US11315757B2 (en) | 2019-08-13 | 2022-04-26 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus to enhance sheath formation, evolution and pulse to pulse stability in RF powered plasma applications |
US11527384B2 (en) | 2020-11-24 | 2022-12-13 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus and tuning method for mitigating RF load impedance variations due to periodic disturbances |
US20220254617A1 (en) * | 2021-02-10 | 2022-08-11 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and monitoring device |
US11749505B2 (en) | 2021-02-23 | 2023-09-05 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for processing a substrate |
US11538663B2 (en) | 2021-02-23 | 2022-12-27 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for processing a substrate |
WO2023137226A1 (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-20 | Advanced Energy Industries, Inc. | Solid-state match (ssm)-generator synchronization |
WO2023158490A1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Lam Research Corporation | Systems and methods for central frequency tuning |
US11996274B2 (en) | 2022-04-07 | 2024-05-28 | Mks Instruments, Inc. | Real-time, non-invasive IEDF plasma sensor |
DE102022122044A1 (de) * | 2022-08-31 | 2024-02-29 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem, ein Plasmaerzeugungssystem und ein Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems |
CN116759285B (zh) * | 2023-08-16 | 2024-01-30 | 深圳市恒运昌真空技术股份有限公司 | 一种射频电源、射频电源的叠层控制环路 |
Family Cites Families (55)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6707255B2 (en) | 2002-07-10 | 2004-03-16 | Eni Technology, Inc. | Multirate processing for metrology of plasma RF source |
US7212078B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-05-01 | Tokyo Electron Limited | Method and assembly for providing impedance matching network and network assembly |
JP4676189B2 (ja) * | 2004-11-02 | 2011-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 高周波給電装置及びプラズマ処理装置 |
US7602127B2 (en) * | 2005-04-18 | 2009-10-13 | Mks Instruments, Inc. | Phase and frequency control of a radio frequency generator from an external source |
CN100552883C (zh) * | 2005-05-09 | 2009-10-21 | 应用材料股份有限公司 | 使用双频率射频源的等离子体产生与控制 |
US7727413B2 (en) * | 2006-04-24 | 2010-06-01 | Applied Materials, Inc. | Dual plasma source process using a variable frequency capacitively coupled source to control plasma ion density |
US7733095B2 (en) * | 2007-08-15 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for wafer level arc detection at an RF bias impedance match to the pedestal electrode |
US8040068B2 (en) * | 2009-02-05 | 2011-10-18 | Mks Instruments, Inc. | Radio frequency power control system |
US8154209B2 (en) * | 2009-04-06 | 2012-04-10 | Lam Research Corporation | Modulated multi-frequency processing method |
US8716984B2 (en) | 2009-06-29 | 2014-05-06 | Advanced Energy Industries, Inc. | Method and apparatus for modifying the sensitivity of an electrical generator to a nonlinear load |
US8404598B2 (en) * | 2009-08-07 | 2013-03-26 | Applied Materials, Inc. | Synchronized radio frequency pulsing for plasma etching |
US9793126B2 (en) * | 2010-08-04 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Ion to neutral control for wafer processing with dual plasma source reactor |
US8576013B2 (en) | 2011-12-29 | 2013-11-05 | Mks Instruments, Inc. | Power distortion-based servo control systems for frequency tuning RF power sources |
US8773019B2 (en) * | 2012-02-23 | 2014-07-08 | Mks Instruments, Inc. | Feedback control and coherency of multiple power supplies in radio frequency power delivery systems for pulsed mode schemes in thin film processing |
US8952765B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-02-10 | Mks Instruments, Inc. | System and methods of bimodal automatic power and frequency tuning of RF generators |
US9881772B2 (en) * | 2012-03-28 | 2018-01-30 | Lam Research Corporation | Multi-radiofrequency impedance control for plasma uniformity tuning |
US9337000B2 (en) * | 2013-10-01 | 2016-05-10 | Lam Research Corporation | Control of impedance of RF return path |
US8781415B1 (en) | 2013-02-07 | 2014-07-15 | Mks Instruments, Inc. | Distortion correction based feedforward control systems and methods for radio frequency power sources |
US9107284B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-08-11 | Lam Research Corporation | Chamber matching using voltage control mode |
US10821542B2 (en) * | 2013-03-15 | 2020-11-03 | Mks Instruments, Inc. | Pulse synchronization by monitoring power in another frequency band |
DE102014105445A1 (de) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Mks Instruments Inc. | Frequenz- und Phasensteuerung einer Multi-Radiofrequenz-Leistungsversorgung |
US9336995B2 (en) * | 2013-04-26 | 2016-05-10 | Mks Instruments, Inc. | Multiple radio frequency power supply control of frequency and phase |
US9779953B2 (en) * | 2013-09-25 | 2017-10-03 | Applied Materials, Inc. | Electromagnetic dipole for plasma density tuning in a substrate processing chamber |
US10083818B2 (en) * | 2014-09-24 | 2018-09-25 | Applied Materials, Inc. | Auto frequency tuned remote plasma source |
US9854659B2 (en) * | 2014-10-16 | 2017-12-26 | Advanced Energy Industries, Inc. | Noise based frequency tuning and identification of plasma characteristics |
CN105591629B (zh) * | 2014-10-22 | 2018-01-26 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 自动频率调谐阻抗匹配的匹配频率的获取方法和装置 |
US10049857B2 (en) * | 2014-12-04 | 2018-08-14 | Mks Instruments, Inc. | Adaptive periodic waveform controller |
TWI574296B (zh) * | 2014-12-04 | 2017-03-11 | 萬機科技股份有限公司 | 功率輸出產生系統與適用於週期性波形之方法 |
WO2016100841A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunable matching network with phase-switched elements |
US9721758B2 (en) * | 2015-07-13 | 2017-08-01 | Mks Instruments, Inc. | Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation |
US9876476B2 (en) | 2015-08-18 | 2018-01-23 | Mks Instruments, Inc. | Supervisory control of radio frequency (RF) impedance tuning operation |
US10395895B2 (en) | 2015-08-27 | 2019-08-27 | Mks Instruments, Inc. | Feedback control by RF waveform tailoring for ion energy distribution |
US9947514B2 (en) | 2015-09-01 | 2018-04-17 | Mks Instruments, Inc. | Plasma RF bias cancellation system |
US9761414B2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-09-12 | Lam Research Corporation | Uniformity control circuit for use within an impedance matching circuit |
US10297422B2 (en) * | 2015-11-04 | 2019-05-21 | Lam Research Corporation | Systems and methods for calibrating conversion models and performing position conversions of variable capacitors in match networks of plasma processing systems |
US10229816B2 (en) * | 2016-05-24 | 2019-03-12 | Mks Instruments, Inc. | Solid-state impedance matching systems including a hybrid tuning network with a switchable coarse tuning network and a varactor fine tuning network |
US10403476B2 (en) * | 2016-11-09 | 2019-09-03 | Lam Research Corporation | Active showerhead |
US10546724B2 (en) * | 2017-05-10 | 2020-01-28 | Mks Instruments, Inc. | Pulsed, bidirectional radio frequency source/load |
US10396601B2 (en) * | 2017-05-25 | 2019-08-27 | Mks Instruments, Inc. | Piecewise RF power systems and methods for supplying pre-distorted RF bias voltage signals to an electrode in a processing chamber |
KR102347373B1 (ko) * | 2017-07-13 | 2022-01-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판 프로세싱 방법 및 장치 |
US20190108976A1 (en) | 2017-10-11 | 2019-04-11 | Advanced Energy Industries, Inc. | Matched source impedance driving system and method of operating the same |
US10304669B1 (en) | 2018-01-21 | 2019-05-28 | Mks Instruments, Inc. | Adaptive counter measure control thwarting IMD jamming impairments for RF plasma systems |
JP6910320B2 (ja) * | 2018-05-01 | 2021-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置 |
US10504744B1 (en) * | 2018-07-19 | 2019-12-10 | Lam Research Corporation | Three or more states for achieving high aspect ratio dielectric etch |
US11183368B2 (en) * | 2018-08-02 | 2021-11-23 | Lam Research Corporation | RF tuning systems including tuning circuits having impedances for setting and adjusting parameters of electrodes in electrostatic chucks |
KR20210034095A (ko) * | 2018-08-17 | 2021-03-29 | 램 리써치 코포레이션 | 기판 벌크 저항률 변동들에 응답하여 증착 레이트 또는 에칭 레이트 변화들을 감소시키기 위한 rf 전력 보상 |
US10957520B2 (en) * | 2018-09-20 | 2021-03-23 | Lam Research Corporation | Long-life high-power terminals for substrate support with embedded heating elements |
US10354838B1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-07-16 | Lam Research Corporation | RF antenna producing a uniform near-field Poynting vector |
US10910197B2 (en) * | 2018-10-19 | 2021-02-02 | Mks Instruments, Inc. | Impedance matching network model based correction scheme and performance repeatability |
US10903050B2 (en) * | 2018-12-10 | 2021-01-26 | Lam Research Corporation | Endpoint sensor based control including adjustment of an edge ring parameter for each substrate processed to maintain etch rate uniformity |
US11158488B2 (en) * | 2019-06-26 | 2021-10-26 | Mks Instruments, Inc. | High speed synchronization of plasma source/bias power delivery |
US11315757B2 (en) * | 2019-08-13 | 2022-04-26 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus to enhance sheath formation, evolution and pulse to pulse stability in RF powered plasma applications |
US10741363B1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-08-11 | Mks Instruments, Inc. | Extremum seeking control apparatus and method for automatic frequency tuning for RF impedance matching |
US20230050119A1 (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | Mks Instruments, Inc. | Hybrid High-Power And Broadband Variable Impedance Modules |
US20230087307A1 (en) * | 2021-09-14 | 2023-03-23 | Applied Materials, Inc. | Distortion current mitigation in a radio frequency plasma processing chamber |
-
2019
- 2019-06-26 US US16/452,716 patent/US11158488B2/en active Active
-
2020
- 2020-04-23 TW TW109113702A patent/TWI750639B/zh active
- 2020-04-27 JP JP2021566156A patent/JP7374223B2/ja active Active
- 2020-04-27 WO PCT/US2020/030067 patent/WO2020263401A1/en unknown
- 2020-04-27 KR KR1020217036278A patent/KR20220017395A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-04-27 SG SG11202111579YA patent/SG11202111579YA/en unknown
- 2020-04-27 CN CN202080033868.5A patent/CN113826184B/zh active Active
- 2020-04-27 EP EP20831723.0A patent/EP3991197A4/en active Pending
-
2021
- 2021-09-21 US US17/480,993 patent/US11935726B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113826184B (zh) | 2024-03-29 |
US11935726B2 (en) | 2024-03-19 |
JP2022538723A (ja) | 2022-09-06 |
WO2020263401A1 (en) | 2020-12-30 |
CN113826184A (zh) | 2021-12-21 |
JP7374223B2 (ja) | 2023-11-06 |
US20200411289A1 (en) | 2020-12-31 |
EP3991197A1 (en) | 2022-05-04 |
EP3991197A4 (en) | 2023-08-16 |
SG11202111579YA (en) | 2021-11-29 |
US11158488B2 (en) | 2021-10-26 |
US20220005674A1 (en) | 2022-01-06 |
TWI750639B (zh) | 2021-12-21 |
KR20220017395A (ko) | 2022-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW202107515A (zh) | 電漿源/偏置功率遞送的高速同步化之射頻產生器及射頻訊號產生方法 | |
EP3840013B1 (en) | Plasma rf bias cancellation system | |
US11810762B2 (en) | Intermodulation distortion mitigation using electronic variable capacitor | |
TWI697205B (zh) | 射頻電漿系統中用來控制阻礙及imd堵塞損害的自動調整反制之射頻產生器、裝置及方法 | |
US11011940B2 (en) | Piecewise RF power systems and methods for supplying pre-distorted RF bias voltage signals to an electrode in a processing chamber | |
US8002945B2 (en) | Method of plasma load impedance tuning for engineered transients by synchronized modulation of an unmatched low power RF generator | |
JP2022552589A (ja) | Rf給電プラズマ用途におけるシース形成、進化、およびパルスからパルスへの安定性を強化するための方法および装置 | |
US20230049104A1 (en) | Apparatus And Tuning Method For Mitigating RF Load Impedance Variations Due To Periodic Disturbances | |
US20240055228A1 (en) | Plasma Process Control of Multi-Electrode Systems Equipped with Ion Energy Sensors |