TWI716436B - 用於處理基板之射頻功率傳輸調節 - Google Patents

用於處理基板之射頻功率傳輸調節 Download PDF

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Abstract

本文提供一種使用脈衝射頻（RF）功率操作電漿增強基板處理系統的方法。在一些實施例中，使用脈衝射頻（RF）功率操作電漿增強基板處理系統的方法包括以下步驟：在第一時間週期期間提供第一功率位準的第一脈衝RF功率波形到處理腔室，在第一時間週期期間提供第一功率位準的第二脈衝RF功率波形到處理腔室，取得在第一時間週期期間提供的第一與第二脈衝RF功率波形所建立的第一反射功率，以及執行第一負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的第一功率位準，以補償在第一時間週期期間所取得的反射功率，以產生預設功率位準的傳輸功率。

Description

用於處理基板之射頻功率傳輸調節
本揭示之實施例一般係關於用於處理基板的RF功率傳輸方法。
在習知射頻（RF）電漿處理中，例如用於許多半導體裝置製造階段期間；可經由多個RF能量源，提供以連續或脈衝波模式產生的RF能量至基板處理腔室。由於RF能量源的阻抗與處理腔室內形成的電漿阻抗不匹配，故RF能量將反射回RF能量源，導致RF能量利用效率低又浪費能量，並且可能損壞處理腔室或RF能量源及可能造成基板處理不一致/無再現性的問題。
在使用雙位準脈衝的處理腔室中，可執行負載均衡，以補償反射功率，而使得由RF能量源提供的正向功率增加，以補償所量測/估計的反射功率，以產生所期望傳輸功率（即傳輸功率=正向功率-反射功率）。
然而，在具有產生至少一個連續波與至少一個脈衝波的二或更多個RF能量源的半導體處理腔室中，傳輸功率並未一致。具體而言，由於脈衝的「on」週期與「off」週期之間的阻抗變化，連續波功率係由其他能量源的脈衝所影響。
因此，發明人已提供一種用於RF功率傳輸的改良方法與設備，以在使用至少一個連續波與至少一個脈衝波二者的系統中提供更一致的傳輸功率。
本文提供一種使用脈衝射頻（RF）功率操作電漿增強基板處理系統的方法。在一些實施例中，使用脈衝射頻（RF）功率操作電漿增強基板處理系統的方法包括以下步驟：在第一時間週期期間提供第一功率位準的第一脈衝RF功率波形到處理腔室，在第一時間週期期間提供第一功率位準的第二脈衝RF功率波形到處理腔室，取得在第一時間週期期間提供的第一與第二脈衝RF功率波形所建立的第一反射功率，以及執行第一負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的第一功率位準，以補償在第一時間週期期間所取得的反射功率，以產生預設功率位準的傳輸功率。
在一些實施例中，提供一種具有指令儲存其上的非暫態電腦可讀取媒體，當執行指令時造成執行使用脈衝射頻（RF）功率操作電漿增強基板處理系統的方法。所執行的方法可包括以下步驟：在第一時間週期期間提供第一功率位準的第一脈衝RF功率波形到處理腔室，在第一時間週期期間提供第一功率位準的第二脈衝RF功率波形到處理腔室，取得在第一時間週期期間提供的第一與第二脈衝RF功率波形所建立的第一反射功率，以及執行第一負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的第一功率位準，以補償在第一時間週期期間所取得的反射功率，以產生預設功率位準的傳輸功率。
在一些實施例中，電漿增強基板處理系統可包括：第一RF產生器，經配置以在第一時間週期期間提供第一功率位準的第一脈衝RF功率波形到處理腔室，並在第二時間週期期間提供第二功率位準的第一脈衝RF功率波形；以及第二RF產生器，經配置以在第一時間週期期間提供第一功率位準的第二脈衝RF功率波形到處理腔室，並在第二時間週期期間提供第二功率位準的第二脈衝RF功率波形，其中第一RF產生器進一步經配置以分別在第一與第二時間週期的每一者偵測基板處理系統中的反射功率，並執行負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的第一與第二功率位準，以補償所偵測的反射功率，以產生預設功率位準的傳輸功率。
本發明的其他與進一步實施例將描述於後。
本發明之實施例提供改良RF功率傳輸的方法與設備。特定言之，本發明之實施例在使用至少一個連續波或模擬連續波以及至少一個脈衝波二者的系統中提供更一致的傳輸功率。在一些實施例中，提供雙位準脈衝的RF產生器係用於模擬連續波。使用雙位準脈衝，可有利地利用合適的脈衝頻率與工作循環設定高與低設定功率，以補償系統中的反射功率，同時傳輸一致的傳輸功率。更特定言之，可針對雙位準脈衝的高週期與低週期二者設定負載均衡模式，而設定功率可補償每一週期。因此，即使存在反射功率，總傳輸功率可以等效於設定功率。此外，當高設定功率等於低設定功率時，傳輸功率可在高週期與低週期之間連續且穩定。在一些實施例中，由提供模擬連續波的產生器產生的雙位準脈衝可與其他RF源的脈衝同步。本發明之實施例有利地提供一致的功率調節，改善的生產率，以及較佳的腔室對腔室匹配。
第1圖圖示可用於執行本文所揭示的發明方法的電漿反應器。發明方法可以在電容耦合電漿反應器（例如，第1圖所圖示）或任何其他合適的電漿反應器（例如電感耦合電漿反應器）中執行。然而，發明人已觀察到發明方法能夠特定有利於在電容耦合電漿反應器中，例如使用高偏壓功率（例如，約2000 W或更多）與低源功率（例如，約500W或更少），而例如在電感耦合電漿處理腔室中，不希望的充電效應可能更嚴重。在一些實施例中，發明人已發現發明方法在DC偏壓（VDC ）、VRF 、或電漿鞘電壓中的至少一者是約1000V或高於約1000V的配置中提供特定益處。
第1圖的反應器包括由圓柱形側壁102、地板103、及天花板104包圍的反應器腔室100。天花板104可以是包括氣體歧管106的氣體分配噴頭，氣體歧管106覆蓋氣體分配板108，氣體分配板108具有透過氣體分配板108而形成的通孔109。氣體歧管106係由具有氣體供應入口111的歧管外殼110包圍。氣體分配噴頭（亦即天花板104）係藉由絕緣環112與圓柱形側壁102電絕緣。真空泵114（例如渦輪分子泵）抽空腔室100。氣體控制板120控制到氣體供應入口111的不同處理氣體的獨立流率。透過腔室的地板103支撐的工件支撐基座136可具有絕緣頂表面與內部電極（晶圓支撐電極138）。舉例而言，內部電極可用於將基板137卡（chucking）至支撐基座136的頂表面。電漿源功率係從產生器140透過阻抗匹配網路142施加到天花板104（在本文中亦稱為氣體分配噴頭）。天花板或氣體分配噴頭係由導電材料形成，例如鋁，並因此作為天花板電極。產生器140可在VHF頻譜的高部中產生VHF功率，如在100到200MHz的範圍中。產生器140具有在期望脈衝速率與工作循環產生的VHF功率的脈衝能力。為此目的，VHF源產生器140具有脈衝控制輸入140a，用於接收控制訊號或定義脈衝速率及/或工作循環以及由RF產生器140產生的每一脈衝的相位的訊號。
從RF偏壓產生器144透過RF阻抗匹配網路146以及從RF偏壓產生器148透過RF阻抗匹配網路149將電漿偏壓功率施加到晶圓支撐電極138。RF偏壓產生器144、148可在HF頻譜的低部中或在MF或LF頻譜中產生HF或LF功率，例如在13.56MHz或約1-2MHz的範圍中。RF偏壓產生器144、148具有在期望脈衝速率與工作循環產生的RF偏壓功率的脈衝能力。為此目的，RF偏壓產生器144、148具有脈衝控制輸入144a、148a，用於接收控制訊號或定義脈衝速率及/或工作循環以及由RF產生器144、148產生的每一脈衝的相位的訊號。RF偏壓產生器144、148可獨立控制脈衝、相位、及/或工作循環。此外，RF偏壓產生器144、148可以是同步或異步的脈衝。
可選擇地，電漿源功率可從第二VHF產生器透過VHF阻抗匹配（未圖示）施加到晶圓支撐電極138。第二VHF產生器可在VHF頻譜的低部中產生VHF功率，如在50到100 MHz的範圍中。第二VHF產生器具有在期望脈衝速率與工作循環產生的VHF功率的脈衝能力。為此目的，第二VHF產生器具有脈衝控制輸入，用於接收控制訊號或定義脈衝速率及/或工作循環以及由第二VHF產生器產生的每一脈衝的相位的訊號。舉例而言，在一些實施例中，RF偏壓產生器144、148中之一者與其部件（例如，匹配、脈衝控制輸入等）可利用第二VHF產生器與其部件替換。可替代地，除了第一RF產生器140、以及偏壓產生器144、148與其各自部件之外，可包括第二VHF產生器與其部件。
在一些實施例中，匹配網路142、146、及149可藉由一或更多個電容器及/或電感器形成。電容器的值可經電子或機械調諧，以調整匹配網路142、146、及149之每一者之匹配。在低功率系統中，一或更多個電容器可經電子調諧、而非機械調諧。在一些實施例中，匹配網路142、146、及149可具有可調諧電感器。在一些實施例中，用於匹配網路142、146、及149的一或更多個電容器可以是一或更多個固定電容器或串聯電容器。在其他實施例中，用於匹配網路142、146、及149的一或更多個電容器可以是可變電容器，可經電子或機械調諧，以調整匹配網路142、146、及149之匹配。在一些實施例中，匹配網路142、146、及149中之一或更多者可具有接地的電容分流器。上述匹配網路僅用於說明，並可根據本文提供之教示，利用及調諧具有用於調諧匹配網路的一或更多個可調整元件的匹配網路的其他各種配置。
脈衝控制器160係為可程式化，以將脈衝控制訊號應用至產生器140、144、148的脈衝控制輸入140a、144a、148a中之每一者，以產生產生器140（例如，VHF源功率產生器）與RF偏壓功率產生器144、148的脈衝中的所期望的相位超前或落後關係及/或工作循環關係。儘管第1圖僅圖示為單獨部件，在一些實施例中，脈衝控制器160可設置於每一RF產生器內部。同步訊號將在主產生器（例如產生器140）中產生，並發送給其他從屬產生器（例如，產生器144及/或148）。
在一些實施例中，RF產生器140、144、及148、匹配網路142、146、及149、及/或脈衝控制器160包含中央處理單元（CPU）、複數個支援電路、及記憶體。儘管RF產生器140、144、及148、匹配網路142、146、及149、及脈衝控制器160的示例性實施例係描述為關於具有CPU、支援電路、及記憶體的電腦，該領域具有通常知識者將理解，RF產生器140、144、及148、匹配網路142、146、及149、及脈衝控制器160可利用各種方式實現，包括特定用途積體電路（ASIC）、現場可程式化邏輯閘陣列（FPGA）、系統晶片（SOC）、及類似物。脈衝控制器160的各種實施例亦可利用如本領域已知的相應輸入/輸出介面整合於其他處理工具控制器中。
支援電路可包括顯示裝置以及其他電路，以支援CPU的功能。此類電路可包括時脈電路、快取、電源、網路卡、視訊電路、及類似物。
記憶體可包含唯讀記憶體、隨機存取記憶體、可移除記憶體、磁碟驅動器、光碟驅動器、及/或其他形式的數位儲存。記憶體經配置為儲存作業系統與次晶圓廠控制模組。作業系統執行以控制RF產生器140、144、及148、匹配網路142、146、及149、及脈衝控制器160的一般操作，包括促進各種處理、應用程式、及模組的執行，以控制一或更多個產生器140、144、及148或匹配網路142、146、及149，以執行本文所述的方法（例如，下述之方法600）。
此外，DC產生器162可耦接至晶圓支撐電極138與天花板104之任一者（或二者）。在一些實施例中，DC產生器162可供應連續及/或可變DC。在一些實施例中，DC產生器162可提供脈衝DC功率。DC產生器的脈衝重複率、相位、及工作循環係藉由脈衝控制器160控制。可提供DC隔離電容器164、166，以隔離每一RF產生器與DC產生器162。由DC產生器162產生的DC訊號可以與由產生器140、144、及148產生的RF訊號同步，以提供益處，例如減少基板137上的充電或改善使用形成於電漿反應器中的電漿的基板的蝕刻速率控制。
第2A圖圖示可反映產生器140、144、148之每一者的脈衝RF輸出的時間域波形圖，其展示脈衝RF輸出的脈衝包絡，其特徵在於由脈衝控制器160控制的獨立於每一產生器140、144、148的以下參數：脈衝持續時間tP 、脈衝「on」時間tON 、脈衝「off」時間tOFF 、脈衝頻率1/tP 、及脈衝工作循環（tON /tP ）·100百分比。脈衝持續時間tP 係為tON 與tOFF 的總和。
第2B與2C圖圖示同步的二個RF脈衝訊號的同時時域波形，以此方式，二個RF脈衝訊號具有相同相位與工作循環，因此二個RF脈衝訊號之間的相位差為零。第2B與2C圖所示的示例性實施例係為第一脈衝RF訊號（例如，脈衝源訊號）與第二脈衝RF訊號（例如，脈衝偏壓訊號）之間的同步的一個示例性形式。在此示例性實施例中，每一脈衝訊號的相位與工作循環二者皆相同。
在本揭示之一些實施例中，由產生器140、144、及148提供的脈衝訊號的相位不同。第3A到3D圖圖示相位差可如何藉由脈衝控制器160而改變，並圖示源與偏壓功率波形在相位差分別為0°、90°、180°、及270°的疊加，相位差係藉由第二脈衝輸出落後於第一脈衝輸出多少而定義。第3A圖對應於第2B圖的相位差為零的實例。第3B圖圖示偏壓功率脈衝輸出落後源功率脈衝輸出90°的情況。第3C圖圖示偏壓功率脈衝輸出落後源功率脈衝輸出180°的情況。第3D圖圖示偏壓功率脈衝輸出落後源功率脈衝輸出270°的情況。儘管第3A-3B圖僅圖示具有不同相位的二個脈衝RF訊號，與本發明一致的實施例亦可包括具有不同相位的三或更多個脈衝RF訊號。
在一些實施例中，在激發電漿的脈衝時可藉由控制RF包絡的相位超前或落後以增強蝕刻速率。當源與偏壓的脈衝彼此獨立而異相，或具有不同工作循環時，甚高頻（VHF）與低頻（LF）的不同電漿動力允許讓電漿更好地填充整個脈衝。在一些實施例中，約162 MHz的源頻率的VHF的組合係用於與約13.56 MHz的偏壓頻率以及約2 MHz的另一偏壓頻率結合。在一些實施例中，約162 MHz的源頻率的VHF的組合係用於與約60 MHz的偏壓頻率以及約2 MHz的另一偏壓頻率結合。在一些實施例中，約60 MHz的源頻率係用於與約2 MHz及/或約13.56 MHz的偏壓頻率組合。
第4A圖圖示利用雙模式脈衝的負載均衡補償方法。在第4A圖中，單一雙位準RF脈衝傳輸功率406係展示為可藉由產生器140、144、或148中之任一者傳輸。在一些實施例中，傳輸功率406可藉由產生器140、144、或148中之一個以上傳輸。傳輸功率406具有在二個相應RF功率週期tHIGH 與tLOW 傳輸的第一功率位準414的第一功率脈衝與第二功率位準424的第二功率脈衝。在一些實施例中，第一RF源訊號的頻率可為約2 MHz至約162 MHz。在一些實施例中，第一脈衝持續時間的第一功率位準可以是約200瓦特至約5.0 KW（例如，3.6KW），第二功率位準的值可以是第一功率位準的約0-100％。在其他實施例中，第二功率位準可大於第一功率位準。為了實現傳輸功率406的所期望的高與低功率位準，功率位準的第一設定點可設定於第一功率位準414，而第二設定點可設定於第二功率位準424。
第4A圖進一步圖示雙位準RF脈衝正向功率402，除了所量測/估計的反射功率404之外，雙位準RF脈衝正向功率402可藉由產生器140、144、或148中之任一者傳輸，以產生所期望的傳輸功率406。由於傳輸功率406=正向功率402-反射功率404，調整正向功率以補償反射功率，以提供所期望的傳輸功率。舉例而言，假設傳輸功率406的第一設定點在tHIGH 期間係為500瓦特。隨著產生器140、144、或148中之一或更多者在tHIGH 期間開始提供第一功率位準410的正向功率402，而量測反射功率404的第一功率位準412。在上述實例中，舉例而言，產生器140、144、或148中之一或更多者可提供產生20瓦特（亦即412）的反射功率的500瓦特（亦即410）的正向功率。負載均衡處理藉由將第一功率位準410'增加成提供520瓦特（500瓦特+20瓦特），以補償第一功率位準412的所損失的反射功率404。
類似地，傳輸功率406的第二設定點可在tLOW 期間設定為100瓦特。隨著產生器140、144、或148中之一或更多者在tLOW 期間開始提供第二功率位準420的正向功率402，而量測反射功率404的第二功率位準422。在上述實例中，舉例而言，產生器140、144、或148中之一或更多者可提供產生10瓦特（亦即422）的反射功率的100瓦特（亦即420）的正向功率。負載均衡處理藉由將第一功率位準420'增加成提供110瓦特（100瓦特+10瓦特），以補償第二功率位準422的所損失的反射功率404。
然而，第4A圖所示的利用雙位準脈衝的上述負載均衡補償處理可能並非適於結合第4B圖所示的雙位準脈衝功率的使用連續波功率或模擬連續波功率的基板處理。特定而言，如上所述，在具有產生至少一個連續波與至少一個脈衝波的二或更多個RF能量源的半導體處理腔室中，傳輸功率並未一致。此係因為如第4B圖所示，由於脈衝的「on」週期與「off」週期之間的阻抗變化，連續波功率係由其他能量源的脈衝所影響。
在第4B圖中，所期望的傳輸功率450係展示為結合偏壓脈衝波功率460的連續波（CW）。CW傳輸功率450可以是具有由產生器140、144、或148中之任一者提供的約2 MHz至約162 MHz的頻率的源波。在一些實施例中，CW傳輸功率450的功率位準452可以是約200瓦特至約5.0KW（例如，3.6KW）。偏壓脈衝波功率460可以是具有tON 期間的第一功率位準462與tOFF 期間的第二功率位準464的單一矩形脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率460可以是具有零功率（例如，off功率模式）的第二功率位準464的雙位準脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率460可以是具有第一功率位準的約1-100%的第二功率位準464的雙位準脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率460的頻率可為約2 MHz至約162 MHz。脈衝波功率460可以是藉由產生器140、144、或148中之任一者提供的偏壓功率。
如第4B圖所示，CW正向功率480與脈衝波功率460將產生反射功率470。在採用連續波功率的系統中，反射功率通常係為平均量測值476。負載均衡處理藉由將CW正向功率480的功率位準482增加成新的功率位準482'（亦即功率位準482+平均反射功率476），以補償所損失的平均反射功率476，以試圖滿足所期望的傳輸功率設定點。然而，隨著脈衝波功率460在on與off循環，系統的反射功率改變，並因此傳輸功率450'改變。傳輸功率450'的不一致可能產生不期望的結果，且並非與所期望的傳輸功率450一致。
綜上所述，與本發明一致之實施例揭示用於在使用至少一個連續波（或模擬連續波）以及至少一個脈衝波二者的系統中提供更一致的傳輸功率的方法。在一些實施例中，提供雙位準脈衝的RF產生器係用於模擬連續波。如第5圖所示，使用雙位準脈衝，可有利地利用合適的脈衝頻率與工作循環設定高與低設定功率，以補償系統中的反射功率，同時傳輸一致的傳輸功率。更特定言之，可針對雙位準脈衝的高週期與低週期二者設定負載均衡模式，而設定功率可補償每一週期。因此，即使存在反射功率，總傳輸功率可以等效於設定功率。此外，當高設定功率等於低設定功率時，傳輸功率可在高週期與低週期之間連續且穩定。在一些實施例中，由提供模擬連續波的產生器產生的雙位準脈衝可與其他RF源的脈衝同步。本發明之實施例有利地提供一致的功率調節，改善的生產率，以及較佳的腔室對腔室匹配。
特定言之，如第5圖所示，提供第一脈衝波形式的所期望傳輸功率550的設定點。所示第一與第二設定點在時間週期tp1 與tp2 期間具有等效功率位準552。亦即，第一功率位準的第一設定點與第二功率位準的第二設定點基本上相同。藉由將第一功率位準的第一設定點與第二功率位準的第二設定點設定成相同，可模擬連續波功率。在一些實施例中，傳輸功率550的第一脈衝波的功率位準552可以是約200瓦特至約5.0KW（例如，3.6KW）。類似於第4B圖，第5圖的偏壓脈衝波功率560可以是具有tp1 期間的第一功率位準562與tp2 期間的第二功率位準564的單一矩形脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率560可以是具有零功率（例如，off功率模式）的第二功率位準564的雙位準脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率560可以是具有第一功率位準的約1-99%的第二功率位準564的雙位準脈衝。在一些實施例中，脈衝波功率560的頻率可為約2 MHz至約162 MHz。脈衝波功率560可以是藉由產生器140、144、或148中之任一者提供的偏壓功率。
由於所提供的第一脈衝波並非為實際的連續波，而無法取得多個時間週期的平均反射值，以及應用到相對於第4B圖所述而提供的正向功率。反之，可取得（亦即，量測、估計、或計算）每一時間週期（例如，tp1 、tp2 、tpn 等）的反射功率570，並相應地補償。舉例而言，在第5圖中，所取得的反射功率570可用於調整正向功率580的功率位準582，以補償損失的反射功率，以產生恆定的傳輸功率550。
舉例而言，在第5圖所示的示例性實施例中，傳輸功率550的第一設定點可在tp1 期間設定成500瓦特，並在tp2 期間設定成500瓦特。產生器140、144、或148中之一或更多者將在tp1 期間提供第一功率位準582的正向功率580（亦即，第一脈衝RF功率波形）。此外，產生器140、144、或148中之一或更多者將在tp1 期間提供第一功率位準562的偏壓脈衝波功率560（亦即，第二脈衝RF功率波形）。取得/量測反射功率570的第一功率位準572，而提供第一與第二脈衝RF功率波形。在上述實例中，舉例而言，產生器140、144、或148中之一或更多者可提供產生20瓦特（亦即572）的反射功率的500瓦特（亦即582）的正向功率。第一負載均衡處理藉由在tp1 期間將第一功率位準584增加成提供520瓦特（500瓦特+20瓦特），以補償所損失的反射功率572。在一些實施例中，可藉由設置於產生器140、144、或148中之一或更多者中的感測器量測反射功率570。在一些實施例中，第一負載均衡處理可藉由於產生器140、144、或148中之一或更多者執行。
類似地，傳輸功率552的第二設定點可在tp2 期間設定為500瓦特。隨著產生器140、144、或148中之一或更多者在tp2 （亦即，第二脈衝RF功率波形）期間開始提供功率位準582的正向功率580，而量測反射功率570的第二功率位準574。由於工作循環與脈衝波功率560所提供的反射功率，第二功率位準574將不同於第一反射功率位準572。因此，第二負載均衡處理藉由對第二功率位準586增加所量測的反射功率574，以補償所損失的反射功率574。負載均衡之後的傳輸功率550將匹配於執行雙負載均衡處理（亦即，第一與第二負載均衡處理）之後的所期望的設定點的功率位準552。
第6圖圖示根據本發明一些實施例之用於提供更一致的RF功率傳輸的負載均衡方法600的流程圖。舉例而言，可在上述第1圖的電漿反應器中執行方法600。方法600開始於602，藉由在第一時間週期期間提供第一功率位準的第一脈衝RF功率波形到處理腔室。在一些實施例中，第一脈衝RF功率波形係為RF源訊號，例如，由產生器140提供的正向功率580。可利用約60MHz至約162MHz之間的VHF頻率提供第一脈衝RF功率波形。在一些實施例中，第一RF源訊號的VHF頻率係為約162 MHz。在一些實施例中，第一RF源訊號的VHF頻率係為約60 MHz。在一些實施例中，第一脈衝持續時間的第一功率位準可以是約200瓦特至約5.0KW（例如，3.6KW）。
在604，在第一時間週期期間提供第一功率位準的第二脈衝RF功率波形到處理腔室。在一些實施例中，第二脈衝RF功率波形係為偏壓RF功率訊號，例如，由產生器144或148提供的偏壓功率。可利用約2 MHz至約162MHz之間的頻率提供第二脈衝RF功率波形。在一些實施例中，第二脈衝RF功率波形的頻率係為約60MHz。在一些實施例中，第二RF源訊號的第一脈衝持續時間的第一功率位準可以是約200瓦特至約5.0KW（例如，3.6KW）。在一些實施例中，第二脈衝RF功率波形可以與第一脈衝RF功率波形同步。
在606，取得由所提供的第一與第二脈衝RF功率波形在第一時間週期期間建立的第一反射功率。在一些實施例中，可透過經由通訊式耦接至RF產生器140、144、及148的一或更多個感測器的量測，或者藉由一或更多個RF產生器140、144、及148偵測反射功率，以取得第一反射功率。在一些實施例中，可透過依據所使用的正向功率的估計或計算取得第一反射功率。
在608，執行第一負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的功率位準，以補償在第一時間週期期間所取得的反射功率，以產生預設設定點的功率位準的傳輸功率。舉例而言，如相對於第5圖所述，第一負載均衡處理藉由在tp1 期間將第一功率位準584增加成提供520瓦特（500瓦特+20瓦特），以補償所損失的反射功率572。在此實例中，反射功率572係為藉由第一與第二脈衝RF功率波形二者所產生的反射功率。
在610，在第二時間週期期間以第二功率位準提供第一脈衝RF功率波形，其中第二功率位準基本上等效於第一功率位準。此舉具有產生模擬連續波的影響。在612，在第二時間週期期間以第二功率位準提供第二脈衝RF功率波形。在614，取得由所提供的第一與第二脈衝RF功率波形在第二時間週期期間建立的第二反射功率。在616，執行第二負載均衡處理，以調整第一脈衝RF功率波形的功率位準，以補償在第二時間週期期間所取得的反射功率，以產生預定設定點的功率位準的傳輸功率。舉例而言，如相對於第5圖所述，第二負載均衡處理藉由對第一功率位準586增加所損失的反射功率574的數量，以補償所損失的反射功率574。在此實例中，反射功率574係為藉由第一與第二脈衝RF功率波形二者在時間tp2 期間產生的反射功率。
儘管上述內容針對本發明實施例，但在不脫離本發明的基本範疇情況下，當可設計本發明的其他和進一步實施例。
100‧‧‧反應器腔室102‧‧‧圓柱形側壁103‧‧‧地板104‧‧‧天花板106‧‧‧氣體歧管108‧‧‧氣體分配板109‧‧‧通孔110‧‧‧歧管外殼111‧‧‧氣體供應入口112‧‧‧絕緣環114‧‧‧真空泵120‧‧‧氣體控制板136‧‧‧支撐基座137‧‧‧基板138‧‧‧晶圓支撐電極140‧‧‧產生器140a‧‧‧脈衝控制輸入142‧‧‧RF阻抗匹配網路144‧‧‧RF偏壓產生器144a‧‧‧脈衝控制輸入146‧‧‧RF阻抗匹配網路148‧‧‧RF偏壓產生器148a‧‧‧脈衝控制輸入149‧‧‧RF阻抗匹配網路160‧‧‧脈衝控制器162‧‧‧DC產生器164‧‧‧DC隔離電容器166‧‧‧DC隔離電容器402‧‧‧雙位準RF脈衝正向功率404‧‧‧反射功率406‧‧‧傳輸功率410‧‧‧第一功率位準410'‧‧‧第一功率位準412‧‧‧第一功率位準414‧‧‧第一功率位準420‧‧‧第二功率位準420'‧‧‧第一功率位準422‧‧‧第二功率位準424‧‧‧第二功率位準450‧‧‧CW傳輸功率450'‧‧‧傳輸功率452‧‧‧功率位準460‧‧‧脈衝波功率462‧‧‧第一功率位準464‧‧‧第二功率位準470‧‧‧反射功率476‧‧‧平均量測值480‧‧‧CW正向功率482‧‧‧功率位準482'‧‧‧新的功率位準550‧‧‧傳輸功率552‧‧‧功率位準560‧‧‧脈衝波功率562‧‧‧第一功率位準564‧‧‧第二功率位準570‧‧‧反射功率572‧‧‧第一功率位準574‧‧‧反射功率580‧‧‧正向功率582‧‧‧功率位準584‧‧‧第一功率位準586‧‧‧第一功率位準600‧‧‧方法602‧‧‧步驟604‧‧‧步驟606‧‧‧步驟608‧‧‧步驟612‧‧‧步驟614‧‧‧步驟616‧‧‧步驟
為讓上文簡要概述且下文更詳細論述的本發明的實施例更明顯易懂，可配合本發明的參考實施例說明，該等實施例係圖示於隨附圖式中。然而，應注意隨附圖式僅圖示本發明典型實施例，而非視為限定本發明的保護範疇，本發明可接納其他等效實施例。
第1圖圖示根據本發明一些實施例之電漿反應器。
第2A-C圖圖示根據本發明一些實施例之射頻訊號的脈衝波形。
第3A-D圖圖示根據本發明一些實施例之脈衝波形之間的相位差。
第4A-B圖圖示根據本發明一些實施例之利用雙模式脈衝與連續波功率的負載均衡處理。
第5圖圖示根據本發明一些實施例之利用模擬連續波功率結合偏壓脈衝功率的負載均衡處理。
第6圖圖示根據本發明一些實施例之用於提供更一致的RF功率傳輸的負載均衡處理的方法的流程圖。
為促進理解，各圖中相同的元件符號儘可能指定相同的元件。為清楚說明，以上圖式已經簡化且未按比例繪製。預期一個實施例的元件和特徵可有利地併入其他實施例，在此不另外詳述。
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550‧‧‧傳輸功率
552‧‧‧功率位準
560‧‧‧脈衝波功率
562‧‧‧第一功率位準
564‧‧‧第二功率位準
570‧‧‧反射功率
572‧‧‧第一功率位準
574‧‧‧反射功率
580‧‧‧正向功率
582‧‧‧功率位準
584‧‧‧第一功率位準
586‧‧‧第一功率位準

Claims (20)

  1. 一種使用脈衝射頻(RF)功率操作一電漿增強基板處理系統的方法，該電漿增強基板處理系統使用至少一個連續波或模擬連續波以及至少一個脈衝波二者，包含以下步驟：在一第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第一脈衝RF功率波形到一處理腔室；在該第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第二脈衝RF功率波形到該處理腔室；取得由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第一時間週期期間建立的一第一反射功率；以及執行一第一負載均衡處理，以調整該第一脈衝RF功率波形的該第一功率位準，以補償在該第一時間週期期間所取得的該第一反射功率，以產生一預設功率位準的一傳輸功率。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在一第二時間週期期間以一第二功率位準提供該第一脈衝RF功率波形，其中該第二功率位準基本上等效於該第一功率位準；在該第二時間週期期間以一第二功率位準提供一第二脈衝RF功率波形； 取得由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第二時間週期期間建立的一第二反射功率；以及執行一第二負載均衡處理，以調整該第一脈衝RF功率波形的該第二功率位準，以補償在該第二時間週期期間所取得的該第二反射功率，以產生該預設功率位準的一傳輸功率。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該第一脈衝RF功率波形係為一RF源訊號。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該第二脈衝RF功率波形係為一RF偏壓訊號。
  5. 如請求項2所述之方法，其中該第二脈衝RF功率波形的該第二功率位準係為一零功率位準。
  6. 如請求項2所述之方法，其中所執行的該第一與第二負載均衡處理針對該第一脈衝RF功率波形分別調整該第一與第二功率位準，以提供一實質上恆定的傳輸功率。
  7. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中所取得的該第一與第二反射功率係為量測值。
  8. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中所取得的該第一與第二反射功率係為分別依據所使用的該第一與第二脈衝RF功率波形的計算值。
  9. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中 藉由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第一時間週期期間建立該第一反射功率，而其中藉由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第二時間週期期間建立該第二反射功率。
  10. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中該第一脈衝RF功率波形的一頻率係為約2MHz至約162MHz，而其中該第二脈衝RF功率波形的一頻率係為約2MHz至約162MHz。
  11. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中該第一脈衝RF功率波形的該第一與第二功率位準係為約200瓦特至約5.0KW。
  12. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中該第二脈衝RF功率波形的該第一功率位準係為約200瓦特至約5.0KW，而其中該第二功率位準係為該第二脈衝RF功率波形的該第一功率位準的約0-99%。
  13. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中該第一脈衝RF功率波形與該第二脈衝RF功率波形同步。
  14. 如請求項2-6中之任一者所述之方法，其中該第一與第二時間週期彼此不同。
  15. 一種具有指令儲存其上的非暫態電腦可 讀取媒體，當執行該等指令時造成執行使用脈衝射頻(RF)功率操作一電漿增強基板處理系統的一方法，該電漿增強基板處理系統使用至少一個連續波或模擬連續波以及至少一個脈衝波二者，該方法包含以下步驟：在一第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第一脈衝RF功率波形到一處理腔室；在該第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第二脈衝RF功率波形到該處理腔室；取得由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第一時間週期期間建立的一第一反射功率；以及執行一第一負載均衡處理，以調整該第一脈衝RF功率波形的該第一功率位準，以補償在該第一時間週期期間所取得的該第一反射功率，以產生一預設功率位準的一傳輸功率。
  16. 如請求項15所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中該方法進一步包含以下步驟：在一第二時間週期期間以一第二功率位準提供該第一脈衝RF功率波形，其中該第二功率位準基本上等效於該第一功率位準；在該第二時間週期期間以一第二功率位準提供一第二脈衝RF功率波形； 取得由所提供的該第一與第二脈衝RF功率波形在該第二時間週期期間建立的一第二反射功率；以及執行一第二負載均衡處理，以調整該第一脈衝RF功率波形的該第二功率位準，以補償在該第二時間週期期間所取得的該第二反射功率，以產生該預設功率位準的一傳輸功率。
  17. 如請求項16所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中所執行的該第一與第二負載均衡處理針對該第一脈衝RF功率波形分別調整該第一與第二功率位準，以提供一實質上恆定的傳輸功率。
  18. 如請求項16所述之非暫態電腦可讀取媒體，其中該第二脈衝RF功率波形的該第二功率位準係為一零功率位準。
  19. 一種電漿增強基板處理系統，該電漿增強基板處理系統使用至少一個連續波或模擬連續波以及至少一個脈衝波二者，包含：一第一RF產生器，經配置以在一第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第一脈衝RF功率波形到一處理腔室，並在一第二時間週期期間提供一第二功率位準的該第一脈衝RF功率波形；以及一第二RF產生器，經配置以在該第一時間週期期間提供一第一功率位準的一第二脈衝RF功率波形到 該處理腔室，並在該第二時間週期期間提供一第二功率位準的一第二脈衝RF功率波形，其中該第一RF產生器經進一步配置以單獨在該第一與第二時間週期期間之每一者偵測該基板處理系統中的反射功率，並執行負載均衡處理，以調整該第一脈衝RF功率波形的該第一與第二功率位準，以補償所偵測的該些反射功率，以產生一預設功率位準的一傳輸功率。
  20. 如請求項19所述之電漿增強基板處理系統，其中該第一脈衝RF功率波形係為一RF源訊號，而其中該第二脈衝RF功率波形係為一RF偏壓訊號。
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