[发明专利]射频控制系统及方法、反应腔室、等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种射频控制系统及方法、反应腔室、等离子体加工设备。

背景技术

目前，电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，以下简称为ICP）设备因其可以在较低的工作气压下获得高密度和高均匀性的等离子体，且结构简单、制造成本较低，而被广泛应用在刻蚀蓝宝石衬底等基片的工艺中。

图1为现有的ICP设备的结构示意图。如图1所示，ICP设备包括反应腔室4和电感耦合线圈3。其中，在反应腔室4内设置有静电卡盘5，用以采用静电吸附的方式承载被加工工件6，并且，静电卡盘5依次与第一匹配器7和第一射频电源8电连接；电感耦合线圈3设置于反应腔室4的顶壁上方，其依次与第二匹配器2和第二射频电源1电连接。在进行工艺的过程中，第二射频电源1向电感耦合线圈3内提供射频电流，当该射频电流流过电感耦合线圈3时在反应腔室4内产生交变磁场，该交变磁场又感应出涡旋电场，从而使反应腔室4内的工艺气体在电磁场中获取能量并电离，进而产生高密度的等离子体；与此同时，第一射频电源8在被加工工件6上加载负偏压，以吸引等离子体中的粒子溅射被加工工件6的表面。

由于在反应腔室4内产生的感应电磁场的大小和分布是由流经电感耦合线圈3的各个位置的射频电流产生的感应电磁场的矢量和决定的，这使得电感耦合线圈3中的射频电流的大小可以直接影响诸如等离子体的密度及分布等的等离子体参数，从而决定了处理被加工工件6的工艺结果。因此，若能够精确地控制电感耦合线圈3中的射频电流的大小，则可以提高ICP设备的工艺精确度。

目前，通常通过调节第二射频电源1输出的射频功率的大小来控制电感耦合线圈3中的射频电流，但是，这在实际应用中不可避免地存在下述问题，即：

由于受到等离子体的具有非线性特征的阻抗，以及在加工、安装电感耦合线圈3的过程中产生的加工和安装误差等的因素影响，电感耦合线圈3中的射频电流实际值往往和与预设的第二射频电源1输出的射频功率一一对应的射频电流理想值之间存在偏差，导致反应腔室4内的等离子体的实际密度及分布等的等离子体参数无法达到理想值，从而造成ICP设备的工艺精确度降低。

而且，若电感耦合线圈3中的射频电流实际值与射频电流理想值之间存在偏差，则在同一ICP设备的不同批次的加工之间，或者不同ICP设备的加工之间，即使第二射频电源1输出相同大小的射频功率，射频电流实际值也可能不同，因此，通过调节第二射频电源1输出的射频功率的大小来控制电感耦合线圈3中的射频电流，很难保证等离子体参数的一致性和工艺的重复性，从而降低了良品率。

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，提出了一种射频控制系统及方法、反应腔室、等离子体加工设备，其可以在线校准线圈中的射频电流值与射频电流标准值之间的偏差，从而可以提高等离子体加工设备的工艺精确度和工艺重复性。

为实现本发明的目的而提供一种射频控制系统，其包括射频功率输出模块，用以向线圈输出射频功率，以在线圈内产生射频电流，所述射频控制系统还包括检测模块和控制模块，其中，所述检测模块用于检测所述线圈中的射频电流，并将其检测到的射频电流值发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据由所述检测模块发送而来的射频电流值与预设的射频电流标准值而获得射频电流偏差，且根据该射频电流偏差计算射频功率输出值，并根据该射频功率输出值向所述射频功率输出模块发送控制信号；所述射频功率输出模块根据所述控制信号向所述线圈输出所述射频功率输出值。

优选地，所述射频控制系统还包括判断模块，所述控制模块将所述射频电流偏差发送至所述判断模块；所述判断模块用于判断所述射频电流偏差是否超出预设的安全阈值；若是，则向所述控制模块发送表示所述射频电流偏差超出预设的安全阈值的信号；所述控制单元在接收到该信号之后根据所述射频电流偏差计算射频功率输出值，且根据该射频功率输出值向所述射频功率输出模块发送控制信号。

其中，所述射频控制系统还包括模数转换模块，所述检测模块将检测到的射频电流值发送至所述模数转换模块；所述模数转换模块用于将所述射频电流值转化为数字信号，并发送至所述控制模块。

其中，所述检测模块包括电流传感器。

其中，所述射频控制系统还包括数模转换模块，所述控制模块将所述控制信号发送至所述数模转换模块；所述数模转换模块用于将所述控制信号转换为模拟信号，并发送至所述射频功率输出模块。