[发明专利]在等离子体处理系统中同步RF脉冲的方法和装置

说明书

优先权主张

本申请主张由John C,Vakore,Jr.于2012年2月22日提交的名称为"METHODS AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZING R.F PULSES IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM"的美国临时申请号为61/602,041的共同拥有的临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

等离子体处理长期以来被用于处理衬底(例如，晶片或平板或其它衬底)以创建电子设备(例如，集成电路或平板显示器)。在等离子体处理中，将衬底置于等离子体处理室中，该等离子体处理室采用一个或多个电极将源气体(其可以是蚀刻剂源气体或沉积源气体)激发成用于处理该衬底的等离子体。可以通过RF信号激励该电极，例如，该RF信号是通过RF发生器供应的。

在一些等离子体处理系统中，可以向一个或多个电极提供多个RF信号以产生等离子体，该多个RF信号中的一些可以具有相同的RF频率或者具有不同的RF频率。例如，在电容耦合等离子体处理系统中，为了产生预期的等离子体，可以向顶部电极、底部电极、或者可以向它们两者提供一个或多个RF信号。

在一些应用中，可以向RF信号施加脉冲。对于任何给定的RF信号，RF脉冲涉及将RF信号导通和截止，通常是在相同的RF信号周期内，但可以跨越多个RF信号周期。此外，RF脉冲可以在信号之间同步。例如，如果两个信号RF1和RF2是同步的，则对于信号RF2的每个主动脉冲都有信号RF1的主动脉冲。这两个RF信号的脉冲可以是同相的，或者一个RF脉冲的上升沿可以滞后于另一个RF脉冲的上升沿，或者一个RF脉冲的下降沿可以滞后于另一个RF脉冲的下降沿，或者RF脉冲可以是异相的。

在现有技术中，多个RF信号的脉冲同步通常涉及通信网络以便在各种RF发生器之间控制通信。为了便于讨论，图1是典型的脉冲RF等离子体处理系统102的通用的现有技术实施方案的高级图。脉冲RF等离子体处理系统102包括两个RF发生器104和106。在图1的实施例中，RF发生器104代表2MHz的发生器，而RF发生器106代表60MHz的发生器。

主计算机110实现工具控制并且从阻抗匹配网络114接收反馈信号112以分别经由路径118和路径120将功率设定值数据提供(经由数字或模拟通信接口116)至RF发生器104和RF发生器106。反馈信号112涉及源和负载之间的阻抗不匹配，并且被用来控制RF发生器104和RF发生器106的输出功率电平或者正向功率电平以使功率输出最大化并使反射功率最小化。

主计算机110还向脉冲同步器和控制器130提供脉冲启动信号160。响应于该脉冲启动信号160，该脉冲同步器和控制器130向RF发生器104和RF发生器106提供(经由外部同步接口140和外部同步接口142)同步控制信号170和同步控制信号172，以指示RF发生器104和RF发生器106分别使用功率控制器150和功率控制器152来对它的RF信号施加脉冲以产生脉冲RF信号162和脉冲RF信号164。然后经由阻抗匹配网络114将脉冲RF信号162和脉冲RF信号164传递到等离子体室161中的负载。

虽然图1中的脉冲RF同步方案可以为RF发生器提供同步脉冲功能，但是有缺点。例如，图1中的各个RF发生器的脉冲功能的同步需要使用网络以在主计算机110、脉冲同步器/控制器130、以及RF发生器104和RF发生器106中的外部同步接口140和外部同步接口142之间通信。此外，图1中的各个RF发生器的脉冲功能的同步需要在各个发生器中实现外部同步接口(例如140和142)。实现这些外部同步接口给RF发生器的设计增加了额外的一层复杂性，并使得现有的RF发生器不能被用于RF同步脉冲。

鉴于上述情况，需要用于在等离子体处理系统中实现同步RF脉冲的改进的技术和系统。

附图说明

本发明在附图中的图形是通过举例的方式而不是通过限制的方式示出，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是典型的脉冲RF等离子体处理系统的通用的现有技术实施方案的高级图。

图2示出了2MHz RF信号的脉冲的时序图，以说明当一个RF发生器对其RF信号施加脉冲时，另一个RF发生器的伽马值的变化。

图3根据本发明的实施方式示出了同步脉冲RF的实施方式的简化电路框图。

图4是根据本发明的实施方式的用于提供同步RF脉冲能力的DPRF发生器的示例性的实施方式。

具体实施方式