[发明专利]用于调谐以减小多个状态下的反射功率的系统和方法

说明书

描述了用于调谐以减小多个状态中的反射功率的系统和方法。该方法包括确定阻抗匹配电路的一个或多个参数的值，使得针对多个状态减小反射功率。这种反射功率的减小增加了耦合到阻抗匹配电路的射频发生器的寿命，同时使用多个状态同时处理衬底。

技术领域

本实施方案涉及用于调谐以减小多个状态中的反射功率的系统和方法。

背景技术

通常，等离子体工具包括射频发生器、阻抗匹配网络和等离子体室。射频发生器经由阻抗匹配网络向等离子体室供应功率。当供应功率时，还向等离子体室提供一种或多种气体以在等离子体室内产生等离子体。等离子体用于各种清洁操作以及在等离子体室中的晶片上执行的其他操作。

然而，当供应功率时，等离子体的功率被反射回RF发生器。该反射功率在源和负载之间的传输线上建立驻波，并且驻波可能导致RF发生器输出驱动的破坏。

正是在这种背景下，出现了本公开中描述的实施方案。

发明内容

本公开的实施方案提供用于调谐以减小多个状态中的反射功率的系统和方法。应当理解，本发明的实施方案可以以多种方式实现，例如，以计算机可读介质上的工艺、装置、系统、设备或方法实现。下面描述几个实施方案。

在半导体等离子体处理期间，施加的射频(RF)功率以1赫兹至50千赫兹之间的频率施以脉冲。调谐匹配网络用于将RF功率耦合到等离子体，以确保RF发生器和等离子体之间的有效耦合。在连续波(CW)或单电平脉冲期间，匹配网络是固定的。然而，在一些情况下，采用两个或更多个电平脉冲，在这种情况下，使用两个或更多个匹配的网络位置，例如电容器值、电感器值等。匹配网络采用可变电抗元件，例如电容器和电感器。这些可变电抗元件具有机械部件，与多电平脉冲相比，这些部件移动缓慢。机械部件的缓慢反应使得其难以跟上多电平脉冲的多级功率电平。通过在多个功率电平之间采用频率调谐可以部分地减轻这种情况。然而，单独的频率调谐不能适应广泛不同的功率电平。所述方法和系统描述了如何优化匹配网络位置以在多电平脉冲的整个过程中最大化匹配效率。提高了匹配效率，并且减小了向RF发生器反射的功率。朝向RF发生器的平均反射RF功率减小，以允许更宽的操作空间。

在一些实施方案中，描述了一种用于调谐以减小多个状态中的反射功率的方法。所述方法包括：通过RF发生器经由阻抗匹配电路向等离子体室供应在数字脉冲信号的第一状态期间的功率。所述方法还包括：测量在所述第一状态期间在所述RF发生器的输出处反射的功率量。所述方法包括：通过所述RF发生器经由所述阻抗匹配电路向所述等离子体室供应在所述数字脉冲信号的第二状态期间的功率。所述方法还包括：测量在所述第二状态期间在所述RF发生器的所述输出处反射的功率量。所述方法包括：控制所述阻抗匹配电路的参数以将在所述第一状态期间测量的所述功率量减小到最小值并且将在所述第二状态期间测量的所述功率量减小到最小值。

在多种实施方案中，描述了一种用于调谐以减小多个状态中的反射功率的系统。所述系统包括：RF发生器，其被配置为在数字脉冲信号的第一状态期间供应功率。所述系统还包括：阻抗匹配电路，其经由RF电缆耦合到所述RF发生器；以及等离子体室，其经由RF传输线耦合到所述阻抗匹配电路。所述系统包括：传感器，其耦合到所述RF发生器的输出。所述传感器被配置为测量在所述第一状态期间在所述RF发生器的所述输出处反射的功率量。所述RF发生器被配置为在所述数字脉冲信号的第二状态期间经由所述阻抗匹配电路向所述等离子体室供应功率。所述传感器被配置为测量在所述第二状态期间在所述RF发生器的所述输出处反射的功率量。所述系统包括：处理器，其耦合到所述阻抗匹配电路以控制所述阻抗匹配电路的参数。控制所述参数以将在所述第一状态期间测量的所述功率量减小到最小值并且将在所述第二状态期间测量的功率量减小到最小值。