[发明专利]通过针对离子能量分布的RF波形修改的反馈控制

说明书

一种用于对将功率施加到诸如等离子体腔室等的负载的RF功率供应器进行控制的系统包括：主控功率供应器和从属功率供应器。主控功率供应器向从属功率供应器提供诸如频率及相位信号的控制信号。从属功率供应器接收该频率及相位信号，并且还接收从负载检测到的频谱发射的信号特征。从属RF功率供应器改变施加到负载的从属RF功率供应器的RF输出信号的相位和功率。改变功率将对离子分布函数的宽度进行控制，并且改变相位将对离子分布的波峰进行控制。根据RF发生器与负载之间的耦合，检测不同的频谱发射，包括一次谐波、二次谐波、以及在双频驱动系统的情况下的互调失真。

本申请是申请日为2016年5月12日、申请号为201680049837.2(PCT/US2016/032158)、名称为“通过针对离子能量分布的RF波形修改的反馈控制”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种RF发生器系统，并且涉及一种RF发生器控制系统。

背景技术

在此提供的背景描述是以对本公开的内容进行一般性呈现为目的的。发明人当前提及的工作，即在本背景部分中所描述的工作程度、以及在说明书中可能尚未成为申请日之前的现有技术的各方面，无论是以明确或是隐含的方式均不被视为相对于本公开的现有技术。

等离子体蚀刻常被用于半导体制造。在等离子体蚀刻中，离子被电场加速以对基板上的暴露表面进行蚀刻。电场是基于由射频(RF)功率系统的RF发生器生成的RF功率信号而产生的。必须对由RF发生器生成的RF功率信号进行精确地控制以有效地执行等离子蚀刻。

RF功率系统可以包括RF发生器、匹配网络、以及负载(例如，等离子体腔室)。RF发生器生成在匹配网络处接收到的RF功率信号。匹配网络将该匹配网络的输入阻抗与RF发生器和匹配网络之间的传输线路的特性阻抗相匹配。该阻抗匹配有助于使前进到匹配网络的功率(“前向功率”)的量最大化，并且使从匹配网络反射回RF发生器的功率(“反向功率”)的量最小化。当匹配网络的输入阻抗与传输线路的特征阻抗相匹配时，前向功率可以被最大化并且反向功率可以被最小化。

在RF功率源或供应场中，通常有两种将RF信号施加到负载的方法。第一种更为传统的方法是将连续波信号施加到负载。在连续波模式中，连续波信号通常是由功率源连续输出到负载的正弦波。在连续波方法中，RF信号呈现正弦输出，并且可以改变正弦波的振幅和/或频率，以便改变施加到负载的输出功率。

将RF信号施加到负载的第二种方法涉及对RF信号进行脉冲，而不是将连续波信号施加到负载。在脉冲模式的操作下，RF正弦信号通过调制信号被调制，以便针对调制后的正弦信号定义包络(Envelope)。在传统的脉冲调制方案中，RF正弦信号通常在恒定的频率和振幅下输出。传输至负载的功率通过改变调制信号被改变，而非通过改变正弦的RF信号被改变。

在通常的RF功率供应器配置中，施加到负载的输出功率通过使用传感器来确定，该传感器对前向及反射功率或施加到负载的RF信号的电压及电流进行测量。在通常的控制回路中对这些信号中的任意一组进行分析。该分析通常会确定被用于对RF功率供应器的输出进行调节的功率值，以便改变施加到负载的功率。在负载为等离子体腔室的RF功率传输系统中，因为所施加的功率是负载的阻抗的函数的一部分，所以改变负载的阻抗会导致相应改变施加到负载的功率。

在等离子体系统中，功率通常以两种配置中的一种来传输。在第一配置中，功率被容性耦合到等离子体腔室。这种系统被称为容性耦合等离子体(CCP)系统。在第二配置中，功率被感性耦合到等离子体腔室。这种系统通常被称为感性耦合等离子体(ICP)系统。等离子体传输系统通常包括施加于一个或多个电极的偏置功率及源功率。源功率通常产生等离子体，并且偏置功率将等离子体调谐为相对于偏置RF功率供应器的能量。根据各种设计考虑，偏置和源可以共享相同的电极或者可以使用单独的电极。