[发明专利]射频匹配方法及装置、等离子体设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种射频匹配方法及装置、具有其的等离子体设备。

背景技术

在半导体制备工艺中，等离子体被广泛应用于半导体器件的生产过程中。在等离子体刻蚀系统中，射频电源向等离子腔体供电以产生等离子体。在等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于腔体并曝露在等离子体环境下的晶片相互作用从而，使晶片材料表面发生各种物理和化学反应，进而使材料表面性能发生变化，完成晶片的刻蚀或者其他工艺过程。

现今常用的射频电源的工作频率为13.56MHz，输出阻抗为50Ω。射频电源通过特征阻抗为50Ω的同轴电缆与反应腔室相连。随着刻蚀过程的进行，腔室中的气体成分以及压力都在不断变化，从而作为负载的等离子体的阻抗也在不断的变化。由于射频电源的输出阻抗为固定的50Ω，而输入阻抗是不断变化的，从而射频电源的阻抗与输入阻抗不匹配。上述阻抗的不匹配会导致射频传输线上存在较大的反射功率，使得射频输出功率无法全部施加到等离子体腔室。如果获得的射频能量不足以使等离子体起辉，刻蚀过程就无法进行。由此，需要在射频电源与等离子体腔室之间设置阻抗匹配器，以使得输入阻抗与射频电源阻抗能够达到共轭匹配。其中，阻抗匹配器包括用于检测输入阻抗的传感器。

现有射频匹配器中的传感器，采集到射频传输线的电压V和电流I之后，经模拟电路处理，传感器输出值为：

由上式可以看出，传感器第一输出值a₀由电压幅度检测值|V|′、电流幅度检测值|I|′和相位差检测值α′通过f函数计算获取，传感器第二输出值a₁由电压幅度检测值|V|′、电流幅度检测值|I|′和相位差检测值α′通过g函数计算获取，传感器第三输出值a₂由电流幅度检测值|I|′通过h函数计算获取。其中，f、g和h分别为三个不同的函数。

控制器根据输出的传感器信号和公式得到系数矩阵进而得到射频电源的电压幅度|V|和电流幅度|I|以及相位α，

即|V|=p(h-1(a2),a0,a1)|I|=|h-1(a2)α=q(h-1(a2),a0,a1),]]>