[发明专利]一种用于等离子体处理腔室的射频能量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制程领域，具体地，涉及一种用于等离子体处理腔室的射频能量控制方法。

背景技术

双频干刻蚀技术广泛地被用于等离子体刻蚀工艺中。与单频的等离子体相比，双频的等离子体刻蚀具有很多的优点。其中高频可以控制等离子体的密度，而低频可以控制离子能量和密度。从而使刻蚀工艺有了更大的可调空间。因此，脉冲等离子体尤其是双频脉冲等离子体逐渐被用于刻蚀工艺。

图1示出了现有技术中控制射频能量生成脉冲等离子体的方法的流程图。具体地，脉冲等离子体生成的过程中包括：步骤101：向等离子体处理腔室内通入反应气体。其中，等离子处理腔室为本领域技术人员所常用。步骤102：位于等离子体处理腔室内的上电极以及下电极产生电场对反应气体进行电离，产生等离子体，其中，下电极连接一源射频功率源以及一偏置射频功率源，所述源射频功率源用于生成的高频电场来使电子加速，使电子与处理气体冲击电离而发生射频等离子体，所述偏置射频功率源用于控制等离子体对代加工件进行物理溅射轰击。

图2示出了根据现有技术的双频等离子体生成过程中，射频电场开启和关闭时粒子运动方向示意图。如图2所示，常规的同步双频脉冲生成方式中，射频功率源的脉冲信号会在零与一固定值之间交替变化，因此射频电场具有开启和关闭的过程。当射频电场的功率为零即射频电场关闭时，由于电场的消失，等离子体鞘层也将消失，加工过程中产生的带负电的粒子可能少量掉落于加工晶片的表面，对等离子体的刻蚀工艺造成很大的影响。另外一般在等离子体刻蚀过程中脉冲频率都很高，因此射频电场会频繁地开启和关闭，对硬件设备(如匹配盒等)也提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于等离子体处理腔室的射频能量控制方法。

根据本发明的一个方面，提供一种用于等离子体处理腔室的射频能量控制方法，用于对放置在等离子体处理腔室中的晶片进行加工处理，所述等离子体处理腔室包括一上电极和一下电极，所述下电极连接一源射频功率源以及一偏置射频功率源，共同作用于所述等离子体处理腔室内以产生一射频电场，所述源射频功率源通过电感耦合的方式电离反应气体以产生等离子体，所述偏置射频功率源用于控制等离子体对代加工件进行物理溅射轰击，所述方法包括如下步骤：向所述等离子体处理腔室内通入反应气体；控制所述上电极和所述下电极对反应气体进行电离，产生等离子体；其特征在于，所述源射频功率源的功率以及所述偏置射频功率源的功率中的至少一个大于零，所述射频电场在多个功率之间周期性交替变化，且所述射频电场的功率始终大于零。

优选地，所述源射频功率源以一恒定功率电平持续运行，所述偏置射频功率源的功率在第一功率电平与第二功率电平之间交替变化，其中，所述第二功率电平大于所述第一功率电平，所述第一功率电平大于0。

优选地，所述偏置射频功率源的脉冲信号呈方波变化，所述方波的频率为100Hz～20kHz，所述方波的占空比范围为10％～90％。

优选地，所述源射频功率源在第三功率电平与第四功率电平之间交替变化，所述偏置射频功率源在第一功率电平与第二功率电平之间交替变化，其中，所述第三功率电平大于0，其中，所述第二功率电平大于所述第一功率电平，所述第四功率电平大于所述第三功率电平。

优选地，所述第一功率电平等于0。

优选地，所述第一功率电平大于0。

优选地，所述源射频功率源以及所述偏置射频功率源的脉冲信号均呈方波变化，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波与所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波频率相等、均为100Hz～20kHz，且占空比范围均为10％～90％。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波的占空比等于所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波的占空比。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波与所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波为同相。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波与所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波为反相。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波的占空比大于或小于所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波的占空比。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波与所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波为同相。

优选地，所述源射频功率源的脉冲信号形成的方波与所述偏置射频功率源的脉冲信号形成的方波之间具有一相位差。