[发明专利]等离子体反应腔室阻抗自动匹配方法

权利要求书

1.一种等离子体反应腔室阻抗自动匹配方法，用于在一等离子体处理工艺步骤中自动调节阻抗匹配电路中一可调阻抗元件的阻抗值，所述阻抗匹配电路输入端通过一同轴电缆与一可变频率射频电源连接，其输出端与所述反应腔室的下电极连接，所述方法包括如下步骤：

a)、设定所述可调阻抗元件的初始阻抗值；

b)、判断所述同轴电缆上测得的反射功率是否大于第一阈值；若是，则执行步骤c)，否则，循环执行步骤b)；

c)、判断射频电源的频率是否稳定；若是，则执行步骤d)，否则，循环执行步骤c)；

d)、判断所述同轴电缆上测得的反射功率是否大于第二阈值；若是，则执行步骤e)，否则，回到步骤b)继续执行；

e)、以一调节步长调节所述可调阻抗元件阻抗值，所述调节步长与所述同轴电缆上对地电压与电流的相位差α和/或的值同为正或同为负；

其中，V为所述同轴电缆上对地电压，I为所述同轴电缆上电流，所述第二阈值大于所述第一阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步长与所述同轴电缆上对地电压与电流的相位差α成正比。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步长与的值成正比，其中，V为所述同轴电缆上对地电压，I为所述同轴电缆上电流，α为所述同轴电缆上对地电压与电流的相位差。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为所述射频电源输出功率的x%与5W中的最大值，或所述射频电源输出功率的x%与5W中的最小值，其中x大于等于1、小于等于3；所述第二阈值为所述射频电源输出功率的y%与10W中的最大值，或所述射频电源输出功率的y%与10W中的最小值，其中，y大于等于3、小于等于5。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述射频电源的输出功率为800-10000W。

6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中，若1秒内所述射频电源的频率未出现超过初始频率值2.5%范围内的浮动，则所述射频电源的频率稳定。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述射频电源的初始频率值为2MHZ或13.56MHZ。

8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤e）包括步骤：

e1)、以所述同轴电缆上串接的一电压电流传感器测量所述同轴电缆上对地电压V与电流I。

9.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，其在步骤e)之后还包括步骤：

f)、等待一时间段后，回到所述步骤b)继续执行。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤f)中，所述时间段的时长为0.5-1秒。

11.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述可调阻抗元件的初始阻抗值由所述等离子体处理工艺步骤的多个工艺参数共同确定，所述工艺参数至少包括：制程气体种类，制程气体流量以及射频电源输出功率。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻抗匹配电路与所述反应腔室的阻抗之和为50Ω。

13.一种等离子体处理装置，包括反应腔室、置于反应腔室下方的下电极、一阻抗匹配电路、一电压电流传感器、一可变频率射频电源以及一控制单元，所述阻抗匹配电路至少包括一可调阻抗元件，所述射频电源通过同轴电缆与所述阻抗匹配电路输入端连接，所述阻抗匹配电路输出端与所述下电极连接，其中，所述电压电流传感器串接于所述同轴电缆上，所述控制单元根据所述电压电流传感器测得的电压与电流值，应用如权利要求1至3中任一项所述的阻抗自动匹配方法，调节所述可调阻抗元件阻抗值，以实现所述等离子体处理装置中的阻抗匹配。

14.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括一可调电容与一恒定电容，所述可调电容一端与所述恒定电容一端连接作为所述阻抗匹配电路的输入端，所述可调电容另一端接地，所述恒定电容另一端作为所述阻抗匹配电路的输出端。