[发明专利]一种在电感耦合等离子体处理装置内点燃等离子体的方法

说明书

本发明公开了一种在电感耦合等离子体处理装置内点燃等离子体的方法，所述处理装置包括一处理腔，一射频功率源及一射频偏置功率源，所述射频偏置功率源通过一射频匹配网络施加到所述处理腔内部用于支撑基片的基座上，所述射频匹配网络包括两个可变电容，所述方法包括下列步骤：设置一电压测量装置用于测量基座表面的电压；控制所述射频偏置功率源输出第一射频功率，调节两可变电容的大小，使得所述射频偏置功率源在基座表面产生大于200伏的电压；控制所述射频功率源输出第二射频功率，保持所述可变电容大小不变，所述第二射频功率在所述第一射频功率的辅助下实现等离子体的点燃。

技术领域

本发明涉及等离子体处理技术领域，更具体地说，涉及一种在等离子体处理装置内点燃等离子体的方法。

背景技术

在等离子体处理装置中，射频电源向工艺腔室供电以产生等离子体。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室内并曝露在等离子体环境下的待加工晶圆或待处理工件相互作用，使其表面发生等离子体反应，而使晶圆或工件表面性能发生变化，从而完成等离子体刻蚀或者其他工艺过程。

在上述等离子体处理装置中，电感耦合等离子体(Induct ively Coupl edPlasma简称ICP)处理装置通过在处理装置外部设置感应线圈，利用感应线圈将射频功率耦合到处理装置的处理腔内部。在ICP技术中，感应线圈表面同时存在电荷产生的电场导致的放电即容性耦合以及感应线圈产生的磁场导致的放电即感性耦合。在等离子体点燃形成的过程中，容性耦合在处理腔室内产生的高压对点燃等离子体有很大帮助，有助于感性放电的启动；然而，当等离子体被点燃后进行基片处理工艺时，由于感应线圈附带的容性放电是不均匀的，这会造成感应线圈上的电场对等离子体的加速不均匀，进而导致等离子体对基片的处理结果不均匀。

为了避免容性耦合现象在等离子体处理工艺中造成的不均匀后果，技术人员对感应线圈的形状进行了一系列改造，包括减少感应线圈的匝数，将多圈单一的感应线圈变更为单圈多个感应线圈的组合。感应线圈的这种演变有效降低了每个感应线圈支路上的电压，从而明显抑制了感应线圈上高电压带来的容性耦合。以确保等离子体对基片的均匀处理。但是，容性耦合的降低，使得在产生低压低密度等离子体的条件下，等离子体很难被点燃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在电感耦合等离子体处理装置内点燃等离子体的方法，所述处理装置包括一处理腔，以及将射频功率施加到所述处理腔内的一射频功率源及一射频偏置功率源，所述射频功率源通过一电感耦合线圈将射频功率耦合到所述处理腔内，所述射频偏置功率源通过一射频匹配网络施加到所述处理腔内部用于支撑基片的基座上，所述射频匹配网络包括两个可变电容，所述方法包括下列步骤：

设置所述射频偏置功率源输出第一射频功率，所述射频功率源输出第二射频功率，调节两可变电容的大小；

监测所述处理腔内等离子体点燃情况，当监测到等离子体点燃时，记录可变电容的大小；

在后续点燃等离子体的步骤中，保持所述可变电容大小不变，所述第二射

频功率在所述第一射频功率的辅助下实现等离子体的点燃。

优选的，所述射频偏置功率源输出的第一射频功率小于50瓦。

优选的，所述处理腔内的阻抗为负载阻抗，所述两可变电容包括第一可变电容和第二可变电容，分别用于调节负载阻抗的实部和虚部。

优选的，所述第一可变电容与负载阻抗并联，用于调节负载阻抗的实部，所述第二可变电容与负载阻抗串联，用于调节负载阻抗的虚部。

优选的，所述第一可变电容的最大电容值为1500PF,所述第二可变电容的最大电容值为500PF。

优选的，调节所述第二电容的位置大于等于80％，调节所述第一电容的位置大于等于60％。