[发明专利]控制在连续波和脉冲等离子体之间转换的方法和装置

说明书

本发明涉及控制在连续波和脉冲等离子体之间转换的方法和装置。提供了用于在等离子体处理室中从第一等离子体条件平缓转换到第二等离子体条件的方法和装置。用于等离子体处理的装置可以配备有耦合到阻抗匹配网络的RF电源，以平缓地从连续波(CW)等离子体切换到脉冲等离子体(反向地或交替地)而不使等离子体猝灭。或者，等离子体处理室可以被配备在第一占空比的脉冲等离子体平缓地切换到第二占空比的脉冲模式而不使等离子体猝灭。这种转换可以通过使输送到等离子体处理室的RF电源的RF功率斜坡式变化、使占空比斜坡式变化和/或使脉冲频率斜坡式变化，使得阻抗可以在转换期间通过阻抗匹配网络平缓改变和匹配。

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体而言涉及一种用于控制在连续波和脉冲等离子体之间转换的方法和装置。

背景技术

本公开一般涉及晶片的等离子体处理，更具体地，涉及其中电阻抗存在显著变化的等离子体之间的转换，例如在连续波(CW)等离子体和脉冲等离子体之间的转换，而不使等离子体猝灭。

等离子体处理可以用于半导体处理中的各种操作，包括蚀刻、清洁、处理和沉积。射频(RF)功率可以传送到等离子体处理室，在该等离子体处理室中RF功率可以以连续波(CW)模式或脉冲模式传送。这可以产生两种不同类型的等离子体：(1)CW等离子体或(2)脉冲等离子体。CW等离子体和脉冲等离子体都已经用于半导体工业中以获得期望的结果。

在CW模式下，RF电源提供连续且恒定量的功率来点燃或维持强等离子体，并且这种等离子体已经用于各种应用中。在CW模式下的RF功率可以表示为具有一定频率的正弦波。RF电源可以以任何合适频率在CW模式下传输功率，该合适频率可以在约200KHz至约200MHz之间。示例包括400KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz、100MHz和162MHz。

在脉冲模式下，RF电源调制输送到等离子体处理室的功率以点燃或维持等离子体，并且这种等离子体已经用于许多应用中。在脉冲模式下的RF功率在给定的时间段“T”期间提供脉冲形式的功率。通常，这样的脉冲可以是方波形式。占空比可以指在导通时间和关闭时间的总时间期间的开通时间百分比(T_on)，其中在给定周期内总时间T＝T_on+T_off。RF电源可以以任何合适的占空比(例如在1％至99％之间)以脉冲模式传递功率。RF功率可以在脉冲模式下以约10Hz到约100kHz之间的脉冲频率传送功率。

等离子体通常包括电子、离子、自由基和中性物质，它们都具有不同的驻留时间和寿命。例如，当在等离子体处理室中关闭RF功率时(例如，在T_off期间)，高能电子可以快速离开等离子体，同时离子和自由基可以在等离子体中保持较长时间，因为它们的扩散速度较低。这可以影响等离子体的各种特性(例如，电场电位、电子温度、物质密度等)，具体取决于等离子体的脉冲周期的导通时间和关闭时间。由于脉冲模式具有特定的占空比并且CW模式基本上以100％占空比工作，所以与CW模式下的等离子体相比，脉冲模式下的等离子体的性质可能非常不同。使用CW和脉冲模式可以提供不同类型的等离子体处理。因此，使用CW模式和脉冲模式两者的混合系统可以在等离子体处理室中处理晶片方面提供额外的益处。

可能期望从CW切换到期望的脉冲条件，或者相反地或者交替地切换。此外，可能期望从一个脉冲条件切换到另一个脉冲条件，其中电阻抗存在显著差异。

发明内容