[发明专利]用于向处理腔室中的电极提供预失真的RF偏置电压信号的分段式RF功率系统和方法

说明书

提供了一种射频功率系统，其包括偏置模块、开关、匹配网络、以及控制模块。偏置模块被配置为分别生成直流DC偏置电压。开关被配置为(i)从偏置模块接收电流，以及(ii)控制来自偏置模块的电流的流动以生成射频偏置电压信号。匹配网络被配置为(i)接收射频偏置电压信号，以及(ii)基于射频偏置电压信号，将射频输出电压信号的至少一部分提供给处理腔室中的基板支撑件的电极。控制模块被连接到开关，并被配置为基于射频输出电压信号控制开关的状态，以成形射频偏置电压信号的波形。

技术领域

本公开涉及用于处理腔室的射频偏置电势控制系统。

背景技术

这里提供的背景描述的目的是为了总体上呈现本公开的内容。在此背景技术部分中所描述的范围内，目前署名的发明人的工作，以及在申请时可能无法以其它方式视为现有技术的描述的方面，均未明确或隐含地被认为是反对本公开的现有技术。

等离子蚀刻经常被用在半导体制造中。在等离子体蚀刻中，离子被电场加速以蚀刻基板上的裸露表面。基于RF功率系统的射频(RF)生成器生成的RF功率信号生成电场。必须精确控制RF生成器生成的RF功率信号，以有效执行等离子体蚀刻。

RF功率系统可以包括RF生成器、匹配网络和负载(例如，等离子体腔室)。RF生成器生成RF功率信号，该RF功率信号在匹配网络处被接收。匹配网络将匹配网络的输入阻抗与RF生成器和匹配网络之间的传输线的特征阻抗匹配。该阻抗匹配有助于最大化被转发到匹配网络的功率(“正向功率”)，并且最小化从匹配网络反射回RF生成器的功率(“反向功率”)。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特征阻抗匹配时，正向功率可以被最大化，反向功率可以被最小化。

在RF电源或供电领域中，通常存在两种将RF信号施加到负载的方法。比较传统的第一种方法是将连续波信号施加到负载。在连续波模式下，连续波信号通常是正弦波，其由电源连续输出到负载。在连续波方法中，RF信号采用正弦输出，并且正弦波的幅度和/或频率可以被改变，以改变施加到负载的输出功率。

将RF信号施加到负载的第二种方法包括对RF信号施加脉冲，而不是将连续波信号施加到负载。在脉冲操作模式中，RF正弦信号由调制信号调制，以便为调制后的正弦信号定义包络。在常规的脉冲调制方案中，RF正弦信号通常以恒定的频率和幅度被输出。通过改变调制信号而不是改变正弦RF信号来改变传递给负载的功率。

在典型的RF电源配置中，通过使用传感器确定施加到负载的输出功率，该传感器测量正向功率和反射功率或施加到负载的RF信号的电压和电流。在典型的控制回路中分析这两组信号中的任何一组。该分析通常确定功率值，该功率值用于调整RF电源的输出，以改变施加到负载的功率。在负载是等离子体腔室的RF功率传输系统中，负载阻抗的变化导致施加到负载的功率发生相应的变化，因为施加的功率部分地取决于负载的阻抗。

在等离子体系统中，通常以两种配置之一输送功率。在第一配置中，功率被电容性地耦合到等离子体腔室。这样的系统被称为电容耦合等离子体(CCP)系统。在第二配置中，功率被电感性地耦合到等离子体腔室。这样的系统通常被称为电感耦合等离子体(ICP)系统。等离子体输送系统通常包括偏置功率和被施加到一个或多个电极的源功率。源功率通常被用于生成等离子体，而偏置功率通常被用于将等离子体调谐到相对于偏置RF功率水平的能量水平。根据各种设计考虑，偏置和源可以共享相同的电极或可以使用单独的电极。