[发明专利]逆功率降低方法及利用其的等离子电力装置

说明书

本发明的逆功率降低方法为用于降低从等离子负载向高频电力放大部反射的逆功率的方法，包括：输出频率倾斜度判断步骤，控制器判断从上述高频电力放大部输出的输出频率倾斜度的符号；逆功率倾斜度判断步骤，上述控制器判断从上述等离子负载向上述高频电力放大部反射的逆功率倾斜度的符号；频率变化量增减决定步骤，上述控制器根据上述输出频率倾斜度的符号与上述逆功率倾斜度的符号的组合来决定频率变化量的增减；更新步骤，上述控制器利用上述频率变化量来更新上述输出频率；以及输出频率变更步骤，若反射系数大于规定反射基准值且上述频率变化量小于规定的变动幅度设定值，则上述控制器为了脱离驼峰而变更上述输出频率。

技术领域

本发明涉及等离子电力装置，更详细地，涉及在等离子电力装置中降低逆功率的方法。

背景技术

等离子蚀刻(plasma etching)经常用于半导体制造工序。在等离子蚀刻中，为了对露出于基板上的表面进行蚀刻，离子被电场(electric field)加速。电场根据通过高频电力系统的高频产生器产生的高频信号产生。通过高频产生器产生的高频信号需以有效地执行等离子蚀刻的方式精密地被控制。

高频电力系统可包括高频产生器、阻抗匹配器(Impedance matcher)以及等离子腔室。为了制造如多个集成电路(IC)、太阳能电池板、压缩磁盘(CD)和/或DVD的各种部件，高频信号以驱动负载的方式使用。

高频信号被阻抗匹配器接收。阻抗匹配器向高频产生器与阻抗匹配器之间的传输线的特性阻抗匹配阻抗匹配器的输入阻抗。阻抗匹配有助于使朝向等离子腔室以正向施加谐振网络施加的阻抗匹配器的电量(“正向电力”)最小化，并有助于使从阻抗匹配器向高频产生器反射的电量(“逆功率”)最小化。当阻抗匹配器的输入阻抗与传输线的特性阻抗一致时，可使从高频产生器向等离子腔室的正向电力输出最大化并使逆功率最小化。

在供给高频电力的过程中，通常，具有向负载施加高频信号的两种方式。第一，传统方式为向负载施加连续波信号。在连续波模式中，通常，连续波信号为供电部持续向负载输出的正弦波。在连续波方式中，高频信号可假设正弦波输出，正弦波的振幅和/或频率可为了改变向负载施加的输出电力而变化。

向负载施加高频信号的其他方式为脉冲形态的高频信号。在脉冲工作模式中，为了规定与调制的正弦波信号有关的包线，高频正弦波信号被调制信号调制。在以往的脉冲调制方式中，高频正弦波信号以典型的规定频率及振幅输出。向负载传递的电力通过改变上述调制信号来改变，而不是通过改变正弦波、高频信号来改变。

在常规高频供电部结构中，向负载施加的输出电力通过使用传感器来决定，上述传感器用于检测向负载施加的高频信号的正向电力及反射电力或检测电压及电流。这些信号中的一个集在常规反馈回路被分析。这种分析通常决定用于为了改变向负载施加的电力而调节高频供电部的输出的电力值。在负载为等离子腔室的高频电力传递系统中，由于施加的电力部分性地为负载阻抗的函数，负载阻抗的变化引起向负载施加的相对应的可变电力。

并且，从连续波高频电力传递系统向脉冲高频电力传递系统的迁移提出追加的问题。在典型的等离子系统中，在等离子耗费的电力依赖等离子的阻抗。在阻抗以高频脉冲(例，1kHz～10kHz的范围)的时间标度变化的情况下，为了在多个脉冲之间不关闭等离子，阻抗匹配器及高频产生器内的传感器与促动器需以相似的时间标度进行反应来提供向等离子负载的最佳电力结合。并且，阻抗的时间响应为等离子依赖性，根据如化学物质、压力及电结合的因子而改变。并且，高频结合天线或匹配系统中的如电阻损失的等离子外部的各种寄生要素示出在脉冲周期内根据时间变化的电结合效率，这是因为寄生要素为与根据时间变化的阻抗负载串联的以规定的方式消耗的阻抗。并且，传输及反射电力传感器与高频产生器为了同行所匹配的终端而补正，因此，阻抗不一致引起的电力补偿可对电力传递中的变动性增加作出贡献。

并且，为了使阻抗过多现象的影响最小化，预测阻抗匹配器中的阻抗促动器的相应位置与实现频率检测之间的处理器同步尤为重要。并且，当实现目标频率时，实现处理器再现性及半属性变得更难。