[发明专利]射频电源的校准方法、半导体工艺方法及设备

说明书

本发明提供一种射频电源的校准方法、半导体工艺方法及设备，该方法包括：对于一个工艺步骤，获取该工艺步骤中上射频电源与下射频电源的共同激励锁相角度的设定值；根据预设的共同激励锁相角度的校准值对设定值进行校准，以确定共同激励锁相角度的实际值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的偏压值最小时对应的共同激励锁相角度的值。本发明提供的半导体工艺设备中射频电源的校准方法、半导体工艺方法及半导体工艺设备，可以实现不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备中射频电源的校准方法、半导体工艺方法及半导体工艺设备。

背景技术

集成电路特征尺寸不断减小，其要求的加工工艺也越来越严格，其中一个很重要的要求是刻蚀产品的一致性问题，在工艺过程中，对于同一型号的机台，所有工艺腔室的工艺结果一致性均需做严格要求，以避免由于各腔室的一致性问题造成的工艺风险，因此不同腔室间需要通过严格的过程管控，实现工艺结果一致性。

电感耦合等离子体刻蚀是目前集成电路领域常见的刻蚀方法，现有的电感耦合等离子体设备如图1所示，其包括工艺腔室13、上射频电源1和下射频电源5，其中，在工艺腔室13中设置有用于承载晶圆9的基座10(例如为静电卡盘)，下射频电源5通过下匹配器4与该基座10电连接，用以向基座10加载偏压功率。并且，工艺腔室13的顶部设置有介质窗8，且在该介质窗8的上方设置有上电极，该上电极包括电感耦合线圈的外线圈6和内线圈7，二者均与电流分配单元3电连接，上射频电源1通过上匹配器2与该电流分配单元3电连接，用于通过匹配器2和电流分配单元3将射频功率加载至外线圈6和内线圈7，射频能量通过介质窗8耦合至工艺腔室13中。此外，在介质窗8上还设置有喷嘴12，用于向工艺腔室13中通入工艺气体。上述射频能量能够激发工艺气体产生等离子体11。

另外，上述电感耦合等离子体设备还包括锁相电缆14，其两端分别与上射频电源1和下射频电源5电连接，在这种情况下，通常将上射频电源1和下射频电源5中的一者定义为主电源(Master)，另一者定义为从电源(Slave)。通过调节上射频电源1和下射频电源5输出波形的相位差，即共同激励(Common Exciter,CEX)锁相角度，可以调节工艺腔室13的上电极和下电极之间在晶圆9表面的耦合相位差，从而影响晶圆9上方的离子能量和鞘层电势，进而改变晶圆9的刻蚀速率以及Map分布，也就是说，CEX锁相角度的变化可直接影响刻蚀速率(ER，Etch Rate)以及Map分布。

但是，对于不同的工艺腔室而言，即使锁相电缆14的长度、设定的CEX锁相角度以及上射频电源1和下射频电源5分别与上匹配器2和下匹配器4之间的电缆长度均一致，也无法保证上述耦合相位差一致，这是因为：受到上、下电极回路中匹配器、线圈、下电极及相关的分布寄生参数的影响，不同的工艺腔室之间的一些相移因素(例如上匹配器2的输入端与介质窗8下方之间的相移，下匹配器4的输入端与下电极上方之间的相移等)的一致性是无法保证的，从而无法保证不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体工艺设备中射频电源的校准方法、半导体工艺方法及半导体工艺设备，其可以实现不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。

为实现本发明的目的而提供一种半导体工艺设备中射频电源的校准方法，所述半导体工艺设备包括工艺腔室、上射频电源和下射频电源，所述工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，所述上射频电源用于激发所述工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，所述下射频电源用于向所述基座加载射频偏压；其特征在于，所述校准方法包括：

对于一个工艺步骤，获取该工艺步骤中所述上射频电源与所述下射频电源的共同激励锁相角度的设定值；

根据预设的所述共同激励锁相角度的校准值对所述设定值进行校准，以确定所述共同激励锁相角度的实际值，所述校准值为在预设工艺条件下所述晶圆表面的偏压值最小时对应的所述共同激励锁相角度的值；