專(zhuān)利名稱(chēng)：Rf功率傳輸中的次頻率的終止的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于對(duì)負(fù)載的可變阻抗進(jìn)行匹配的裝置，并且 尤其涉及用于等離子體工藝的RF功率傳輸系統(tǒng)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在諸如半導(dǎo)體或者平板顯示器制造等的等離子體工藝應(yīng)用中， RF功率發(fā)生器將電壓施加到等離子腔體中的負(fù)載上，并且可用在很 寬的頻率范圍上進(jìn)行操作。工藝等離子體的阻抗可以隨所施加的電 壓的頻率、腔體的壓力、氣體組成以及靶或襯底材料而改變。因此， 典型地將與網(wǎng)絡(luò)匹配的電阻抗用于將腔體阻抗轉(zhuǎn)化成RF功率發(fā)生器 的理想的負(fù)載。
RF等離子體工藝系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)頻率?；静僮黝l率的諧 波可以導(dǎo)致這些不同的頻率。在許多應(yīng)用中，在相同的設(shè)備上工作 的分離的功率傳輸系統(tǒng)可以導(dǎo)致多個(gè)頻率。商用等離子體工藝設(shè)備 的普通配置為，但是不局限于，雙重頻率系統(tǒng)，例如13.56MHz—350 KHz、 60 MHz — 2 MHz和27. 12 MHz_2 MHz。由于存在不同頻率，可 能有必要在最初設(shè)計(jì)用于在一個(gè)頻率范圍內(nèi)工作的部件中提供附加 的RF電路，以便從分離的頻率來(lái)看影響它們的終端阻抗。對(duì)這個(gè)終 端阻抗進(jìn)行控制將允許控制和限制工藝等離子體中的次頻率 (secondary frequency)的電壓和電流分量。必須設(shè)計(jì)用于終止次 頻率的電路，使得其向次頻率提供所需的終端阻抗，而不會(huì)對(duì)部件 在其操作的主頻率范圍內(nèi)的性能造成不利影響。
希望提供一種阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其具有對(duì)于等離子體腔體上的RF 分量中的不同的頻率設(shè)置具體的終端阻抗的能力，對(duì)于操作者有利 的是能夠在離散的頻率上的工藝中嚴(yán)格地調(diào)節(jié)電壓、電流和功率， 而無(wú)需考慮系統(tǒng)中其它分量所引起的阻抗變化。還希望匹配網(wǎng)絡(luò)具有能夠?qū)τ苫静僮黝l率的諧波所導(dǎo)致的不 期望的影響進(jìn)行抑制的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將終端電路(termination circuit)添加到匹配網(wǎng)絡(luò)裝 置，從操作在次頻率的網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，該匹配網(wǎng)絡(luò)裝置允許對(duì)負(fù)載阻抗 進(jìn)行嚴(yán)格的控制和重復(fù)。設(shè)計(jì)次級(jí)電路，使得其不會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)和輻 射對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)在其基本操作頻率上的操作造成不期望的干擾。如頻 率應(yīng)用的需要，反饋、諧振終端電路可以是固定的或可調(diào)整的。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子體裝置；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可替換的實(shí)施例的等離子體裝置。
具體實(shí)施例方式
參考如圖l，其示出了結(jié)合本發(fā)明原理的RF等離子體工藝裝置， 該裝置通常包括RF功率發(fā)生器10，其將功率提供給以本領(lǐng)域技術(shù)人 員熟知的方式裝配在等離子體腔體14中的襯底16。腔體14充滿氣 體，將該氣體燃成等離子體以便在襯底16上沉積薄膜，或者從襯底 16蝕刻材料。匹配網(wǎng)絡(luò)12設(shè)計(jì)為通過(guò)在RF功率發(fā)生器10的基本頻 率上，對(duì)發(fā)生器10和等離子體負(fù)載20之間的不同阻抗進(jìn)行匹配， 來(lái)提供從RF功率發(fā)生器10到腔體中的RF等離子體負(fù)載20的高效 的功率傳輸。將次級(jí)終端電路18添加在RF功率發(fā)生器10和等離子 體腔體14的輸入端之間，以提供功率發(fā)生器和匹配網(wǎng)絡(luò)的基本工作 頻率以外的一個(gè)頻率或多個(gè)頻率上的特定的阻抗。電路18通常包括 串聯(lián)連接到電感器L和可變電容器C3的并聯(lián)電容器Cl和C2?；蛘?， 為了調(diào)整終端頻率或電路的頻率，電路18中的任何單獨(dú)的部件也可 以是可變的。
在RF等離子體工藝裝置的工作期間，終端電路18用于在工藝 系統(tǒng)中調(diào)節(jié)或限制次頻率的電壓、電流、功率和/或相位分量。在操
作期間，通過(guò)對(duì)終端電路中的連接點(diǎn)上的任意或者所有這些特性進(jìn)
行測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)次頻率分量的進(jìn)一步調(diào)節(jié)或控制。圖2示出了 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其使用反饋回路來(lái)調(diào)整和控制終端電路18的 分量的值。測(cè)量器件22在終端電路18到匹配網(wǎng)絡(luò)12輸出端的連接 點(diǎn)上測(cè)量RF功率傳輸?shù)碾妷?、電流?或相位分量?；蛘?，可以在 終端電路18的任何點(diǎn)上獲得測(cè)量結(jié)果。將來(lái)自測(cè)量器件22的數(shù)據(jù) 提供給控制器24，控制器24對(duì)除了功率發(fā)生器和匹配網(wǎng)絡(luò)的基本工 作頻率之外的頻率上的功率傳輸特性進(jìn)行監(jiān)視。接下來(lái)控制器24進(jìn) 一步將來(lái)自測(cè)量器件22的數(shù)據(jù)作為反饋，以改變可變電容器C3的 電容值?？商鎿Q地，響應(yīng)于來(lái)自測(cè)量器件22的數(shù)據(jù)，終端電路的任 何或全部部件都是可變的或可調(diào)整的。
容易看出，這里提供了一種RF等離子體工藝系統(tǒng)中的匹配網(wǎng)絡(luò) 的新穎和獨(dú)特的實(shí)施方式，其利用了允許對(duì)工藝等離子體中的次頻 率的電壓和電流分量進(jìn)行控制或限制的輔助諧振、電抗電路。
盡管示出并且描述了操作的具體結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，應(yīng)當(dāng)清楚地理解， 這僅僅是為了說(shuō)明目的，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提 下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地在其中做出改變和修改。
權(quán)利要求
1、一種用于將RF功率傳輸?shù)降入x子體的系統(tǒng)，包括a)RF功率發(fā)生器，其設(shè)置用于將功率傳輸?shù)降入x子體腔體內(nèi)的等離子體；b)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)置在所述RF功率發(fā)生器的輸出端，用于提供在所述發(fā)生器的基本工作頻率上的從所述RF功率發(fā)生器到所述等離子體的高效功率傳輸；以及c)終端電路，其配置在所述RF功率發(fā)生器和所述等離子體腔體之間，用于對(duì)所述等離子體內(nèi)一個(gè)或多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的功率傳輸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述終端電路是電抗電路。
3、 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述終端電路的電抗特性可變。
4、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述終端電路包括與可變電 容器串聯(lián)的電感器。
5、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述終端電路對(duì)所述一個(gè)或 多個(gè)次頻率上的電壓、電流、相位角和功率中的一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述終端電路對(duì)所述一個(gè)或 多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的功率傳輸進(jìn)行限制。
7、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括測(cè)量器件，用于對(duì)所 述一個(gè)或多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的所述功率傳輸?shù)奶匦赃M(jìn) 行測(cè)量。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述測(cè)量器件對(duì)所述一個(gè)或 多個(gè)次頻率上的電壓、電流、相位角和功率中的至少一個(gè)進(jìn)行測(cè)量。
9、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器，其基于在所 述一個(gè)或多個(gè)次頻率上由所述測(cè)量器件所測(cè)得的到所述等離子體的 所述功率傳輸?shù)乃鎏匦裕瑢?duì)所述終端電路的所述可變電抗特性中 的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行調(diào)整。
10、 一種將RF功率傳輸?shù)降入x子體的的方法，包括a) 提供等離子體工藝系統(tǒng)，其包括RF功率發(fā)生器，用于容納等 離子體的等離子體腔體，以及設(shè)置在所述RF功率發(fā)生器和所述等離 子體腔體之間的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；b) 在所述發(fā)生器的基本工作頻率上，將來(lái)自所述RF功率發(fā)生器的功率傳輸?shù)剿龅入x子體；以及c) 用設(shè)置在所述RF功率發(fā)生器和等離子體腔體之間的終端電 路，對(duì)所述等離子體內(nèi)一個(gè)或多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的功 率傳輸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述終端電路是電抗電路。
12、 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述終端電路的電抗特性 可變。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述終端電路包括與可變 電容器串聯(lián)的電感器。
14、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述終端電路對(duì)所述一個(gè) 或多個(gè)次頻率上的電壓、電流、相位角和功率中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)
15、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述終端電路對(duì)所述一個(gè) 或多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的功率傳輸進(jìn)行限制。
16、 如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述一個(gè)或多個(gè) 次頻率上的到所述等離子體的所述功率傳輸?shù)奶匦赃M(jìn)行測(cè)量的步 驟。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中到所述等離子體的所述功 率傳輸?shù)乃鎏匦允请妷骸㈦娏?、相位角以及功率中的一個(gè)。
18、 如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括基于在所述一個(gè)或 多個(gè)次頻率上的到所述等離子體的功率傳輸?shù)奶匦?，?duì)所述終端電 路的一個(gè)或多個(gè)所述可變電抗特性進(jìn)行調(diào)整的步驟。
全文摘要
提供了一種連接在RF功率發(fā)生器的輸出端與等離子體腔體的輸入端之間的次級(jí)電抗終端電路，以允許對(duì)工藝等離子體中的次頻率的電壓和電流分量進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)節(jié)或者限制。次級(jí)電抗電路對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗進(jìn)行控制，其中最初將該匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為從系統(tǒng)中的次頻率來(lái)看，在RF功率發(fā)生器的基本頻率進(jìn)行操作。在終端電路的連接點(diǎn)上對(duì)功率傳輸分量進(jìn)行測(cè)量，并且該功率傳輸分量用來(lái)作為反饋信號(hào)，以控制終端電路分量的可變值。
文檔編號(hào)H01LGK101180699SQ200680017788
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者T·J·布萊克本 申請(qǐng)人:先進(jìn)能源工業(yè)公司