[发明专利]用于半导体晶片制造的无匹配器等离子体源有效

专利信息
申请号: 201880067919.9 申请日: 2018-10-16
公开(公告)号: CN111247620B 公开(公告)日: 2023-10-10
发明(设计)人: 龙茂林;王雨后;里基·马什;亚历山大·帕特森 申请(专利权)人: 朗姆研究公司
主分类号: H01J37/32 分类号: H01J37/32
代理公司: 上海胜康律师事务所 31263 代理人: 李献忠;张华
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 半导体 晶片 制造 配器 等离子体
【说明书】:

描述了无匹配器等离子体源。无匹配器等离子体源包括控制器,该控制器耦合到敏捷式DC轨道,以控制在半桥晶体管电路的输出处生成的放大方波形的形状。无匹配等离子体源还包括半桥晶体管电路,该半桥晶体管电路用于生成放大的方波形,以向等离子体室的电极(例如天线)供电。无匹配等离子体源还包括位于半桥晶体管电路和电极之间的电抗电路。电抗电路具有消除电极的电抗的高质量因子。没有射频(RF)匹配器以及将无匹配器等离子体源耦合到电极的RF电缆。

技术领域

发明涉及用于耦合至电极的无匹配器等离子体源。

背景技术

等离子体系统用于在晶片上执行各种操作。等离子体系统包含射频(RF)产生器、RF匹配器、以及等离子体室。RF产生器经由RF电缆而耦合至RF匹配器,且RF匹配器耦合至等离子体室。RF功率经由RF电缆及RF匹配器而提供至等离子体室,晶片在等离子体室中经受处理。此外,将一种或更多种气体供应至等离子体室,并且在接收到RF功率时于等离子体室内产生等离子体。

本发明中所描述的实施方案就是在该背景下产生。

发明内容

本发明的实施方案提供系统、设备、方法以及计算机程序,其用于提供无匹配器等离子体源以耦合至电极。应理解,可以许多方式实行本实施方案,例如处理、或设备、或系统、或一件硬件、或方法、或计算机可读媒体。以下描述若干实施方案。

在一些实施方案中,RF功率传送系统(例如无匹配器等离子体源)耦合至激发电极,激发电极可用于在使用RF功率的任何晶片制造室中产生或改变等离子体。例如,RF功率传送系统将RF功率提供至激发电极,例如一或更多线圈、或喷头、或晶片平台、或卡盘。RF功率利用功率晶体管(例如场效应晶体管(FETs)或绝缘栅双极晶体管(IGBTs))而耦合至电极,这些功率晶体管作为低阻抗电压源以将功率耦合至电极。相较于使用RF产生器、RF电缆、RF匹配器的系统,此类方式有许多优点。这些优点包含减少RF匹配器及RF电缆的成本、增加等离子体点燃及阻抗调谐的速度、增加形成不同类型的高级脉冲的能力、以及线圈功率复用。

具有50Ohm(Ohm)输出部的RF产生器利用RF电缆(其为50Ohm传输线)而将功率提供至负载。此外,将功率从RF电缆供应至RF匹配器(其为机械或电子RF阻抗匹配箱),以将负载的阻抗转换为50Ohm。当所有阻抗被匹配为50Ohm时,最大功率被传送至负载,且具有0瓦的反射功率。此为在利用等离子体处理的晶片制造(例如蚀刻、沉积、及物理气相沉积(PVD))中传送功率的方式。因此,该操作具有抑制未来的处理能力的限制。这些限制包含等离子体点燃及阻抗调谐的受限的速度、RF匹配器及RF电缆的高成本、产生不同类型脉冲的受限的能力、以及受限的等离子体均匀性控制。

在本发明中所述的一些实施方案中,用于将负载阻抗转换为接近50Ohm的50OhmRF功率产生器、50Ohm RF电缆、及RF匹配器被取代为将低阻抗电压源连接至将被供电的激发电极的连接部。低阻抗电压源包含功率晶体管(例如FETs或IGBTs),其以半桥式设置方式组织,且以推挽配置或全桥式(H)的方式操作,以避免击穿效应(shoot through)。功率晶体管由控制器板控制,且与RF频率及脉冲相关的信号被送至栅极驱动器,如FET栅极驱动器。从低阻抗电压源输出的功率由敏捷式直流(DC)轨道所决定。敏捷式DC轨道用于增加、减少、或脉冲化从低阻抗电压源输出的功率。敏捷式DC轨道用于功率调节及调制,同时使任意形状的脉冲能被建构。脉冲能力相较于具有RF产生器、RF电缆、以及RF匹配器的等离子体工具而增强的。

此外,在许多实施方案中,依据功率需求,在全桥式或半桥式设置中结合多个晶体管(例如FETs或IGBTs),以提供预定功率输出。通常,每个晶体管的输出阻抗由约0.01Ohm至约10Ohm。通过改变晶体管数量,而达成预定的功率输出。

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