[發明專利]具可變電容調諧器與反饋電路的物理氣相沉積

有效

• 申請號: 201410778538.5
• 申請日: 2011-03-01
• 公開（公告）號: CN104616959B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 穆罕默德·M·拉希德;羅納德·D·迪多爾;邁克爾·S·考克斯;基思·A·米勒;唐尼·揚;約翰·C·福斯特;阿道夫·M·艾倫;拉拉·哈夫雷查克
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01J37/34
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國,趙靜

本申請是申請日為2011年3月1日申請的申請號為201180022140.3，并且發明名稱為“具可變電容調諧器與反饋電路的物理氣相沉積”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及具可變電容調諧器與反饋電路的物理氣相沉積。

背景技術

等離子體處理被用于制造例如集成電路、集成電路的光微影處理中所使用的掩模、等離子體顯示器以及被用于太陽能技術中。制造集成電路時，半導體晶圓是在等離子體腔室內進行處理。工藝可例如為反應性離子蝕刻(RIE)工藝、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝或等離子體增強物理氣相沉積(PEPVD)工藝。在集成電路方面的最新技術進展是將特征結構尺寸縮減至小于32納米。進一步縮小尺寸需要更精確地控制晶圓表面處的工藝參數，所述工藝參數包括等離子體離子能譜、等離子體離子能量的徑向分布(一致性)、等離子體離子密度以及等離子體離子密度的徑向分布(一致性)。此外，還要求這些參數在具有相同設計的反應器之間最好能保持一致。舉例而言，晶圓表面處的離子密度決定沉積速率及競爭蝕刻速率，因此在PECVD工藝中離子密度很重要。而在靶材表面處，靶材的消耗(濺射)速率則受到靶材表面處的離子密度及靶材表面處的離子能量影響。

可通過對濺射頻率依賴性的功率源進行阻抗調諧來控制整個晶圓表面的離子密度徑向分布與離子能量徑向分布。故需根據所測得的工藝參數以可再現的方式設定至少一個用以控制阻抗的調諧參數。

發明內容

本發明提供一種用以在諸如半導體晶圓等的工件上執行物理氣相沉積的等離子體反應器。該反應器包括腔室，該腔室包括側壁及頂壁，該側壁耦接至RF接地。

在該腔室內提供工件支撐件，該工件支撐件具有面向該頂壁的支撐表面以及位于該支撐表面下方的偏壓電極。在該頂壁處提供濺射靶材，且頻率為f_s的RF源功率供應器耦接至該濺射靶材。頻率為f_b的RF偏壓功率供應器耦接至該偏壓電極。第一多頻阻抗控制器耦接在(a)該偏壓電極或(b)該濺射靶材其中之一與該RF接地之間，且該控制器提供第一組頻率的可調阻抗，該第一組頻率包括欲阻擋的第一組頻率及所容許的第一組頻率。該第一多頻阻抗控制器包括一組帶通濾波器(band pass filter)及一組陷波濾波器(notch filter)，該組帶通濾波器以并聯連接且調整至該容許的第一組頻率，且該組陷波濾波器以串聯連接且調整至該欲阻擋的第一組頻率。

在一個實施例中，該些帶通濾波器包括串聯連接的電感元件與電容元件，同時該些陷波濾波器包含并聯連接的電感元件與電容元件。根據一個實施例，該帶些通濾波器及該些陷波濾波器的該些電容元件是可變的。

該反應器可進一步包括第二多頻阻抗控制器，該第二多頻阻抗控制器耦接在該偏壓電極與該RF接地之間且提供第二組頻率的可調阻抗，該第一組頻率至少包括該源供應器頻率f_s。在一個實施例中，該第一組頻率選自包含頻率f_s的諧頻(harmonics)、頻率f_b的諧頻以及頻率f_s與f_b的互調變乘積(intermodulation product)的一組頻率中。

根據本發明的進一步方面，提供一種用于等離子體處理設備的馬達驅動式自動可變電容調諧器電路。該電路可具有受反饋電路所控制的處理器，以供針對指定設定值(setpoint，例如電壓、電流、位置，等等)來調諧與匹配該晶圓上的離子能量，從而容許每個腔室之間的工藝結果一致并且改善晶圓處理。

根據本發明另一方面，提供物理氣相沉積等離子體反應器，該反應器包括：腔室，該腔室包括側壁及頂壁，該側壁耦接至RF接地；位于該腔室內的工件支撐件，該工件支撐件具有面向該頂壁的支撐表面及位于該支撐表面下方的偏壓電極；位于該頂壁處的濺射靶材；第一頻率的RF源功率供應器及的第二頻率的RF偏壓功率供應器，該RF源功率供應器耦接至該濺射靶材且該RF偏壓功率供應器耦接至該偏壓電極；多頻阻抗控制器，耦接在RF接地與該偏壓電極之間或在RF接地與該濺射靶材之間，且提供至少一個具第一組頻率的第一可調阻抗，該多頻阻抗控制器包括可變電容器并且能通過馬達使該可變電容器處于兩種狀態中的至少一種狀態，該可變電容器的該至少兩種狀態具有不同電容量。

根據本發明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應器，其中該多頻阻抗控制器進一步包括電感元件，且該電感元件與該可變電容器串聯連接。