[發(fā)明專利]射頻結(jié)構(gòu)、工藝腔室和等離子體的生成方法

在審

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• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110867362A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建龍;劉春明;李興存;趙曉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明公開了一種射頻結(jié)構(gòu)、工藝腔室和等離子體的生成方法。該射頻結(jié)構(gòu)包括射頻電源、射頻線圈和匹配器：匹配器包括負載電容和調(diào)諧電容；負載電容的第一端與射頻電源的輸出端電連接，負載電容的第二端與射頻線圈的輸入端電連接；調(diào)諧電容的第一端與射頻電源的輸出端電連接，調(diào)諧電容的第二端和射頻線圈的輸出端電連接至同一個接地端。射頻結(jié)構(gòu)與接地端之間只有一條支路，在該支路上只有單一的寄生電容和寄生電感的存在，不會存在相互串?dāng)_的問題，可以提高匹配器的輸出效率以及提高射頻線圈的電流，使得耦合到腔室內(nèi)的能量得到提升，因歐姆加熱效應(yīng)引起的碰撞加強，氣體解離更加充分，可以改善腔室內(nèi)部的等離子體成分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻結(jié)構(gòu)、一種包括該射頻結(jié)構(gòu)的工藝腔室以及一種等離子體的生成方法。

背景技術(shù)

等離子體被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)過程中。在等離子體刻蝕或者沉積系統(tǒng)中，射頻電源向工藝腔室提供射頻能量以產(chǎn)生等離子體。等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性粒子和置于工藝腔室并曝露在等離子體環(huán)境下的晶圓相互作用，使晶圓材料表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)，從而使材料表面性能發(fā)生變化，完成晶圓的刻蝕或者其他工藝過程。

常用的射頻電源輸出阻抗為50Ω，為了達到射頻電源輸出端的輸入阻抗匹配，需要在射頻電源和工藝腔室之間插入一個匹配器，從而消除功率反射并保證工藝腔室從射頻電源獲得最大功率。自動匹配的過程就是自動控制器根據(jù)阻抗傳感器的輸出，控制步進電機的轉(zhuǎn)動，從而調(diào)整匹配器中的可變元件，最終使匹配器與工藝腔室的阻抗為50Ω，實現(xiàn)阻抗匹配。

但是，現(xiàn)用匹配器通常采用多點接地回路，不同接地點形成的回路會產(chǎn)生寄生電容、寄生電感，這容易導(dǎo)致回路串?dāng)_，即很多能量損耗在寄生電容/寄生電感之間，引起能量損耗以及匹配器輸出的電流減小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種射頻結(jié)構(gòu)、一種包括該射頻結(jié)構(gòu)的工藝腔室和一種等離子體的生成方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面，提供了一種射頻結(jié)構(gòu)，包括射頻電源、射頻線圈和匹配器：

所述匹配器包括負載電容和調(diào)諧電容；

所述負載電容的第一端與所述射頻電源的輸出端電連接，所述負載電容的第二端與所述射頻線圈的輸入端電連接；

所述調(diào)諧電容的第一端與所述射頻電源的輸出端電連接，所述調(diào)諧電容的第二端和所述射頻線圈的輸出端電連接至同一個接地端。

優(yōu)選地，所述負載電容和所述調(diào)諧電容均為可變電容。

優(yōu)選地，還包括第一動力源和第二動力源：

所述負載電容包括間隔設(shè)置的兩個環(huán)形負載電極；

所述調(diào)諧電容包括間隔設(shè)置的兩個環(huán)形調(diào)諧電極；

所述第一動力源與其中一個所述環(huán)形負載電極連接，以驅(qū)動該環(huán)形負載電極轉(zhuǎn)動，以改變負載電容的電容值；

所述第二動力源與其中一個所述環(huán)形調(diào)諧電極連接，以驅(qū)動該環(huán)形調(diào)諧電極轉(zhuǎn)動，以改變調(diào)諧電容的電容值。

優(yōu)選地，所述調(diào)諧電容的電容值為150～1500pF。

優(yōu)選地，所述負載電容的電容值為50～500pF。

本發(fā)明的第二方面，提供了一種工藝腔室，包括前文記載的所述的射頻結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，還包括腔室本體，所述腔室本體的外殼直接接地，所述調(diào)諧電容與所述射頻線圈的共同接地端與所述腔室本體的外殼連接。

本發(fā)明的第三方面，提供了一種等離子體的生成方法，采用前文記載的所述的射頻結(jié)構(gòu)，所述方法包括：