[發明專利]相控陣模塊化高頻源

在審

• 申請號: 201910319705.2
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110391126A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 菲利普·艾倫·克勞斯;蔡泰正;克里斯蒂安·阿莫米諾;德米特里·A·迪爾諾
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 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

本文所描述的實施方式包括一種模塊化高頻發射源，所述模塊化高頻發射源包括多個高頻發射模塊以及相位控制器。在一個實施方式中，每個高頻發射模塊包括振蕩器模塊、放大模塊，以及施加器。在一個實施方式中，每個振蕩器模塊包括電壓控制電路和電壓控制振蕩器。在一個實施方式中，每個放大模塊耦合到振蕩器模塊，在一個實施方式中，每個施加器耦合到放大模塊。在一個實施方式中，相位控制器可通信地耦合到各個振蕩器模塊。

技術領域

實施方式涉及高頻發射源領域，并且在特定實施方式中涉及一種包括高頻發射模塊陣列的模塊化高頻發射源，其中每個高頻發射模塊包括與放大模塊和施加器耦接的振蕩器模塊。

背景技術

高頻輻射系統的使用，包括用于等離子體處理中，被廣泛用于制造許多不同的技術，諸如半導體行業、顯示器技術、微機電系統(MEMS)等中的技術。目前，最常使用的是具有單個天線的射頻(RF)輻射系統。然而，在以高頻(包括微波頻率)產生的等離子體的情況下，形成了具有較高等離子體密度的等離子體和/或具有高濃度的激發中性物質的等離子體。不幸的是，由單個天線產生的高頻輻射系統，例如用于形成等離子體的高頻輻射系統，具有它們自身的缺點。

典型的高頻輻射系統，例如用于形成微波等離子體的高頻輻射系統，使用單一的大型高頻或微波輻射源(例如，磁控管)和用于將微波輻射從磁控管引導到處理腔室的傳輸路徑。例如，在半導體行業中的典型高功率微波應用中，傳輸路徑是微波波導。使用波導是因為在設計用于承載特定頻率的微波源的波導的外部，微波功率隨距離快速衰減。還需要附加的部件，諸如調諧器、耦合器、模式轉換器等，以將微波輻射傳輸到處理腔室。這些部件限制了大型系統的構造(即，至少與波導和相關部件的總和一樣大)，并嚴重限制了設計。如此，由于高頻輻射場的幾何形狀類似于波導的形狀，所以可以用于形成等離子體的高頻輻射場的幾何形狀受到約束。

因此，很難將高頻輻射場的幾何形狀與正在處理的基板的幾何形狀相匹配。具體地，難以在微波頻率下產生高頻輻射場以形成等離子體或將基板暴露于輻射，其中該工藝在基板(例如，200mm、300mm或更大直徑的硅晶片、顯示器行業中使用的玻璃基板，或在卷對卷制造中使用的連續基板等)的整個區域上均勻地執行。一些微波產生的等離子體可以使用槽線天線以允許微波能量在擴展表面上散布。然而，此類系統是復雜的，需要特定的幾何形狀，并且在能夠耦合到等離子體的功率密度方面受到限制。

此外，高頻輻射系統通常產生不高度均勻和/或不能具有空間可調密度的輻射場和/或等離子體。隨著正在被處理的基板尺寸繼續增加，考慮邊緣效應變得越來越困難。另外，不能調諧輻射場和/或等離子體限制了修改處理配方以考慮到進入的基板不均勻性和針對需要不均勻性來補償處理系統的設計(例如，以適應一些處理腔室中旋轉晶片的不均勻徑向速度)的處理系統調節輻射場密度和/或等離子體密度的能力。

發明內容

本文所描述的實施方式包括一種模塊化高頻發射源，所述模塊化高頻發射源包括多個高頻發射模塊以及相位控制器。在一個實施方案中，每個高頻發射模塊包括振蕩器模塊、放大模塊，以及施加器。在一個實施方式中，每個振蕩器模塊包括電壓控制電路和電壓控制振蕩器。在一個實施方式中，每個放大模塊耦合到振蕩器模塊。在一個實施方式中，每個施加器耦合到放大模塊。在一個實施方式中，相位控制器可通信地耦合到各個振蕩器模塊。

本文描述的實施方式包括一種模塊化高頻發射源。在一個實施方式中，模塊化高頻發射源包括多個高頻發射模塊以及相位控制器。在一個實施方式中，每個高頻發射模塊包括振蕩器模塊、放大模塊，以及施加器。在一個實施方式中，振蕩器模塊包括電壓控制電路和電壓控制振蕩器，其中來自電壓控制電路的輸出電壓驅動電壓控制振蕩器中的振蕩以產生輸出高頻電磁輻射。在一個實施方式中，放大模塊耦合到振蕩器模塊，并且放大模塊放大來自電壓控制振蕩器的輸出高頻電磁輻射。在一個實施方式中，施加器耦合到放大模塊。在一個實施方式中，相位控制器可通信地耦合到各個振蕩器模塊。在一個實施方式中，相位控制器控制由每個振蕩器模塊產生的輸出高頻電磁輻射的相位關系。