在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除系统和方法技术方案

描述了用于消除与寄生电容相关联的阻抗的系统和方法。所述系统中的一个包括具有壳体的等离子体室。该壳体包括基座、位于基座上方以面向基座的喷头、以及位于喷头上方的顶板。该系统还包括耦合到等离子体室的射频(RF)传输线，其用于将经改进的RF信号传输到喷头。该系统包括耦合在距顶板预定距离内的分流电路。该分流电路耦合到RF传输线，以消除与壳体内的寄生电容相关联的阻抗。

A shunt elimination system for providing parasitic components in a plasma reactor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除系统和方法
本专利技术的实施方案涉及用于在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除的系统和方法。
技术介绍
通常，工艺反应器用于处理晶片(例如硅晶片)上的操作。这些晶片通常在各种反应器中多次处理，以在其上形成集成电路。这些处理操作中的一些涉及例如在晶片的选定表面或层上沉积材料。一种这样的反应器是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)反应器。例如，PECVD反应器可用于沉积绝缘膜，例如氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅(SiOC)等。这种材料膜可包括铝(Al)合金。根据所沉积的膜的类型，将特定的反应气体带入PECVD反应器，同时提供射频(RF)功率以产生能够进行沉积的等离子体。RF功率由RF发生器产生，并通过匹配盒提供给PECVD反应器的电极。然而，传递到电极的RF功率降低。正是在这种背景下，出现了本公开中描述的实施方案。
技术实现思路
本公开的实施方案提供用于在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除的系统和方法。应当理解，本专利技术的实施方案可以以多种方式实现，例如，以计算机可读介质上的工艺、装置、系统、设备或方法实现。下面描述几个实施方案。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和原子层沉积(ALD)室分为两种类型，例如枝形吊灯型和嵌入式安装型。枝形吊灯型室具有从室壁物理分离的射频(RF)供电电极，并且RF供电电极由从枝形吊灯型室的壳体的顶板延伸的杆悬挂。在嵌入式安装型室中，RF供电电极围绕其周边被紧固硬件支撑，该紧固硬件使RF供电电极与嵌入式安装型室的地电位电绝缘。在这些类型的室中，RF供电电极和壳体之间存在非零寄生电容。嵌入式安装型室的寄生电容高于枝形吊灯型室的寄生电容，例如高3至5倍。当RF功率施加到嵌入式安装型室时，位移电流流过寄生电容，并且RF功率不能有效地耦合到位于嵌入式安装型室的基座上的晶片上。无效耦合的RF功率导致晶片上的沉积非常少或没有。而且，由于与RF供电电极并联存在的寄生电容，因此嵌入式安装型室的RF部件(例如喷头)接收高RF电流。RF输送硬件，例如同轴电缆和匹配网络，在不增加与嵌入式安装型室相关的设计和硬件成本的情况下，不能容易地处理高RF电流。在多种实施方案中，将分流消除RF电路添加到电容耦合等离子体(CCP)反应器，例如，嵌入式安装型室、枝形吊灯型室等，以补偿寄生电容。分流消除RF电路使寄生RF耦合最小化并使耦合到晶片的功率最大化，以增大在晶片上沉积材料的沉积速率。而且，由于通过分流消除RF电路抑制了寄生RF电流路径，因此减少了流向喷头的输入RF电流。在一些实施方案中，RF电流路径是由寄生电容产生的路径。在若干实施方案中，描述了用于消除(例如，取消、减少等)与寄生电容相关联的阻抗的系统。该系统包括具有壳体的等离子体室。该壳体包括基座、位于基座上方以面向基座的喷头、以及位于喷头上方的顶板。该系统还包括耦合到等离子体室的RF传输线，其用于将经改进的RF信号传输到喷头。该系统包括耦合在距顶板预定距离内的分流电路。该分流电路耦合到RF传输线，以消除与壳体内的寄生电容相关联的阻抗。在一些实施方案中，描述了一种分流电路。该分流电路包括可变电容器和与可变电容器并联耦合的电感器，以形成第一端部和第二端部。第一端部耦合到耦合在阻抗匹配电路和等离子体室的喷头之间的RF传输线。第二端部耦合到等离子体室的壳体上。可变电容器和电感器消除了与壳体内的寄生电容相关的阻抗。在多种实施方案中，描述了一种多站式处理工具。多站式处理工具包括配置成产生RF信号的RF发生器。多站式处理工具还包括：阻抗匹配电路，其耦合到RF发生器以接收RF信号，以输出经修改的RF信号；以及功率分配器，其耦合到阻抗匹配电路以分配经修改的RF信号的功率，以输出多个经修改的RF输出信号。多站式处理工具包括第一站，其经由第一RF传输线耦合到功率分配器的第一输出端，以接收经修改的RF输出信号中的第一个。多站式处理工具还包括第二站，该第二站经由第二RF传输线耦合到功率分配器的第二输出端，以接收经修改的RF输出信号中的第二个。多站式处理工具包括耦合到第一RF传输线的第一分流电路，以消除与关联于第一站的寄生电容相关联的阻抗。多站式处理工具包括耦合到第二RF传输线的第二分流电路，以消除与关联于第二站的寄生电容相关联的阻抗。用于在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除的系统和方法的若干优点包括输送到喷头和基座之间的间隙的RF功率的增加的效率。例如，分流RF电路减少了RF与室壁的耦合，并使负载(例如PECVD室、ALD室等)的电容性降低。输入到等离子体反应器的RF电流减小并且RF部件中的功率损失减小。为了说明，输送到等离子体反应器的功率从设定点功率的55％增加到85％，设定点功率是由RF发生器提供的功率。功率的增加导致更高的沉积速率，这导致处理晶片的更高效率。本文描述的用于在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除的系统和方法的附加优点包括由于减小(例如，消除)RF电流路径而导致的站与站匹配和RF硬件的成本降低。例如，当使用分流电路时，流到RF供电电极的总电流从26安培下降到9.5安培。较低的总电流降低了由站之间寄生电容的微小变化而引起的站与站之间变化的风险。而且，较低的总电流意味着RF硬件不需要设计成处理高电流。本文描述的用于在等离子体反应器中提供寄生成分的分流消除的系统和方法的进一步优点包括提高RF功率测量的精度。例如，在没有分流电路的情况下，测量的RF功率的相位是-82o。当RF功率的相位接近-90o时，计量精度降低。安装分流电路后，测得的相位为-68o。结果，提高了测量精度，从而使故障排除更容易。通过以下结合附图的详细描述，其他方面将变得显而易见。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施方案。图1A是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以说明具有嵌入式安装型等离子体室的分流电路的使用。图1B是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以说明具有枝形吊灯型等离子体室的分流电路的使用。图1C是等离子体处理系统的实施方案的图，其中分流电路位于嵌入式安装型等离子体室的壳体内。图1D是等离子体处理系统的实施方案的图，其中等离子体室包括在枝形吊灯型等离子体室的壳体内的分流电路。图1E是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以示出分流电路与射频(RF)传输线上的耦合到嵌入式安装型等离子体室的底部电极(而不是嵌入式安装型等离子体室的顶部电极)上的点的耦合。图1F是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以示出分流电路与射频(RF)传输线上的耦合到枝形吊灯型等离子体室的底部电极(而不是枝形吊灯型等离子体室的顶部电极)上的点的耦合。图1G是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以说明在图1E的嵌入式安装型等离子体室的壳体内使用分流电路以消除与嵌入式安装型等离子体室的寄生电容相关联的阻抗。图1H是等离子体处理系统的实施方案的图，其用以说明在枝形吊灯型等离子体室的壳体内使用分流电路以消除与枝形吊灯型等离子体室的寄生电容相关的阻抗。图2是等离子体处理系统的实施方案的图。图3示出了多站式处理工具的实施方案的俯视图，其中提供了四个处理站。图4示出了具有入站加载锁和出站加载锁的多站式处理工具的实施方案的示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于消除与寄生电容相关的阻抗的系统，其包括：具有壳体的等离子体室，其中所述壳体包括：基座；喷头，其位于所述基座上方，以面向所述基座；和顶板，其位于所述喷头上方；射频(RF)传输线，其耦合到所述等离子体室，以将经修改的RF信号传输到所述喷头；和耦合在距所述顶板预定距离内的分流电路，其中所述分流电路耦合到所述RF传输线，以消除与所述壳体内的寄生电容相关的阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 US 15/382,4091.一种用于消除与寄生电容相关的阻抗的系统，其包括：具有壳体的等离子体室，其中所述壳体包括：基座；喷头，其位于所述基座上方，以面向所述基座；和顶板，其位于所述喷头上方；射频(RF)传输线，其耦合到所述等离子体室，以将经修改的RF信号传输到所述喷头；和耦合在距所述顶板预定距离内的分流电路，其中所述分流电路耦合到所述RF传输线，以消除与所述壳体内的寄生电容相关的阻抗。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述分流电路在一端部耦合到地电位并且在另一端部耦合到所述RF传输线。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述分流电路在一端部耦合到所述壳体以耦合到地电位并且在另一端部耦合到所述RF传输线。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述分流电路在一端部耦合到所述顶板以耦合到地电位并且在另一端部耦合到所述RF传输线。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述分流电路包括与可变电容器并联耦合的电感器。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述分流电路包括电感器。7.根据权利要求1所述的系统，其还包括：耦合到所述分流电路的马达；耦合到所述马达的处理器，其中所述马达被配置为控制所述马达以改变所述分流电路的电容，以增加与所述寄生电容相关联的所述阻抗。8.根据权利要求1所述的系统，其还包括：耦合到所述分流电路的马达；耦合到所述马达的处理器，其中所述处理器被配置为控制所述马达以增加所述阻抗，直到由探针测量的参数在预定范围内。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体包括侧壁，其中所述喷头耦合到所述侧壁以由所述侧壁支撑。10.一种分流电路，其包括：可变电容器；和电感器，其与所述可变电容器并联耦合以形成第一端部和第二端部，其中所述第一端部耦合到耦合在阻抗匹配电路和等离子体室的喷头之间的射频(RF)传输线，其中所述第二端部耦合到所述等离子体室的壳体，其中所述可变电容器和所述电感器被配置为消除与所述壳体内的所述寄生电容相关联的阻抗。11.根据权利要求10所述的分流电路，其中所述第二端部耦合到所述等离子体室的所述壳体的顶板以耦合到地电位。12.根据权利要求10所述的分流电路，其中所述可变电容器耦合到马达以改变所述可变电容器的电容，直到所述阻抗匹配电路的输出端处的参数在预定范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚斯万斯·兰吉尼，苏尼尔·卡普尔，爱德华·奥古斯提尼亚克，崎山行则，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US