一些实施例包括一种等离子体鞘控制系统，其包括：RF电源，其产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；和等离子体腔室，其与所述RF电源电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到所部署的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘。所述等离子体鞘控制系统包括：阻流二极管，其电连接在所述RF电源与所述等离子体腔室之间；和电容放电电路，其与所述RF电源、所述等离子体腔室和所述阻流二极管电耦合；所述电容放电电路通过大于1kV的峰值电压并且通过小于250纳秒的放电时间使所述等离子体腔室内的电容电荷放电。容电荷放电。容电荷放电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于RF等离子体反应器的等离子体鞘控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求题为“PLASMA SHEATH CONTROL FOR RF PLASMA REACTORS”的2018年8月10日提交的美国临时专利申请No.62/717,523的优先权，其通过其完整引用合并于此。
[0003]本申请要求题为“VARIABLE OUTPUT IMPEDANCE RF GENERATOR”的2018年11月30日提交的美国临时专利申请No.62/774,078的优先权，其通过其完整引用合并于此。
[0004]本申请要求题为“EFFICIENT ENERGY RECOVERY IN A NANOSECOND PULSER CIRCUIT”的2019年1月8日提交的美国临时专利申请No.62/789,523的优先权，其通过其完整引用合并于此。
[0005]本申请要求题为“EFFICIENT NANOSECOND PULSER WITH SOURCE AND SINK CAPABILITY FOR PLASMA CONTROL APPLICATIONS”的2019年1月8日提交的美国临时专利申请No.62/789,526的优先权，其通过其完整引用合并于此。
技术介绍
[0006]RF激励气体放电在薄膜制造技术中的应用已变为标准。最常使用的最简单几何形状是之间施加电压的两个平面电极的几何形状。在图1中示出这种平面RF等离子体反应器的示意性表示。等离子体鞘分离等离子体与每个电极。
[0007]通过由跨越鞘的时间依赖电势差的量值和波形、气体压力，反应器的实体几何形状和/或其他因素确定的离子能量分布函数(IEDF)，等离子体积中产生的正离子受加速跨越等离子体鞘并且到达电极。该离子轰击能量分布可以确定对表面的损坏所引起的离子的薄膜蚀刻量方面的各向异性的程度。
技术实现思路
[0008]一些实施例包括一种等离子体鞘控制系统，其包括：RF电源，其产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的RF正弦波形；和等离子体腔室，其与所述RF电源电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到所部署的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述RF正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘。所述等离子体鞘控制系统包括：阻流二极管，其电连接在所述RF电源与所述等离子体腔室之间；和电容放电电路，其与所述RF电源、所述等离子体腔室和所述阻流二极管电耦合；所述电容放电电路通过大于1kV的峰值电压并且通过小于250纳秒的放电时间使所述等离子体腔室内的电容电荷放电。
[0009]在一些实施例中，所述电容放电电路包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。在一些实施例中，所述电容放电电路包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室和所述DC电源之间。
[0010]在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括偏置电容器，其按串联部署
在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间。在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括偏置补偿电路，其包括DC电源、电阻器、二极管和高电压开关，所述偏置补偿电路部署在所述阻流二极管与所述RF电源之间的所述等离子体鞘控制系统上的点之间。
[0011]在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括匹配网络，其与所述等离子体腔室电耦合，所述匹配网络匹配所述等离子体腔室内的等离子体负载的电抗阻抗与所述RF电源的输出阻抗。
[0012]在一些实施例中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建具有实质上平坦部分的正弦波形达每个周期的至少25％。
[0013]一些实施例包括一种等离子体鞘控制系统。所述等离子体鞘控制系统可以包括高电压DC电源，其产生大于200V的DC电压。所述等离子体鞘控制系统可以包括谐振电路驱动器，其包括与谐振负载耦合的多个高电压开关，所述高电压开关交替地接通和关断，以产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；所述等离子体鞘控制系统可以包括等离子体腔室，其与所述谐振电路驱动器电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到部署在所述等离子体腔室内的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘。所述等离子体鞘控制系统可以包括阻流二极管，其电连接在所述谐振电路驱动器与所述等离子体腔之间，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流。
[0014]在一些实施例中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建具有实质上平坦部分的波形达每个周期的至少25％。
[0015]在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。
[0016]在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室和所述DC电源之间。
[0017]在一些实施例中，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。在一些实施例中，所述第一开关和所述第四开关在第一时间段期间闭合，以允许电流在第一方向上流动；以及所述第二开关和所述第三开关在第二时间段期间闭合，以允许电流在与所述第一方向相反的第二方向上流动。
[0018]在一些实施例中，所述多个开关包括第一开关和第二开关。在一些实施例中，所述第一开关在第一时间段期间闭合，以允许电流在第一方向上流动；以及所述第二开关在第二时间段期间闭合，以允许电流在与所述第一方向相反的第二方向上流动。
[0019]在一些实施例中，所述多个开关以根据以下公式的频率进行开关：其中，f大于10kHz，其中，L表示所述等离子体腔室内的负载的电感，并且C表示所述谐振电路驱动器内的电容器的电容。
[0020]在一些实施例中，所述多个开关以根据以下公式的频率进行开关：其中，f大于10kHz，其中，L表示所述谐振电路驱动器内的电感器的电感，并
且C表示所述等离子体腔室内的所述负载的电容。
[0021]在一些实施例中，所述多个开关以根据以下公式的频率进行开关：其中，f大于10kHz，其中，L表示所述谐振电路驱动器内的电感器的电感，并且C表示所述谐振电路驱动器内的所述电容器的电容。
[0022]在一些实施例中，在所述谐振电路驱动器正在产生所述正弦波形的同时，所述等离子体鞘控制系统产生大于大约1kV的跨越所述等离子体鞘的电压。
[0023]在一些实施例中，所述等离子体鞘控制系统可以包括控制器，其在小于大约1ms的时间标度上调整由所述谐振电路产生的所述正弦波形的频率或功率之一或二者。
[0024]在一些实施例中，所述等离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子体鞘控制系统，包括：RF电源，其产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；等离子体腔室，其与所述RF电源电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到部署在所述等离子体腔室内的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘；阻流二极管，其电连接在所述RF电源与所述等离子体腔室之间，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流；和电容放电电路，其与所述RF电源、所述等离子体腔室和所述阻流二极管电耦合；所述电容放电电路通过大于1kV的峰值电压并且通过小于250纳秒的放电时间使所述等离子体腔室内的电容电荷放电。2.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述电容放电电路包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。3.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述电容放电电路包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室和所述RF电源之间。4.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括偏置电容器，其按串联部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间。5.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括偏置补偿电路，其包括DC电源、电阻器、二极管和高电压开关，所述偏置补偿电路部署在所述阻流二极管与所述RF电源之间的所述等离子体鞘控制系统上的点之间。6.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括匹配网络，其与所述等离子体腔室电耦合，所述匹配网络匹配所述等离子体腔室内的等离子体负载的电抗阻抗与所述RF电源的输出阻抗。7.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建具有实质上平坦部分的正弦波形达每个周期的至少25％。8.一种等离子体鞘控制系统，包括：高电压DC电源，其产生大于200V的DC电压；谐振电路驱动器，其包括多个高电压开关，所述高电压开关交替地接通和关断，以产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；等离子体腔室，其与所述谐振电路驱动器电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到部署在所述等离子体腔室内的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘；阻流二极管，其电连接在所述谐振电路驱动器与所述等离子体腔之间，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流。9.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建实质上平坦部分达每个周期的至少25％。10.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，还包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所
述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。11.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，还包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾丽亚，
申请(专利权)人：鹰港科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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