本公开涉及等离子体生成系统，特别适用于利用等离子体进行半导体处理的系统。根据本公开的等离子体生成系统包括耦合到RF发生器的消弧装置。电弧装置包括基于触发信号接合的开关。此外，电弧装置包括功率耗散器，该功率耗散器由所述一组开关接合以在所述一组开关接合时耗散存储的和输送的能量。消弧装置还包括耦合到功率耗散器以执行阻抗变换的阻抗变换器，当开关与功率耗散器接合时，该阻抗变换降低了装置的输入端处的反射系数。等离子体生成系统还包括耦合到射频发生器的匹配网络和耦合到匹配网络的等离子体室。匹配网络的等离子体室。匹配网络的等离子体室。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子处理装备的消弧装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年6月28日提交的美国非临时专利申请No.16/456,598的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术介绍
[0003]在等离子气相沉积工艺期间发生的等离子电弧事件会导致在半导体晶片上制造集成电路时产量降低的缺陷。等离子电弧事件经常导致类似于由电气系统中通过空气到地或其它电压相位的低阻抗连接所导致的放电类型的闪光和热量。此外，由于相导体之间、相导体和中性导体之间或相导体和接地点之间的故障事件，等离子电弧事件还可能导致能量的快速释放。
附图说明
[0004]为了更完整地理解本公开，参考以下结合附图进行的详细描述，可以更容易地理解根据本文描述的各种特征的示例，其中相同的附图标记表示相同的结构元件。
[0005]图1是根据本公开的系统和方法的包括消弧装置的等离子体生成系统的图示。
[0006]图2是根据本公开的系统和方法的消弧装置的图示。在一些示例中，图2的消弧装置可以用于实现图1的等离子体生成系统的消弧装置。
[0007]图3是根据本公开的系统和方法的包括消弧装置的匹配网络的图示。
[0008]图4是史密斯圆图(Smith Chart)，其显示了所公开的系统在具有低电阻部分和感性电抗部分的阻抗上的变换特性。
[0009]图5是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有低电阻部分和容性电抗部分的阻抗上的变换特性。
[0010]图6是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有高电阻部分和感性电抗部分的阻抗上的变换特性。
[0011]图7是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有高电阻部分和容性电抗部分的阻抗上的变换特性。
[0012]图8是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有高电阻和无电抗的示例阻抗上的阻抗变换路径。
[0013]图9是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有低电阻和无电抗的示例阻抗上的阻抗变换路径。
[0014]图10是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有低电阻和感性电抗的示例阻抗上的阻抗变换路径。
[0015]图11是史密斯圆图，其显示了所公开的系统在具有低电阻和容性电抗的示例阻抗上的阻抗变换路径。
[0016]图12是根据本公开的系统和方法的抑制电弧事件的方法的流程图。
具体实施方式
[0017]不同有利实施方式的描述是为了图示的目的而呈现的，并不旨在穷举或限于所公开形式的实施方式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，与其它实施方式相比，不同的实施方式可以提供不同的优势。所选择的一个或多个实施方式被选择和描述以最好地解释实施方式的原理、实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解本公开具有适合于特定预期用途的各种修改的各种实施方式。
[0018]在详细描述本公开之前，应该理解的是，除非另有说明，否则本公开不限于具体的过程或物品，无论是否被描述。还应当理解的是，本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并不旨在限制本公开的范围。
[0019]等离子体处理系统使用例如射频(“RF”)功率来引发和维持等离子体，其中RF能量通过电感和/或电容等离子体耦合元件耦合到气体中。在一些实施方式中，RF电源向等离子体耦合元件(例如，线圈或电极)提供RF功率，该等离子体耦合元件进而将气体激发成处理室的等离子体区域内的等离子体。然后使用生成的等离子体来处理基板(例如，半导体晶片)。
[0020]等离子体通常维持在其电流
‑
电压特性的称为异常辉光机制的一部分中。在这种情况下，由于存在高密度的电子和离子，并且还存在显著的电场，因此等离子体容易受到等离子电弧(“电弧放电”)的影响。电弧放电是其中等离子体中的电流流动区域通常扩散到相当大的体积并且塌陷成高度局部化的包含集中的电弧放电电流的区域(称为“电弧放电区域”)的情况。在电弧放电期间，基板或系统组件的表面可能会因离子或电子注入、表面溅射和/或局部加热而改变或损坏，这由于由电弧放电区域中的电子和离子达到的功率耗散和高速度的高度集中而导致剥落。
[0021]虽然正常的金属沉积通常小于一微米，但是电弧放电会导致金属在半导体晶片上局部更厚的沉积。当电弧放电发生时，等离子体室内的电磁场能量会集中在目标的比预期更小的区域上，这可能使目标的固体块脱落。目标材料的脱落固体块可能相对于晶片上预期的均匀涂层的厚度较大，并且如果大块落在半导体晶片上，那么它可能导致在那个位置在半导体晶片上形成的集成电路中的缺陷。
[0022]在RF系统中，阻抗匹配对于最大化功率传输是重要的。在本文中，阻抗被定义为装置或电路在给定频率下对交流电(“AC”)流动的总阻力(opposition)，并且被表示为可以在向量平面上以图形方式显示的复数。阻抗向量由实部(电阻，R)和虚部(电抗，X)组成，并且可以使用直角坐标形式来表达：Z＝R+Xj。如本领域中已知的，当电阻的影响恒定而与频率无关时，电抗随频率而变化。
[0023]在电子学中，阻抗匹配是在相位和振幅上变换电压和电流之间的关系的实践，使得电负载的输入阻抗或其对应信号源的输出阻抗最大化功率传输或最小化来自负载的信号反射。任何阻抗匹配方案的主要作用是强制负载阻抗表现为源阻抗的复共轭，使得最大功率可以被传输到负载。源电阻和负载电阻之间的任何电抗都会降低负载电阻中的电流，从而降低负载电阻中的功耗。为了将耗散恢复到源电阻等于负载电阻时出现的最大值，传输回路的净电抗等于零。当负载阻抗和源阻抗彼此成为另一个的复共轭，以使它们具有相同的实部和相反类型的电抗部分时，会发生这种情况。如果源阻抗为Zs＝R+Xj，那么复共轭将为Zs*＝R
‑
Xj。
[0024]本公开提供了一种与一对电阻性终端结合使用以变换由等离子体电弧事件(例如，电弧放电)引起的阻抗的阻抗变换器(例如，90度(即，90
°
)或四分之一波阻抗变换器)。阻抗变换器可以包括同轴传输线、宽边耦合传输线、嵌入式传输线或波导。但是，这些仅仅是示例并且本公开不限于此。
[0025]阻抗变换器可以通过插入具有适当电气长度和特性阻抗的一段传输线来实现。例如，可以使用四分之一波阻抗变换器来匹配实阻抗。但是，复数负载阻抗也可以通过添加串联或分流电抗组件变换成实阻抗。值得注意的是，四分之一波变换器可以在特定操作频率下提供匹配，以及在一个倍频程或更小的带宽上提供可接受的匹配，具体取决于变换的品质因数Q和应用。
[0026]本公开提供了一种利用等离子体来处理诸如半导体晶片的基板的等离子体生成系统。值得注意的是，本公开提供了一种新颖的消弧装置，其可以在发生电弧放电时响应电信号并且可以在接收到信号时进一步减少提供给等离子体室的能量。此外，本文公开的消弧装置可以降低功率输送系统中的RF发生器所见的反射系数(例如，伽马)。
[0027]图1是根据本公开的系统和方法的包括消弧装置102的等离子体生成系统100的图示。如图所示，除了消弧装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：基于触发信号而接合的一组开关元件；由所述一组开关元件接合的功率耗散器，用于在所述一组开关元件接合时耗散存储的能量和输送的能量；以及阻抗变换器，耦合到功率耗散器以执行阻抗变换，当所述一组开关元件与功率耗散器接合时，所述阻抗变换降低了装置的输入端处的反射系数。2.如权利要求1所述的装置，其中所述一组开关元件包括PIN二极管、碳化硅场效应晶体管(“SiCFET”)、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)、绝缘栅双极型晶体管(“IGBT”)或双极结型晶体管(“BJT”)中的至少一个。3.如权利要求1所述的装置，其中所述一组开关元件中的每个开关以微秒的数量级对触发信号作出反应。4.如权利要求1所述的装置，其中所述阻抗变换器是采用集总元件π网络的90度阻抗变换器。5.如权利要求1所述的装置，其中所述阻抗变换器是同轴传输线、宽边耦合传输线、嵌入式传输线或波导中的至少一个。6.如权利要求1所述的装置，其中所述功率耗散器包括非电感性的电阻元件。7.如权利要求1所述的装置，其中所述反射系数被减小到0
‑
0.5的范围。8.如权利要求1所述的装置，其中所述开关元件可以联动地接合或单独地致动。9.如权利要求1所述的装置，其中所述触发信号是反射系数变化至少0.5的结果。10.一种匹配网络系统，包括：匹配网络装置，其包括：多个电抗元件；和控制器，被配置为向用于所述多个电抗元件的致动装置中的每个致动装置提供相应的控制信号，使得响应于向其提供的所述相应的控制信号，每个电抗元件根据该控制信号而被致动；以及消弧装置，其包括：基于触发信号而接合的一组开关元件；由所述一组开关元件接合的功率耗散器，用于在所述一组开关元件接合时耗散存储的能量和输送的能量；和阻抗变换器，耦合到功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：科米特技术美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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