CN110444457A - 一种等离子体刻蚀设备的射频源系统 - Google Patents

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张�杰
孙磊
李全波
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Abstract

本发明提供一种等离子体刻蚀设备的射频源系统，该射频源系统包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；所述阻抗电路为包含有电阻、电阻与电容和电感、电阻与电容或电感中的任意一种组合的电路；并且所述电容为可变电容；所述电感为可变电感。本发明通过在干刻设备等离子体射频电源中引入可变电容和电感，达到使负载的阻抗接近射频电源特征阻抗的目的来改善射频电源的存放空间并且节省能耗，同时不影响其激发产生等离子体的性能。

Description

一种等离子体刻蚀设备的射频源系统
技术领域
本发明涉及一种半导体制造领域，特别是涉及一种等离子体刻蚀设备的射频源系统。
背景技术
如图1所示，图1显示的是现有技术中的等离子体刻蚀设备的射频源系统示意图。现行的干法刻蚀设备中，主要通过等离子体射频电源输出功率，通过射频电缆(RF cable)连接网络匹配系统，再通过RF cable输出连接chamber输入端，以此激发产生等离子体。这其中网络匹配系统的作用是将电路中反馈功率降低到最小，从而使射频电源的输出能最有效的加载到chamber的负载上。
由于负载阻抗和射频电源标准阻抗不同，网络匹配系统不可少，其目的是减少电路中反馈功率。但是目前的射频电缆(RF cable)损耗能量较大，并且网络匹配也占用制程车间的空间。
因此，需要提出一种新的方法来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种等离子体刻蚀设备的射频源系统，用于解决现有技术中由于射频电缆损耗能量较大，并且网络匹配也占用制程车间的空间的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种等离子体刻蚀设备的射频源系统，该射频源系统至少包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；所述阻抗电路为包含有电阻、电阻与电容和电感、电阻与电容或电感中的任意一种组合的电路；并且所述电容为可变电容；所述电感为可变电感。
优选地，所述射频电源的特征阻抗为50欧姆。
优选地，所述阻抗电路中只包含有两个第一、第二电阻；并且所述第二电阻并联在所述射频电源两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述射频电源的两端。
优选地，所述阻抗电路中包含有第一、第三电阻和电容、电感，并且所述第三电阻与所述电容、电感产生的电抗串联在所述射频电源的两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述电抗的两端。
优选地，所述阻抗电路中包含有第二电阻和电容、电感，并且所述电容、电感产生的一部分电抗并联在所述射频电源的两端，所述第二电阻与所述电容、电感产生的另一部分电抗相串联后连接在所述射频电源的两端，所述负载并联在所述另一部分电抗的两端。
优选地，所述射频电源与所述阻抗电路以及所述负载通过射频电缆相互连接。
优选地，所述负载的阻抗包含有电阻和电抗两部分。
如上所述，本发明的等离子体刻蚀设备的射频源系统，具有以下有益效果：本发明通过在干刻设备等离子体射频电源中引入可变电容和电感，达到使负载的阻抗接近射频电源特征阻抗的目的来改善射频电源的存放空间并且节省能耗，同时不影响其激发产生等离子体的性能。
附图说明
图1显示为现有技术中的等离子体刻蚀设备的射频源系统示意图；
图2显示为本发明的第一种阻抗电路示意图；
图3显示为本发明的第二种阻抗电路示意图；
图4显示为本发明的第三种阻抗电路示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种等离子体刻蚀设备的射频源系统，本发明中该射频源系统包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；所述阻抗电路为包含有电阻、电阻与电容和电感、电阻与电容或电感中的任意一种组合的电路；并且所述电容为可变电容；所述电感为可变电感。也就是说，所述阻抗电路可以由电阻构成，也可以由电阻和电容、电感构成，还可以由电阻、电容或电感构成。本发明中的所述负载的阻抗包含有电阻和电抗两个部分。并且进一步地，本发明中的所述射频电源的特征阻抗为50欧姆。
实施例一
本实施例中，所述射频源系统包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；如图2所示，图2显示为本发明的第一种阻抗电路示意图。所述阻抗电路中只包含有两个第一、第二电阻；并且所述第二电阻并联在所述射频电源两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述射频电源的两端。也就是说，作数射频电源连接在所述阻抗电路的左端(图2中未示出射频电源)，所述阻抗电路中的第二电阻jX2的两端连接在所述射频电源的两端，所述第一电阻jX1的一端连接在所述第二电阻jX2与所述射频电源并联的一端，所述第一电阻jX1的另一端连接在所述负载R的一端，所述负载R的另一端连接在所述第二电阻jX2与所述射频电源并联的另一端。
本发明进一步地，本实施例中，所述射频电源与所述阻抗电路以及所述负载通过射频电缆相互连接。所述阻抗电路中的第一、第二电阻构成了L型的电路结构。在本发明的射频电源中，通过串、并联所述第一、第二电阻来替代现有技术中的网络匹配，使得所述负载的阻抗接近所述射频电源的特征阻抗，以此来减少射频源系统的存放空间并节省能耗。
另外，本实施例中通过风扇及冷却水来提供匹配的制冷。
实施例二
本实施例中，所述射频源系统包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；如图3所示，图3显示为本发明的第二种阻抗电路示意图。所述阻抗电路中包含有第一、第三电阻和电容、电感，并且所述第三电阻与所述电容、电感产生的电抗串联在所述射频电源的两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述电抗的两端。也就是说，所述第三电阻jX3的一端与所述电容、电感产生电抗jB2的一端串联，串联之后所述第三电阻jX3的另一端、所述电容、电感产生的电抗jB2的另一端分别连接在所述射频电源的两端；如图3所示，所述第一电阻jX1与所述负载串联，该串联形成的支路中，所述第一电阻jX1的另一端与所述负载的另一端分别连接在所述电抗jB2的两端。
本发明进一步地，本实施例中，所述射频电源与所述阻抗电路以及所述负载通过射频电缆相互连接。所述阻抗电路中的第一、第二电阻构成了T型的电路结构。在本发明的射频电源中，通过串联所述第一、第三电阻和所述电抗来替代现有技术中的网络匹配，使得所述负载的阻抗接近所述射频电源的特征阻抗，以此来减少射频源系统的存放空间并节省能耗。
另外，本实施例中通过风扇及冷却水来提供匹配的制冷。
实施例三
本实施例中，所述射频源系统包括：射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；如图4所示，图4显示为本发明的第三种阻抗电路示意图。所述阻抗电路中包含有第二电阻和电容、电感，并且所述电容、电感产生的一部分电抗并联在所述射频电源的两端，所述第二电阻与所述电容、电感产生的另一部分电抗相串联后连接在所述射频电源的两端，所述负载并联在所述另一部分电抗的两端。也就是说，所述电容、电感产生的电抗jB3连接在所述射频电源的两端；所述第二电阻与所述电抗jB1串联后连接在所述射频电源的两端，所述负载R并联在所述电抗jB1的两端。
本发明进一步地，本实施例中，所述射频电源与所述阻抗电路以及所述负载通过射频电缆相互连接。所述阻抗电路中的第二电阻、两部分电抗一起构成了Ⅱ型的电路结构。在本发明的射频电源中，通过连接所述第二电阻和所述两部分电抗来替代现有技术中的网络匹配，使得所述负载的阻抗接近所述射频电源的特征阻抗，以此来减少射频源系统的存放空间并节省能耗。
另外，本实施例中通过风扇及冷却水来提供匹配的制冷。
综上所述，本发明通过在干刻设备等离子体射频电源中引入可变电容和电感，达到使负载的阻抗接近射频电源特征阻抗的目的来改善射频电源的存放空间并且节省能耗，同时不影响其激发产生等离子体的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于，该射频源系统至少包括：
射频电源；与该射频电源连接的阻抗电路；与所述阻抗电路连接的负载；
所述阻抗电路为包含有电阻、电阻与电容和电感、电阻与电容或电感中的任意一种组合的电路；并且所述电容为可变电容；所述电感为可变电感。
2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述射频电源的特征阻抗为50欧姆。
3.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述阻抗电路中只包含有两个第一、第二电阻；并且所述第二电阻并联在所述射频电源两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述射频电源的两端。
4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述阻抗电路中包含有第一、第三电阻和电容、电感，并且所述第三电阻与所述电容、电感产生的电抗串联在所述射频电源的两端，所述第一电阻与所述负载串联后连接在所述电抗的两端。
5.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述阻抗电路中包含有第二电阻和电容、电感，并且所述电容、电感产生的一部分电抗并联在所述射频电源的两端，所述第二电阻与所述电容、电感产生的另一部分电抗相串联后连接在所述射频电源的两端，所述负载并联在所述另一部分电抗的两端。
6.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述射频电源与所述阻抗电路以及所述负载通过射频电缆相互连接。
7.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀设备的射频源系统，其特征在于：所述负载的阻抗包含有电阻和电抗两部分。
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