TWI450495B

TWI450495B - 用於ｖｈｆ阻抗匹配調節之設備

Info

Publication number: TWI450495B
Application number: TW099124206A
Authority: TW
Inventors: Kartik Ramaswamy; Hiroji Hanawa; Kenneth S Collins; Lawrence Wong; Samer Banna; Andrew Nguyen
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2014-08-21
Also published as: WO2011016979A2; KR101448972B1; CN102474973A; TW201108604A; US20110023780A1; CN102474973B; US8578879B2; WO2011016979A3; KR20120046761A

Description

用於VHF阻抗匹配調節之設備

本發明之實施例係大致上關於電漿增強製程腔室，並且特別關於用於使用非常高頻(VHF)功率源之製程的阻抗匹配網路。

電漿增強基材製程腔室係廣泛地用在積體元件之製造中。在一些電漿增強基材製程腔室中，使用多個射頻(RF)來形成且控制電漿。各產生器經由一匹配網路連接到基材製程腔室。對於使用高頻(HF)之製程，匹配網路一般使用集總式構件(lumped element)，諸如商業上可獲得之電容器。

然而，對於使用高於100 MHZ之VHF頻率的製程，傳統的集總式構件(諸如電容器)是不實際的，這是因為這樣部件的價值係無法輕易實現。在這些頻率，通常使用基於傳輸線之多個散佈構件。然而，RF傳輸線在這些頻率是長的，並且因此基於全波長或四分之一波長的元件亦是大的。此外，這些匹配網路係傳統上固定住，並且經反射的功率是在諸如循環器和隔離器的非相互元件中被吸收。

所以，亟需一種改善之用於VHF匹配調節的設備。

在此提供阻抗匹配網路之實施例。在一些實施例中，一阻抗匹配網路可包括一同軸共振器，該同軸共振器具有一內導體與一外導體。可提供一調節電容器，其用以可改變地控制該同軸共振器之共振頻率。該調節電容器可藉由一第一調節電極、一第二調節電極與一中置介電質來形成，其中該第一調節電極是由該內導體之一部分來形成。可提供一負載電容器，其用以可改變地將來自該內導體之能量耦合到一負載。該負載電容器可藉由該內導體、一可調整負載電極與一中置介電質來形成。

在一些實施例中，一種基材處理系統可包括：一製程腔室，其具有一基材支撐件設置在其中；一或多個電極，其用以將RF功率耦合到該製程腔室內；及一或多個RF功率源，其係經由如上所簡述之阻抗匹配網路耦接到該一或多個電極。在一些實施例中，該基材處理系統可更包括一或多個偵測器，其用以在該基材處理系統的運作期間感測從一負載反射之RF功率的大小與極性。可提供一控制器，其用以回應於一訊號來改變該調節電容器，其中該訊號係相應於所感測之該經反射RF功率的相，並且用以回應於一訊號來改變該負載電容器，其中該訊號係相應於所感測之該經反射RF功率的大小。

本發明之實施例係大致上關於用於非常高頻(VHF)阻抗匹配調節之設備。如在此所使用者，術語VHF係指具有約30至約300 MHz之頻率的RF訊號。透過增加匹配調節網路將一或多個功率源的輸出阻抗匹配到電漿的負載阻抗之精確性與有效性，本發明之阻抗匹配網路可有利地增加電漿增強處理的產能和效率。在一些實施例中，阻抗匹配網路提供了一小型化設計，其係有利地減少了設備所需之實體佔據面積(physical footprint)。在一些實施例中，阻抗匹配網路可作為一對低頻的過濾器，其促進了輸入訊號產生器的保護。

第1圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一示意性系統。適於以在此提供的教示來使用之一示範性製程系統為製程系統，其可自美國加州聖大克勞拉市之應用材料公司獲得。可變更其他電漿製程腔室，以使用在此揭示之本發明阻抗匹配網路。

參照第1圖，示意性系統100大致上包含一製程腔室102，製程腔室102具有一基材支撐件105，基材支撐件105用以支撐待處理之基材110於其上。一半導體環115環繞基材110。半導體環115是藉由一介電環120被支撐在接地的腔室主體127上。製程腔室102在頂部處受限於一碟形頂上電極125，該碟形頂上電極125藉由一介電密封件130以一預定間隙長度被支撐在基材110上方而位在接地的腔室主體127上。一RF產生器182經由匹配網路184提供RF功率到基材支撐件105。一真空泵132可耦接到製程腔室102以控制其內壓力。

一RF產生器150經由一同軸短柱135提供RF功率到頂上電極125。同軸短柱135是一固定的阻抗匹配網路。同軸短柱135具有特徵阻抗、共振頻率，並且在頂上電極125與RF功率產生器150之間提供了約略的阻抗匹配。腔室主體127連接到RF產生器150之一RF返回(RF接地)。從頂上電極125到RF接地之RF路徑係受半導體環115、介電環120與介電密封件130之電容值所影響。對於施加到頂上電極125之RF功率，基材支撐件105、基材110與半導體環115提供了主要的RF返回路徑。

同軸短柱135係設以促進整體系統穩定性。其大致上包含一內圓柱導體140、一外圓柱導體145與一絕緣體147，絕緣體147係填充內與外導體140、145之間的空間。在一些實施例中，絕緣體147具有約1之相對介電常數。

內與外導體140、145可由任何適當之能忍受特定製程環境的導電材料來建構。舉例而言，在一些實施例中，內與外導體140、145可以包含塗覆鎳之鋁。可改變內與外導體140、145之半徑，以調整同軸短柱135之特徵阻抗。舉例而言，在一些實施例中，外導體145具有約1.32英吋之直徑，並且內導體140具有約105英吋之直徑。

在一些實施例中，可依照系統100之運作頻率來改變同軸短柱135之軸向長度，以達到共振。在一些實施例中，可根據運作頻率之全波長(λ)、二分之一波長(λ/2)或四分之一波長(λ/4)來計算同軸短柱135之軸向長度。舉例而言，在系統之運作頻率為162 MHz的實施例中，同軸短柱135之軸向長度可以為約1.85 m(λ)、0.96 m(λ/2)、或0.46 m(λ/4)。在一些實施例中，例如類似以下涉及第6A-C圖所描述之同軸共振器，同軸短柱135可以包含內折與外折導體140、145，因而減少了同軸短柱135之整體長度。

在沿著同軸短柱135之軸向長度的特定點處提供有一或多個垂片160，以將來自RF產生器150的RF功率施加到同軸短柱135。RF產生器150之RF功率終端150a與RF返回終端150b係在短柱135上之垂片160處分別連接到內與外導體140、145。這些連接是經由產生器-至-短柱同軸纜線162來實現，同軸纜線162具有匹配於產生器150之輸出阻抗的特徵阻抗(即50 Ω)。位在短柱135之遠端135a處之一尾部導體165係將內與外導體140、145短路在一起，以致短柱135在其遠端135a處短路。在短柱135之近端135b處，外圓柱導體145經由一環狀導電殼體或支撐件175連接到腔室主體127，而內導體140經由一導電圓柱或支撐件176連接到電極125之中心。一介電環180(其在一些實施例中具有約1.3英吋之厚度與約9之介電常數)被固持在導電圓柱176與電極125之間且將其分離。

在一些實施例中，內導體140可提供作為諸如製程氣體與冷卻劑所使用的導管。此特徵係有利地容許氣體管線170與流體管線173可提供氣體與冷卻劑熱傳流體，而不須越過大的電位差。所以，氣體與流體管線可由金屬來建構，其對於這樣之目的是較不昂貴且更可靠的材料。氣體管線在頂上電極125中或其鄰近處饋入氣體入口172，而冷卻劑管線在頂上電極125內饋入冷卻劑通道或外套174。

在一些實施例中，一可調節阻抗匹配網路101(在以下涉及第2-5圖將更完整詳細地描述)可經由一同軸纜線162被耦接在RF產生器150與同軸短柱135之間，以促進RF產生器150之輸出阻抗與製程腔室102中所產生之負載阻抗的匹配。一輸入194係提供來自RF產生器150之RF功率到可調節阻抗匹配網路101，並且一輸出196係提供來自可調節阻抗匹配網路101之RF功率到同軸短柱135。或者，在一些實施例中，可調節阻抗匹配網路可用在不具有同軸短柱135之製程腔室中。在這樣的實施例中，可調節阻抗匹配網路可被耦接在RF功率供應器與電極125之間，其中RF功率待被耦接到電極125。

在一些實施例中，可調節阻抗匹配網路101大致上包括一同軸共振器，同軸共振器具有一可調節共振與一可調節阻抗。在一些實施例中，同軸共振器可以是一折疊同軸共振器，其提供短於共振器之電氣長度的實體長度。適於用在本發明實施例之折疊同軸共振器的細節係被揭示在2009年2月16日由Kartik Ramaswamy等人提出申請之發明名稱為「Folded Coaxial Resonators」的美國專利申請案號12/371,864，其在此以引置方式併入本文作為參考。

在一些實施例中，可調節阻抗匹配網路101包括一可調整調節電容器，以促進繞著中心頻率而移動共振尖峰。舉例而言，對於一給定之RF產生器的頻率(例如在第1圖之示意性系統100中為162 MHZ)，電路呈現一電感式分流構件(當產生器頻率低於共振頻率時)或一電容式分流構件(當產生器頻率高於共振頻率時)。調節電容器可包括一介電質設置在一耦接到RF輸入之第一電極與一耦接到接地之第二電極之間。調節電容器可藉由調整電極與介電質之介電數值、電極幾何形態(或相對位置)、或諸如此類者中的一或多個來調整，以為了促進調節電容器數值的控制。

在一些實施例中，可調節阻抗匹配網路101包括一可調整之負載電容器，以促進控制可調節阻抗匹配網路101之阻抗。負載電容器可包括一介電質設置在一耦接到RF輸入之第一電極與一耦接到RF輸出之第二電極之間。負載電容器可藉由調整電極與介電質之介電數值、電極幾何形態(或相對位置)、或諸如此類者中的一或多個來調整，以為了促進負載電容器數值的控制。

舉例而言，第2圖係繪示根據本發明之一些實施例之一可調節阻抗匹配網路101的截面俯視圖。第2A圖繪示從第2圖之可調節阻抗匹配網路101中之線“2A”的截面圖。第2-2A圖繪示之實施例與以下第3-6C圖繪示之實施例僅為了說明目的，並且這些實施例的變化和組合可根據在此提供之教示而詳細地被構思出。舉例而言，可利用折疊同軸共振器之不同的幾何形態、調節電容器之不同的組態、與(或)負載電容器之不同的組態。

在一些實施例中，第2圖繪示之可調節阻抗匹配網路101可大致上包括一同軸共振器203、一調節電容器204以為了控制同軸共振器203之共振頻率、與一負載電容器206以為了將來自同軸共振器203之能量耦合到輸出196。

在一些實施例中，一內導體208與一外導體220形成了同軸共振器203。內與外導體208、220可具有任何適於形成同軸結構的形狀。舉例而言，內與外導體208、220可以是圓柱形、橢球形、方形、矩形、或諸如此類者。在第2圖繪示之實施例中，內與外導體是圓柱形的。一接地之導電圍壁202係環繞內導體208與外導體220。導電圍壁202可以具有任何適於支撐同軸共振器203之部件的形狀。舉例而言，導電圍壁202可以是立方形、矩形角柱、圓柱、或諸如此類者。內導體208、外導體220與導電圍壁202可由任何適當的導電材料製成，諸如金屬。在一些非限制的實施例中，內導體208、外導體220與導電圍壁202可由鋁(Al)製成。

在一些實施例中，同軸共振器203可以是線性設計。也就是，內導體208與外導體220是被形成為實質上筆直的組態。或者，在一些實施例中(諸如第2圖所繪示者與以下涉及第6A-C圖所更完整描述者)，同軸共振器203可以是一折疊的設計。也就是，內導體208與外導體220是被形成為使得個別導體是折疊的，藉此對同軸共振器203提供整體較短之實體長度，同時具有較長的電氣長度。

在一些實施例中，內導體208可靠近導電圍壁202之中心來懸置，其係透過將內導體208之一端耦接到導電圍壁202之一端壁205。一導電板236設置在導電圍壁202的內部中且耦接到導電圍壁202之壁，導電板236具有和導電圍壁202之內截面尺寸實質上相同的尺寸。外導體220係定位成使得其實質上同軸地環繞內導體208之至少一部分。外導體220係經由將外導體220之一端223耦接到板236而靠近導電圍壁202之中心來懸置。一導體222耦接到外導體220且連接到一用於從RF源(例如第1圖繪示之RF產生器150)提供RF功率之一輸入194。輸入連接之位置係促進控制可調節阻抗匹配網路101之阻抗。在一些實施例中，一旦選擇了輸入194之位置，則已經固定了部位。或者，在一些實施例中，可以改變輸入之位置以促進且提供增加的運作範圍。

如第2A圖所示，板236在靠近板236之中心處具有一穿孔221，其中穿孔221具有實質上足以容許內導體208通過而不會接觸板236的尺寸。在一些實施例中，孔具有和外導體220之內徑實質上相同的直徑。

再次參照第2A圖，在一些實施例中，調節電容器204可由該內導體208、該可調整電極218、218a(共同標示為218)與一中置介電材料來形成。可調整電極218係由任何適當的導電材料製成，例如金屬。在一些非限制的實施例中，可調整電極218可由銅(Cu)、或其合金(諸如銅-鈹合金)、或諸如此類者製成。在一些實施例中，可使可調整電極218之形狀和內導體208之外表面形成界面(參見例如第4A圖)。在一些實施例中，可調整電極218可設以使得，在一完全密閉的位置，可調整電極218不會接觸內導體208。替代地或組合地，在一些實施例中，可提供一介電層或塗層(未示出)於內導體208之外表面或可調整電極218之面對表面的至少一者上，以避免其兩者之間的電氣接觸。該等可調整電極218之尺寸可使得或可設以使得，在完全密閉的位置，該等可調整電極218不會彼此接觸。

在一些實施例中，諸如第2圖所顯示者，中置介電質可以是空氣。替代地或組合地，在一些實施例中，中置介電質可以是一固體介電材料，其設置在電容器電極(例如208與218)與(或)一或多個內導體208之外表面或可調整調節電極218之面對表面之間。介電材料可包含任何適當之製程相容介電材料，包括聚合物或氟聚合物，諸如聚四氟乙烯(PTFE)(例如Teflon)、聚苯乙烯(例如Rexolite)、或諸如此類者。

可撓導體215、215a係提供從可調整電極218到接地之連接。在一些實施例中，可撓導體215、215a可耦接到經接地之導電圍壁202。可撓導體可由任何適當之可撓材料製成。在一些實施例中，可撓導體215、215a可以是一可撓金屬編織絲線。

在一些實施例中，調節電容器204之可調整介電質可透過控制可調整電極218(例如藉由界定電極218與內導體208之間的介電間隙)來控制。舉例而言，如第2圖所繪示者，可調整電極218與內導體208之間的距離可以藉由一或多個位置控制機構224、224a來控制。位置控制機構224、224a可包含一或多個軸214、214a，其分別耦接到一致動器216、216a。致動器216、216a可以以手動方式來控制或透過來自一控制器(諸如第1圖繪示之控制器188)之訊號來控制，其中該控制器係經由一控制線217耦接到致動器216、216a。在一些實施例中，可提供一或多個支撐件與(或)引導件以限制可調整電極218沿著一期望路徑的移動(例如以提供線性運動與(或)以避免可調整電極218之旋轉、彎曲、屈曲等)。

軸214、214a可包含任何能夠提供適當支撐予可調整電極218之剛性材料。在一些實施例中，軸214、214a包含金屬，諸如銅(Cu)。或者，在一些實施例中，軸214、214a可包含聚合材料，諸如聚甲醛(POM)、聚二醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)(例如Ultem)、或諸如此類者。

致動器216、216a可以是任何適當之能夠精確地控制可調整電極218之位置的致動器。舉例而言，致動器216、216a可以是氣動、液壓、電氣或其他適當之致動器。致動器216、216a能夠以任何適當的方式來控制該等電極218之各自位置，諸如藉由軸214、214a之線性移動或藉由軸214、214a之旋轉以及透過提供在軸214、214a和電極218上之匹配螺紋化部分。在一些實施例中，致動器216、216a為電氣旋轉致動器，諸如伺服馬達或步進馬達。

在運作中，調節電容器204係容許同軸共振器203繞著RF功率之中心頻率來調整同軸共振器203之共振尖峰之，其中該RF功率係被供應至該同軸共振器203。舉例而言，當可調整調節電極218、218a移動更靠近內導體208時，可以降低同軸共振器203之共振尖峰。當可調整調節電極218、218a移動更遠離內導體208時，可以增加同軸共振器203之共振尖峰。

在一些實施例中，諸如第3圖所繪示者，調節電容器204可替代地包含一介電管306，介電管306設置在內導體208與外導體220之間且係可移動地定位從而可控制介電管306與內和外導體208、220間之重疊量。介電管306與內和外導體208、220間之重疊量係控制內與外導體208、220之間的介電空間的總介電常數。介電管306可具有任何適當之長度，其用以對內與外導體208、220之間的介電空間提供期望範圍之總介電常數。在一些實施例中，介電管306可具有約1-1.5英吋之長度。介電管306可由任何適當之介電材料來建構，例如高K介電材料，諸如氮化矽(Si₃ N₄ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、PEEK、或諸如此類者。或者，在一些實施例中，介電管可包含低K介電材料，諸如PTFE、聚苯乙烯、或諸如此類者。

一或多個(圖上顯示兩個)引導銷或軸302可將介電管306耦接到致動器304，用以控制介電管306之位置。為了容許介電管306可在內與外導體208、220之間自由地移動，介電管306大致上具有小於外導體220之內徑的外徑以及大於內導體208之外徑的內徑。

致動器304可以是任何適當之能夠精確地控制介電管之位置的致動器，諸如上述關於調節電容器之致動器的任一者。在一些實施例中，致動器304可以是電氣旋轉致動器，諸如伺服馬達或步進馬達。

在一些實施例中，諸如第4和4A圖所繪示者，調節電容器204可包括支撐塊402、402a，其各自耦接到可調整電極218、218a之面向外表面。支撐塊402、402a可包含任何適當之能夠提供適當支撐予可調整調節電極218之剛性材料，諸如聚合物。支撐塊402、402a之適當材料的非限制實例包括聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、或諸如此類者。

在一些實施例中，位置控制機構224可包含一單個軸214，其設置通過一被提供在內導體208中的穿孔且耦接到可調整電極218、218a兩者以同時地控制可調整電極218、218a兩者相對於內導體208的距離。在這樣的實施例中，軸214可在設置有可調整電極218、218a處之軸214的各自部分處經螺紋化以相反的螺紋。可調整電極218、218a與支撐塊402、402a可包含一匹配螺紋化孔以和軸214之螺紋形成界面。軸214之一端耦接到致動器216(例如伺服馬達、步進馬達、或諸如此類者)以控制軸214之旋轉。在運作中，致動器係旋轉螺紋化軸214，使得可調整調節電極218、218a同時地移動靠近或遠離內導體208。

參照第2圖，在一些實施例中，負載電容器206可藉由該內導體208、一可調整負載電極228與一中置介電材料來形成。一導體226耦接到可調整負載電極228且促進能量從可調整阻抗匹配網路101到輸出196的耦合。導體226可由任何適當之可撓導電材料製成。在一些實施例中，導體226包含一可撓金屬編織絲線。

可調整負載電極228可由適當之導電材料製成，諸如金屬，例如銅(Cu)、鈹(Be)、或其組合。在一些實施例中，諸如第2圖所顯示者，中置介電質可以是空氣。替代地或組合地，在一些實施例中，中置介電質可以是一介電材料，其設置在一或多個內導體208之外表面或可調整負載電極228之面對表面上。介電材料可包含任何適當之製程相容介電材料，包括聚合物或氟聚合物，諸如非限制實例的PTFE、聚苯乙烯、或諸如此類者。

可調整負載電極228與內導體208之間的距離可以藉由一位置控制機構230來控制，藉此控制該等負載電容器電極之間的空間的介電常數且藉此控制可調整阻抗匹配網路101之輸出電容值。位置控制機構230可包含一致動器234用以控制可調整負載電極228之位置。在一些實施例中中，可提供一軸232以將可調整負載電極228耦接到致動器234。致動器234可以以手動方式來控制或透過來自一控制器(諸如第1圖繪示之控制器188)之訊號來控制，其中該控制器係經由一控制線235耦接到致動器234。軸232可由任何適當之剛性材料製成，諸如金屬、聚合物、或諸如此類者。致動器234可以是任何適當之能夠精確地控制可調整負載電極228之位置的致動器，諸如上述關於調節電容器之致動器的任一者。

在一些實施例中，諸如第4和5圖所繪示者，內導體208與負載電極228之間的距離可以藉由一旋轉致動器234來控制，其中該旋轉致動器234耦接到一螺紋化軸232。在這樣的實施例中，負載電極206包含一設置靠近負載電極206之中心處的螺紋化穿孔，其設以和軸232之螺紋形成界面。在運作中，該旋轉致動器234係旋轉該軸214，藉此移動該負載電極106靠近或遠離該內導體208。

第5圖係繪示根據本發明之一些實施例之負載電容器206的詳細結構圖。負載電容器206大致上包含該內導體208、該可調整負載電極228與一中置介電質。在一些實施例中，可調整負載電極228可以包含一繞著介電鞍510設置之導電環(諸如銅環)，介電鞍510係線性可移動地設置在內導體208之末端上方。導電環可包含任何適當之導電材料，例如金屬。在一些非限制的實施例中，導電環可包含銅(Cu)、或其合金(諸如銅-鈹合金)、或諸如此類者。可提供一耦接到位置控制機構230之螺紋化軸232，以控制介電鞍510介電鞍510(以及可調整負載電極228)之移動。舉例而言，可經由設置在介電鞍510與支撐塊516(若存在的話)中的螺紋化穿孔將螺紋化軸232設置成通過介電鞍510以及選擇性地支撐塊516，從而使得軸232之旋轉可控制介電鞍510與可調整負載電極228之線性移動。可提供一銷514使其穿過介電鞍510與內導體208，以避免其之間的旋轉。可沿著介電鞍510之縱向軸提供一溝槽504，並且溝槽504可含有該銷514，以致介電鞍510可相對於內導體208沿著縱向軸線性地移動。可調整電極228與內導體208之間的重疊量可因此藉由位置控制機構130來控制。可調整電極228與內導體208之間的重疊量係控制負載電容器206之電極的有效表面積與因而電容值。

在一些實施例中，一由介電材料形成之絕緣體套502可設置在內導體208之外表面上。介電鞍510與絕緣體套502可由相同或不同的介電材料製成。舉例而言，介電鞍510與(或)絕緣體套502可包含聚合物或氟聚合物，諸如聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯、或諸如此類者。如第5A圖所示，在一些實施例中，內導體208與絕緣體套502可具有圓滑角落，以避免電能在內導體208與其他靠近內導體208之末端的導電部件之間形成電弧。

第6A-6C圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一同軸共振器之各種組態。同軸共振器之各種組態的詳細描述係被提供在可併入本文之2008年2月29日提出申請之美國專利臨時申請案號61/032,793。

第6A圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一示範性折疊同軸共振器620。折疊同軸共振器620大致上包含一內導體623、一中間導體625與一外導體627。一導體222耦接到中間導體625且設以從輸入194接收功率。折疊同軸共振器620係以短路端622與開路端624而終止於相對端，其各自作為電流與電壓節點邊界。

可依照所伴隨系統之運作頻率來改變折疊同軸共振器620之長度，以達到和所伴隨系統之共振。舉例而言，如上所述，在系統之運作頻率為162 MHz之一些實施例中，折疊同軸共振器620之軸向長度可以是非折疊同軸共振器620之長度的一半(L/2)或約0.92 m(當其是以全波長之函數來計算時)。

靠近折疊同軸共振器620之開路端624而設置的是一負載電容器206，負載電容器206係藉由該內導體623、該可調整負載電極228與一中置介電質來形成。一調節電容器204包含一介電管306，介電管306耦接到一或多個(圖上顯示兩個)軸302與一致動器304，以控制介電管306相對於內導體623與中間導體625的線性移動，其中軸302係位在內導體623與中間導體625之間。負載電容器206與調節電容器204均在以上涉及第1-5圖完整詳細地描述。

第6B圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一折疊同軸共振器630之另一實例。折疊同軸共振器630包含和第6A圖之折疊同軸共振器620相似的實體尺寸。然而，相對地，共振器結構630具有一內導體633與中間導體635，其在開路端634處短路。如同第6A圖之同軸共振器620，一短路632設置在折疊同軸共振器630之相對端處。類似第6A圖之折疊同軸共振器620，靠近開路端634處而設置的是一負載電容器206，負載電容器206係由該內導體633、該可調整負載電極228與一中置介電質(未示出)來形成。此外，亦類似第6A圖之折疊同軸共振器620，一調節電容器306包含一介電管306，介電管306耦接到一或多個(圖上顯示兩個)軸302，軸302係位在內導體633與中間導體635之間且可經由一致動器304而線性地移動。

第6C圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一折疊同軸共振器640之又另一實例。共振器結構640描繪了根據一些實施例之折疊同軸共振器之電氣和實體長度之間的特定折衷。詳細地說，同軸共振器結構640包括第一實體長度之外導體區段647以及第二實體長度之內導體區段643與中間導體區段645。類似第6A-B圖之實施例，折疊同軸共振器640包含一閉路端642與一開路端644，以負載電容器206係靠近開路端644而設置，並且折疊同軸共振器640。第6C圖顯示一調節電容器204。

儘管第6A-C圖繪示了適於和本發明之一些實施例併同使用之一同軸共振器之組態的各種示範性實施例，可瞭解的是，可藉由適當地配置尺寸(即長度和直徑)使其適用在任何特定應用來實現多個實施例。

參照第1圖，一控制器188可耦接到可調節阻抗匹配網路101，以控制可調節阻抗匹配網路101的運作。控制器188可以是用以運作系統100的控制器或其部分，或者控制器188可以是一獨立的控制器。控制器188大致上包含一中央處理單元(CPU)191、一記憶體190、與用於CPU 191的支援電路189。控制器188可直接地控制可調節阻抗匹配網路101(例如經由一數位控制器卡)，或經由涉及特定製程腔室之電腦(或控制器)與(或)支援系統部件來控制。控制器188可以是任何形式之通用目的電腦處理器之一者，其可用在工業設備中用以控制各種腔室與子處理器。CPU 191之記憶體或電腦可讀媒介可以是可輕易取得的記憶體之一或多者，諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟、快閃記憶體、或任何其他形式之數位儲存器，無論是當地的或遠端的皆可。支援電路189耦接到CPU 191用於以傳統方式來支援處理器。這些電路可包括快取、功率供應、時脈電路、輸入/輸出電路與子系統、與諸如此類者。

可提供一相與大小偵測器192或獨立的相與大小偵測器，以偵測從頂上電極125反射之RF功率的相與大小。相與大小偵測器192耦接到控制器188且提供了可表示經反射之RF功率之相(極性)和大小的訊號。或者，在一些實施例中，可使用其他偵測器(諸如方向耦合器(未示出)或諸如此類者)來取代相與大小偵測器。在運作中，相與大小偵測器192係判定經反射之RF功率之相與大小且提供相應的訊號到控制器188。在運作期間，控制器188可控制可調節阻抗匹配網路101之運作，以回應於這樣的訊號，藉此最小化從頂上電極125反射之RF功率。舉例而言，可利用相訊號來控制調節電容器之位置(例如，如前所述使用一步進馬達)，並且可利用大小訊號來控制負載電容器(例如，如前所述使用一步進馬達)。

或者，在一些實施例中，可使用一軟體系形式梯度搜尋方法(software based conjugate gradient search method)，藉此可調節阻抗匹配網路101之各個可調節構件能依序地被調整。在每次調整，經反射之功率係由相與大小偵測器192來判定，並且基於是否經反射之功率增加或降低，可調節阻抗匹配網路101之下一個可調節構件係被調整。

儘管上述說明是著重在本發明之實施例，在不悖離本發明之基本範疇下，可設想出本發明之其他與進一步實施例。

100．．．系統

101．．．可調節阻抗匹配網路

102．．．製程腔室

105．．．基材支撐件

110．．．基材

115．．．半導體環

120．．．介電環

125．．．頂上電極

127．．．腔室主體

130．．．位置控制機構

132．．．真空泵

135．．．同軸短柱

135a．．．遠端

135b．．．近端

140．．．內導體

145．．．外導體

147．．．絕緣體

150．．．RF產生器

150a．．．RF功率終端

150b．．．RF返回終端

160．．．垂片

162．．．同軸纜線

165．．．尾部導體

170．．．氣體管線

172．．．氣體入口

173．．．流體管線

174．．．冷卻劑通道或外套

175．．．環狀導電殼體/支撐件

176．．．導電圓柱

180．．．介電環

182．．．RF產生器

184．．．匹配網路

188．．．控制器

189．．．支援電路

190．．．記憶體

191．．．中央處理單元(CPU)

192．．．相與大小偵測器

194．．．輸入

196．．．輸出

202．．．圍壁

203．．．同軸共振器

204．．．調節電容器

205．．．端壁

206．．．負載電容器

208．．．內導體

214．．．軸

214a．．．軸

215．．．可撓導體

215a．．．可撓導體

216．．．致動器

216a．．．致動器

217．．．控制線

218．．．可調整電極

218a．．．可調整電極

220．．．外導體

221．．．穿孔

222．．．導體

223．．．端

224．．．位置控制機構

224a．．．位置控制機構

226．．．導體

228．．．可調整負載電極

230．．．位置控制機構

232．．．軸

234．．．致動器

235．．．控制線

236．．．導電板

302．．．引導銷或軸

304．．．致動器

306．．．介電管

402．．．支撐塊

402a．．．支撐塊

502．．．絕緣體套

504．．．溝槽

510．．．介電鞍

514．．．銷

516．．．支撐塊

620．．．折疊同軸共振器

622．．．短路端

623．．．內導體

624．．．開路端

625．．．中間導體

627．．．外導體

630．．．折疊同軸共振器

632．．．短路

633．．．內導體

634．．．開路端

635．．．中間導體

640．．．折疊同軸共振器

642．．．閉路端

643．．．內導體區段

644．．．開路端

645．．．中間導體區段

647．．．外導體區段

可藉由參考本發明之實施例來詳細暸解本發明之說明，其簡短地在前面概述過，其中該些實施例在附圖中示出。但是應注意的是，附圖僅示出本發明之示範性實施例，因此其不應被視為對本發明範疇之限制，因為本發明可允許其他等效實施例。

第1圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一示意性系統。

第2-4圖係繪示根據本發明之一些實施例之一可調節阻抗匹配網路之各種組態。

第2A圖係繪示沿著第2圖之可調節阻抗匹配網路之線“2A”的截面圖。

第4A圖係繪示根據本發明之一些實施例之一調節電容器。

第5圖係繪示根據本發明之一些實施例之一負載電容器。

第5A圖係繪示根據本發明之一些實施例之第5圖之負載電容器的部分放大圖。

第6A-6C圖係繪示適於和本發明之一些實施例併同使用之一同軸共振器之各種組態。

為促進了解，在可能時使用相同的元件符號來表示該等圖式共有的相同元件。圖式沒有依比例繪製且為了清晰起見已簡化。應瞭解，一實施例的構件與特徵結構可有利地併入其他實施例而不需特別詳述。