TWI594360B - 用於將射頻（ｒｆ）與直流（ｄｃ）能量耦合至一或多個共用電極的電容組件 - Google Patents
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Description
本揭露書之實施例大體關於基材處理設備。
在基材上之微電子元件的形成通常需要在沉積腔室(諸如(舉例來說)，物理氣相沉積(PVD)腔室、原子層沉積(ALD)腔室、化學氣相沉積(CVD)腔室等)中沉積的多層薄膜。靜電夾盤通常被用以在沉積處理期間將基材靜電地保持於基材支撐件上。來自直流(DC)電源之直流功率通常被提供至夾盤中的電極，以將基材靜電地保持於夾盤上。
此外，射頻(RF)能量亦通常被供應至基材支撐件中的電極，以控制朝向基材行進之接踵而至的離子能量。在一些例子中，DC及RF能量係提供至相同的電極。舉例來說，高電流DC功率係傳送至靜電夾盤中的一或多個電極，同時將RF功率從DC電流隔離。真空種類的電容已被使用以將RF功率從DC電流隔離。然而，發明人注意到真空種類的電容係
大的(如，約2-3英寸)，並消耗了珍貴的空間。此外，為達到在靜電夾盤中增加的功率需求，甚至更大的電容器將被需要，因而更消耗了珍貴的空間。其他傳統設計包含直列式陣列的電容。然而，發明人相信直列式陣列亦為無效率的，因為必須增加額外的電容，以達到靜電夾盤所增加的功率需求。
因此，發明人提供用於將RF及DC能量耦合至電極之改良的電容組件之實施例。
於此提供用於將射頻(RF)與直流(DC)能量耦合至電極的電容組件及包含此電容組件的基材支撐件的實施例。在一些實施例中，電容組件包含：第一導電板，接收來自RF功率源之RF功率，第一導電板包含中央孔；至少一個電容，耦合至第一導電板並圍繞中央孔；及第二導電板，經由至少一個電容而耦合至第一導電板，第二導電板包含輸入旋塞及至少一個輸出旋塞，輸入旋塞用以接收來自DC功率源的DC功率，至少一個輸出旋塞用以將RF及DC功率耦合至電極。
在一些實施例中，用於將RF與DC功率耦合至電極的電容組件包含：圓形導電板，接收來自RF功率源之RF功率，圓形導電板包含中央孔；複數個電容，耦合至圓形導電板並圍繞中央孔而徑向設置；及第二導電板，經由複數個電容而耦合至圓形導電板，第二導電板包含輸入旋塞及至少一個輸出旋塞，輸入旋塞用以接收來自DC功率源的DC功率，至少一個輸出旋塞用以將RF及DC功率耦合至電極。
在一些實施例中，基材支撐組件包含基材支撐件，基材支撐件包含：至少一個夾持電極；直流(DC)功率源；射頻(RF)功率源；及至少一個電容組件，電性耦合至至少一個夾持電極。至少一個電容組件包含：第一導電板，接收來自RF功率源之RF功率，第一導電板包含中央孔；至少一個電容，耦合至第一導電板並圍繞中央孔；及第二導電板，經由至少一個電容而耦合至第一導電板，第二導電板包含輸入旋塞及至少一個輸出旋塞，輸入旋塞用以接收來自DC功率源的DC功率，至少一個輸出旋塞用以將RF及DC功率耦合至電極。
本揭露書的其他及進一步的實施例係說明於下。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧腔室本體
104‧‧‧蓋組件
105‧‧‧處理容積
106‧‧‧靶材
108‧‧‧基材支撐件
110‧‧‧基材
112‧‧‧舉升機構
114‧‧‧電極
116‧‧‧RF功率源
118‧‧‧匹配網路
120‧‧‧RF功率源
122‧‧‧匹配網路
124‧‧‧電容組件
126‧‧‧DC功率源
200‧‧‧電容組件
202‧‧‧第一導電板
204‧‧‧電容
206‧‧‧第二導電板
208‧‧‧負載
210‧‧‧導體
212‧‧‧附加導體
302‧‧‧第一導電板
304‧‧‧第二導電板
306‧‧‧電容
308‧‧‧孔
310‧‧‧RF墊圈
312‧‧‧輸出旋塞
314‧‧‧溝槽
316‧‧‧第三導電板
318‧‧‧螺栓
402‧‧‧孔
404‧‧‧凸緣
406‧‧‧第二端
408‧‧‧第一端
412‧‧‧輸入旋塞
500‧‧‧電容組件
502‧‧‧導電板
504‧‧‧第二中間導電板
506‧‧‧第二電容
本揭露書的實施例(於前面部分簡要摘要並於下面部分詳盡討論)可參照描繪附隨圖式中之本揭露書的說明性實施例而理解。然而，附隨的圖式僅說明本揭露書的典型實施例，且不因此而被視為限制範圍，因為本揭露書可容許其他等效的實施例。
第1圖描繪依據本揭露書之一些實施例的適於與發明的電容組件一起使用之處理腔室的簡化概要圖。
第2圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件之概要圖。
第3圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件之等角視圖。
第3A圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組
件之側截面圖。
第4圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件之側截面圖。
第5圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件之概要圖。
為幫助理解，盡可能使用相同的元件符號以指定共用於圖式中的相同元件。圖式並未依據尺寸而繪製，且可能為了清楚而簡化。一個實施例之元件及特徵可有利地併入其他實施例中，且無需進一步地載明。
於此提供電容組件及包含此電容組件的基材支撐件的實施例。發明的電容組件之實施例可於當DC及RF功率接供應至共用電極時，有利地防止直流(DC)功率與射頻(RF)功率干擾。發明的電容組件之實施例可有利地對現存的基材支撐件而輕易地翻新，因此避免對現存基材支撐件不必要且可能昂貴的修改。
第1圖描繪依據本揭露書之實施例的適於與電容組件一起使用之示例性基材處理腔室的簡化概要側視圖。處理腔室100可為適於處理基材的任何種類的處理腔室，舉例來說，諸如物理氣相沉積(PVD)腔室、原子層沉積(ALD)腔室、化學氣相沉積(CVD)腔室，或類似者。示例的處理腔室可包含可自加州聖克拉拉市的應用材料公司取得的處理腔室及從其他製造商取得的處理腔室。
如第1圖中所示，處理腔室100可包括腔室本體
102、蓋組件104及基材支撐件108，蓋組件104包含緊固至蓋組件104之靶材106(或噴淋頭)，基材支撐件108用以將基材110保持於相對靶材106之位置中。儘管第1圖描繪靶材106，可依據腔室構造而替代地以噴淋頭或其他處理組件替代且將噴淋頭或其他處理組件設置於靶材106的位置中。發明的電容組件可大體被使用於RF及DC能量被供應至共用電極的任何處理腔室中。
處理腔室100具有內容積，內容積包含處理容積105。舉例來說，處理容積105可被界定於基材支撐件108及靶材106(或噴淋頭或腔室的蓋)之間。基材支撐件108包含靜電夾盤以將基材110保持於基材支撐件上。合適的基材110包含圓形基材(諸如200mm、300mm、450mm)或其他直徑的半導體晶圓，或矩形基材(諸如玻璃板或類似者)。
基材支撐件108包含電極114，電極114係耦合至一或多個RF功率源及DC功率源。因此，電極114同時為RF偏壓電極及夾持電極。電極114係通過一或多個個別的匹配網路(於此顯示為匹配網路118)耦合至一或多個RF功率源(於此顯示為一個RF功率源116)。舉例來說，RF功率源116可依據腔室構造、基材成分及待執行的特殊處理而以適合使用於處理腔室中的頻率提供連續或脈衝功率之任一者。RF功率可以用於待執行之處理的合適的量而提供。
電極114係進一步耦合至DC功率源126，以供應DC功率至電極114。DC功率源126可為當使用以提供充足的能量給所欲的應用(例如，給將基材靜電地夾持至基材支撐
件)時之任何適合的DC功率源。
電容組件124係提供於RF功率源116及電極114之間。若匹配網路118存在，電容組件124亦設置於匹配網路118及電極114之間。DC功率源126係在電容組件124和電極114之間的接點處耦合至電極114。儘管以下的說明係關於靜電夾盤，電容組件124可使用於DC電壓需要被屏蔽且RF被連接或匹配之任何應用中。
在一些實施例中，基材支撐件108可被耦合至舉升機構112，以控制基材支撐件108的位置。舉升機構112可在適於將基材傳送進出腔室的較低位置(如圖示)及適於處理的較高位置之間移動基材支撐件108。
在一些實施例中，一或多個RF功率源(於此顯示為一個RF功率源120)可被耦合至處理腔室100，以供應RF功率至靶材106。舉例來說，RF功率源120可經由一或多個個別匹配網路(於此顯示為一個匹配網路122)而被耦合至處理腔室100之蓋組件104。
第2圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件200之概要圖。電容組件200可作為於上所討論與第1圖相關之電容組件124而使用。電容組件200包含第一導電板202、第二導電板206及複數個電容204，複數個電容204係設置並電性耦合於第一導電板202及第二導電板206之間。複數個電容204可以任何合適的方式(諸如藉由軟焊、硬焊或類似方式)而與第一及第二導電板之各者電性耦合。
複數個電容204係以圓形陣列的方式配置(如第3-4
圖中之示例性例子中所示)。在一些實施例中，複數個電容204係以圓形陣列而配置，圓形陣列係相對於圓形陣列之中央軸而軸對稱(如第3-4圖中之示例性例子中所示)。在一些實施例中，約9個電容係設置於圓形陣列中。然而，電容的數量僅藉由電容組件200的尺寸而限制，且電容的任何數量(亦即，一或多個)可替代地使用。複數個電容204之每一者具有實質相同的電容值。複數個電容204可大體包含任何尺寸的任何數量的電容，取決於RF功率的頻率及物理空間限制。
第一導電板202係耦合至RF功率源116(當匹配網路118存在時，係通過匹配網路118)，以從RF功率源116接收RF功率。第二導電板206(舉例來說，經由導體210)電性耦合至負載208。舉例來說，負載208可為如前面所述與第1圖有關之電極114。在一些實施例中，第二導電板206(舉例來說，使用附加導體212)可在複數個位置處被耦合至負載208。在一些實施例中，導體210和附加導體係彼此實質平均地間隔，以有利地接收由RF功率源116所提供之RF功率的實質相同的部分，並將由RF功率源116所提供之RF功率的實質相同的部分分配給負載208。
DC功率源126亦在一或多個位置處耦合至負載208。在一些實施例中，DC功率源126係耦合至第二導電板206，以從DC功率源126接收DC功率，使得DC功率源126係經由導體210(若存在任何附加導體212的話，亦經由任何附加導體212)而耦合至負載208。在一些實施例中，DC功率源126可經由附加導體212或將DC功率源126直接或間接耦
合至負載208之獨立的導體(圖未示)而耦合至負載208。
在操作中，RF能量係藉由RF功率源116而提供至第一導電板202。RF能量越過複數個電容204而前行至第二導電板206。複數個電容的徑向配置相較於傳統的矩形陣列(顯示了不令人滿意的分布)而言，有利地提供更均勻分布的RF功率給負載的每一部分。RF能量係藉由導體210及任何附加導體212而耦合至負載208。DC功率係藉由導體210(及任何附加導體212)，或經由獨立的導體(圖未示)而耦合至負載208。在一些實施例中，DC功率源126係耦合至第二導電板206，且DC功率源經由導體210及任何附加導體212而耦合至負載208。
第3圖描繪依據本揭露書之一些實施例的示例性電容組件300之等角視圖。電容組件300是用以說明電容組件200的特定構造，且並不意欲限制本揭露書的範圍。電容組件300包含第一導電板302和第二導電板304。複數個電容306係設於第一和第二導電板302、304間並電性耦合第一和第二導電板302、304。第一和第二導電板302、304可由任何合適的導電材料所形成。在一些實施例中，第一和第二導電板302、304可塗佈有耐汙或耐氧化的材料(諸如，銀、金或其他具有阻抗不會不利地受到汙染而影響之金屬)。舉例來說，在一些實施例中，第一及第二導電板302、304係由銅所形成，並具有銀塗層。
如第3圖中所示，第一導電板302可為圓形或具有其他對稱形狀，以提供實質均勻的RF能量給複數個電容306
之每一者。第一導電板302包含用以將RF能量耦合至第一導電板302之特徵結構(諸如孔308)。在一些實施例中，特徵結構可位於第一導電板302的中央中或中央上。舉例來說，如第3圖中所示，孔308係位於第一導電板302的中央上。在一些實施例中，孔308可被螺穿，以接收對應的螺栓。
耦合至RF功率源116之導體(諸如來自匹配網路118之輸出)係耦合至第一導電板302。舉例來說，在一些實施例中，導體可經由孔308而被螺栓至第一導電板302。第3A描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件300之側截面圖。在一些實施例中，如第3A圖中所示，第三導電板316可耦合至來自匹配網路118之輸出。第三導電板316可(例如使用螺栓318螺入第一導電板302之孔308)耦合至第一導電板302。在一些實施例中，第一導電板302可進一步包括溝槽314，以接收RF墊圈310，以強化第三導電板316之表面和第一導電板302之面對表面間的表面接觸，因而提供RF電流的強化流動至第一導電板302。RF墊圈310可由具有金屬塗層之任何導電材料所形成，金屬塗層之阻抗不會不利地受到汙染而影響。在一些實施例中，RF墊圈310係由鍍銀之銅所形成。
回到第3圖，複數個電容306可分別地為適合應用的任何傳統電容(諸如，舉例來說，瓷種類的陶瓷電容，儘管其他種類的電容亦可使用)。在一些實施例中，複數個電容係繞孔308而徑向地配置，以確保均勻傳送RF功率給第二導電板304。複數個電容306之徑向配置進一步有利地避免在電容組件300中的高溫區域，並減少電容組件300的總尺寸。電
容306的尺寸經選擇以確保第一和第二導電板302、304間的距離夠大，以避免電弧並確保足夠的電壓隔離。在一些實施例中，具有所欲電容量的管狀電容可替代地使用，以取代複數個電容306。
第二導電板304的以下說明係參照第3及4圖。第4圖描繪顯示複數個電容306之電容組件300之側截面圖。在一些實施例中，第二導電板304可包含孔402。孔402可位於第二導電板304之中央中。在一些實施例中，第二導電板304可包含一對凸緣404。凸緣404可設置於鄰近第二導電板304之第一端408之第二導電板304的大體相對側上。
輸入旋塞412可設置於第二導電板304中。在一些實施例中，輸入旋塞412係形成於第二導電板304的第一端408中。在一些實施例中，輸入旋塞412係鄰近第一端408之中心而形成。輸入旋塞412可耦合至DC功率源(如，DC功率源126)，以接收DC功率。
第二導電板304包含一或多個輸出旋塞312，以輸送功率至負載(如，於前所述與第2圖相關之負載208)。在提供複數個輸出旋塞312的實施例中，輸出旋塞312可彼此等距地間隔。在提供複數個輸出旋塞312之實施例中，輸出旋塞312可軸對稱地配置在第二導電板304上。輸出旋塞312之對稱軸可與複數個電容306的對稱軸相同。在一些實施例中，輸出旋塞312係形成於凸緣404之每一者中，及相對第一端408之第二導電板304的第二端406中。
一或多個輸出旋塞312係電性地耦合至負載(如，電
極114)。輸出旋塞312繞第二導電板304的對稱配置幫助更均勻的輸送DC和RF功率至負載。然而，輸出旋塞312可形成於第二導電板304上的任何地方。每一輸出旋塞312可與不同的負載(如，不同的電極)或相同的負載(如，相同的電極)相關。在一些實施例中，濾波板(圖未示)可設置於第二導電板304和DC功率源126之間，以避免RF能量行進至DC功率源126。
第4圖顯示九個電容。然而，可使用任何數量的電容以傳送所欲數量的功率至負載。舉例來說，第一和第二導電板302、304之直徑可較大(或較小)以容納較多(或較少)電容，以達到較高(或較低)功率需求。替代地或結合地，可使用具有不同值的電容以達到特定的頻率需求。
第5圖描繪依據本揭露書之一些實施例的電容組件500之概要圖。在一些實施例中，兩或更多個電容組件(類似於如上所述的電容組件200或300)可堆疊，以增加可由組件所處理的功率量。在一堆疊結構中，中間導電板502(類似於第一導電板302)係藉由複數個第一電容306而耦合至第一導電板302，並藉由複數個第二電容506而耦合至第二導電板304。在一些實施例中，中間導電板502可直接耦合至第二中間導電板504(如以陰影所示)，且第二中間導電板504係藉由複數個第二電容506而耦合至第二導電板304。提供第二中間導電板504有利地幫助簡易地建構及模組化組件。
若需要提供至負載(如，電極114)之電壓量係非常大的，將會需要此一結構。在電壓係非常大的此種例子中，第
二導電板304(接收DC功率)及第一導電板302(自匹配網路118接收RF功率)間的距離必須夠大，以將RF功率與DC電流隔離。將電容組件300堆疊將達成必須的電壓隔離。替代地，可使用較長的電容或堆疊的電容，以增加第一導電板302和第二導電板304間的距離。
儘管前面部分係關於本揭露書的實施例，其他的和進一步的實施例可在不背離本揭露書的基本範圍下而設計。
116‧‧‧RF功率源
118‧‧‧匹配網路
124‧‧‧電容組件
126‧‧‧DC功率源
200‧‧‧電容組件
202‧‧‧第一導電板
204‧‧‧電容
206‧‧‧第二導電板
208‧‧‧負載
210‧‧‧導體
212‧‧‧附加導體
Claims (20)
- 一種用於將射頻(RF)與直流(DC)功率耦合至一電極的電容組件，包括：一第一導電板，接收來自一RF功率源之RF功率，該第一導電板包含一中央孔；至少一個電容，耦合至該第一導電板並圍繞該中央孔；及一第二導電板，經由該至少一個電容而耦合至該第一導電板，該第二導電板包含一輸入旋塞及至少一個輸出旋塞，該輸入旋塞用以接收來自一DC功率源的DC功率，該至少一個輸出旋塞用以將該RF及DC功率耦合至一電極。
- 如請求項1所述之電容組件，其中該第一導電板係圓形的。
- 如請求項1所述之電容組件，其中該至少一個電容係一管狀電容。
- 如請求項1所述之電容組件，其中該至少一個電容係繞該中央孔而徑向配置的複數個電容。
- 如請求項4所述之電容組件，進一步包括：一中間導電板；及複數個第二電容，耦合至該中間導電板， 其中該複數個電容係設置於該第一導電板和該中間導電板之間，且其中該複數個第二電容係設置於該中間導電板和該第二導電板之間。
- 如請求項1所述之電容組件，進一步包括：一第三導電板，耦合該RF功率至該第一導電板；其中該第一導電板之該中央孔經螺穿，以接收一對應的螺栓，以將該第三導電板耦合至該第一導電板。
- 如請求項6所述之電容組件，其中該第一導電板包括一溝槽，該溝槽包含一墊圈，以增加該第三導電板和該第一導電板間的表面接觸。
- 如請求項1所述之電容組件，其中該電極係設置於一基材支撐件中。
- 如請求項1所述之電容組件，其中該至少一個輸出旋塞包括複數個輸出旋塞。
- 如請求項9所述之電容組件，其中該複數個輸出旋塞之每一者係耦合至一個別的電極。
- 一種用於將射頻(RF)與直流(DC)功率耦合至一電極 的電容組件，包括：一圓形導電板，接收來自一RF功率源之RF功率，該圓形導電板包含一中央孔；複數個電容，耦合至該圓形導電板並圍繞該中央孔而徑向設置；及一第二導電板，經由該複數個電容而電性耦合至該圓形導電板，該第二導電板包含一輸入旋塞及至少一個輸出旋塞，該輸入旋塞用以接收來自一DC功率源的DC功率，該至少一個輸出旋塞用以將該RF及DC功率耦合至一電極。
- 如請求項11所述之電容組件，進一步包括：一中間導電板；及複數個第二電容，耦合至該中間導電板，其中該複數個電容係設置於該圓形導電板和該中間導電板之間，且其中該複數個第二電容係設置於該中間導電板和該第二導電板之間。
- 如請求項11所述之電容組件，進一步包括：一第三導電板，耦合該RF功率至該圓形導電板；其中該圓形導電板之該中央孔經螺穿，以接收一對應的螺栓，以將該第三導電板耦合至該圓形導電板。
- 如請求項13所述之電容組件，其中該圓形導電板包括一 溝槽，該溝槽包含一墊圈，以增加該第三導電板和該圓形導電板間的表面接觸。
- 如請求項11所述之電容組件，其中該電極係設置於一基材支撐件中。
- 如請求項11所述之電容組件，其中該至少一個輸出旋塞包括複數個輸出旋塞。
- 如請求項16所述之電容組件，其中該複數個輸出旋塞之每一者係耦合至一個別的電極。
- 一種基材支撐組件，包括：一基材支撐件，包含至少一個夾持電極；一直流(DC)功率源；一射頻(RF)功率源；及至少一個電容組件，電性耦合至該至少一個夾持電極，該至少一個電容組件包括：一第一導電板，接收來自一RF功率源之RF功率，該第一導電板包含一中央孔；至少一個電容，耦合至該第一導電板並圍繞該中央孔；及一第二導電板，經由該至少一個電容而電性耦合至該第一導電板，該第二導電板包含一輸入旋塞及至少一個輸 出旋塞，該輸入旋塞用以接收來自一DC功率源的DC功率，該至少一個輸出旋塞用以將該RF及DC功率耦合至一電極。
- 如請求項18所述之基材支撐組件，進一步包括：一RF匹配網路，設置於該電容組件和該RF功率源之間。
- 如請求項18所述之基材支撐組件，其中該基材支撐組件係一靜電夾盤。
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