TWI777813B - 用於多網處理腔室的推拉功率供應器 - Google Patents

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Abstract

一種用於處理腔室中多電極陰極的射頻功率電路，可包括射頻源及導電耦合至射頻源的感應元件。第一感應元件可感應耦合至感應元件，並且第一感應元件可被配置為接收源自射頻源的射頻功率的第一部分，並且為第一基座電極提供射頻功率的第一部分。第二感應元件亦可感應耦合至感應元件，並且第二感應元件可被配置為透過感應元件接收源自射頻源的射頻功率的第二部分，並且為第二基座電極提供射頻功率的第二部分。

Description

用於多網處理腔室的推拉功率供應器
本申請案主張於2020年10月13日提交的題為「PUSH-PULL POWER SUPPLY FOR MULTI-MESH PROCESSING CHAMBERS（用於多網處理腔室的推拉功率供應器）」的美國專利申請案第17/068,994號的權益及優先權，該申請案全部內容以引用方式併入本文。
本揭示案一般係關於用於在半導體基板製程中調諧電漿的系統及方法。更具體而言，本揭示案論述了對施加到基座中的不同導電網以均勻控制電漿的單獨射頻電(radio-frequency; RF)壓進行控制的系統及方法。
在積體電路及其他電子元件的製造中，電漿製程通常用於各種材料層的沉積或蝕刻。電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)製程是一種化學製程，其中將電磁能施加到至少一種前驅物氣體或前驅物蒸汽，以將前驅物轉化為反應性電漿。電漿可在處理腔室內產生，即原位產生，或者在遠離處理腔室定位的遠端電漿產生器中產生。該製程廣泛用於在基板上沉積材料，以生產高品質及高效能的半導體元件。
隨著特徵尺寸的不斷減小，電晶體結構變得越來越複雜及具有挑戰性。為了滿足處理需求，進階的處理控制技術有助於控制成本，且使基板及晶粒的良率提升至最高。通常，當電漿在基板的表面區域上未受均勻控制時，基板的某些位置處的晶粒會遇到良率問題。在基板處理位準上，需要在處理均勻性控制的進步，以允許在控制電漿時，在整個基板上進行精細的、局部的製程調諧及全域的製程調諧。因此，需要能夠在整個基板上進行精細的、局部的製程調諧的方法及設備。
在一些實施例中，用於處理腔室中的多電極陰極的射頻功率電路可包括射頻源、導電耦合至射頻源的一或更多個感應元件，及感應耦合至一或更多個感應元件的第一感應元件。第一感應元件可被配置為透過一或更多個感應元件接收源自射頻源的射頻功率的第一部分，並且為處理腔室中的第一基座電極提供源自射頻源的射頻功率的第一部分。功率電路亦可包括感應耦合至一或更多個感應元件的第二感應元件。第二感應元件可被配置為透過一或更多個感應元件接收源自射頻源的射頻功率的第二部分，並且為處理腔室中的第二基座電極提供源自射頻源的射頻功率的第二部分。
在一些實施例中，用於處理腔室中的多電極陰極的射頻功率電路可包括射頻源、第一感應元件，該第一感應元件可被配置為接收源自射頻源的射頻功率的第一部分，並且為處理腔室中的第一基座電極提供源自射頻源的射頻功率的第一部分。功率電路亦可包括第二感應元件，該第二感應元件可被配置為接收源自射頻源的射頻功率的第二部分，並且為處理腔室中的第二基座電極提供源自射頻源的射頻功率的第二部分。功率電路亦可包括電容元件，該電容元件可將第一感應元件與第二感應元件隔離。
在一些實施例中，為處理腔室中的多電極陰極供電的方法可包括使用射頻源產生射頻功率，透過導電耦合至射頻源的一或更多個感應元件傳輸射頻功率，將來自一或更多個感應元件的射頻功率的第一部分感應耦合至第一感應元件，將來自第一感應元件的射頻功率的第一部分提供至處理腔室中的第一基座電極，將來自一或更多個感應元件的射頻功率的第二部分感應耦合至第二感應元件，及將來自第二感應元件的射頻功率的第二部分提供至處理腔室中的第二基座電極。
在任何實施例中，任何及/或所有以下特徵可包括在任何組合中，並且不受限制。一或更多個感應元件可包括第三感應元件及第四感應元件，其中第三感應元件可感應耦合至第一感應元件，而第四感應元件可感應耦合至第二感應元件。功率電路亦可包括導電耦合至第一感應元件的第一直流電源，及導電耦合至第二感應元件的第二直流電源，其中電容元件可將第一直流電源與第二直流電源隔離。第一直流電源與第二直流電源之間的電壓差可表示將基板保持在處理腔室中的基座上的雙極夾持電壓。功率電路亦可包括調諧電路，該調諧電路被配置為虹吸射頻功率的一部分，使得傳送到第一基座電極的功率不同於傳送到第二基座電極的功率。調諧電路可包括寄生感應器。調諧電路可包括寄生電容器。第一基座電極可包括金屬絲網。射頻源與第二射頻源之間的相位差可旋轉被移送至處理腔室中的電漿的能量。第一基座電極、第二基座電極、第三基座電極及第四基座電極可位於處理腔室中基座的單獨象限中。第一基座電極可包括位於基座中心的圓形網格，而第二基座電極可包括圍繞基座周邊的環形網格。第一感應元件可包括約1 µH的感應值。
在任何實施例中，功率電路亦可包括第二射頻源、導電耦合至射頻源的一或更多個第二感應元件、及可感應耦合至一或更多個第二感應元件的第三感應元件，其中第三感應元件可被配置為透過一或更多個第二感應元件接收源自第二射頻源的射頻功率的第一部分，並且為處理腔室中的第一基座電極提供源自第二射頻源的射頻功率的第一部分。功率電路可進一步包括第四感應元件，該第四感應元件可感應耦合至一或更多個第二感應元件，其中第四感應元件可被配置為透過一或更多個第二感應元件接收源自第二射頻源的射頻功率的第二部分，並且為處理腔室中的第二基座電極提供源自第二射頻源的射頻功率的第二部分。第三感應元件及第四感應元件可具有相同的電感。第三感應元件及第四感應元件可被配置為阻擋源自射頻源的射頻功率。第一感應元件及第二感應元件可被配置為阻擋源自第二射頻源的射頻功率。射頻源可具有約13 MHz的頻率，而第二射頻源可具有約40 MHz的頻率。
本文描述的是用於控制基板整個表面區域上的電漿的實施例。本揭示案提供了射頻電路及方法，以調整射頻功率到嵌入基板支撐件或基座中的一個以上網格的分佈，該基板支撐件或基座亦用作靜電卡盤。無論嵌入的網格是射頻功率源（例如，一或更多個電極），還是該等網格是射頻功率的目的地（例如，地面），皆可適用本文描述的方法及系統。本文揭示的實施例允許調變基板上方的電漿輪廓均勻性。改變電漿分佈導致基板上膜參數的均勻性提高，包括例如沉積速率、膜應力、折射率及其他參數。
第1圖示出了根據一些實施例的處理腔室100的橫剖面視圖。如圖所示，處理腔室100可為適於蝕刻基板154的蝕刻腔室。可適合受益於本文所述實施例的處理腔室的實例可包括Producer®蝕刻處理腔室及Precision™處理腔室，上述各者可從位於加利福尼亞州聖克拉拉市的應用材料公司購得。可設想，其他處理腔室，包括來自其他製造商的處理腔室，亦適合從該等實施例中受益。
處理腔室100可用於各種電漿製程。例如，處理腔室100可用於利用一或更多種蝕刻劑進行乾式蝕刻。處理腔室可用於點燃來自前驅物C xF y（其中x及y代表已知化合物的值）、O 2、NF 3或上述各者組合的電漿。在另一個實例中，處理腔室100可用於利用一或更多種前驅物進行電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)製程。
處理腔室100可包括腔室主體102、蓋組件106及支撐組件104。蓋組件106位於腔室主體102的上端。支撐組件104可安置在腔室主體102內，且蓋組件106可耦合至腔室主體102，並將支撐組件104封閉在處理容積120中。腔室主體102可包括形成在腔室主體102的側壁中的移送埠126，該移送埠126可包括狹縫閥。移送埠126可選擇性地打開及關閉，以允許基板搬運機器人（未示出）進入處理容積120的內部，用於基板移送。
電極108可作為蓋組件106的一部分提供。電極108亦可用作氣體分佈板112，其具有複數個開口118，用於允許處理氣體進入處理容積120。處理氣體可經由導管114供應到處理腔室100，並且處理氣體可在流經開口118之前進入氣體混合區域116。電極108可耦合至電功率源，如射頻產生器、直流功率、脈衝直流功率、脈衝射頻等。絕緣體110可接觸電極108，並將電極108與腔室主體102電分離及熱分離。絕緣體110可藉由使用諸如氧化鋁、氮化鋁及/或其他陶瓷或金屬氧化物的介電材料來構造。加熱器119可耦合至氣體分佈板112。加熱器119亦可耦合至交流電源。
支撐組件104可透過軸144耦合到提升機構，軸144延伸穿過腔室主體102的底表面。提升機構可透過波紋管撓性地密封到腔室主體102，波紋管防止真空從軸144周圍洩漏。提升機構可允許支撐組件104在腔室主體102內的移送位置與數個處理位置之間垂直移動，以將基板154放置在電極108鄰近處。
支撐組件104可由金屬或陶瓷材料形成。例如，可使用金屬氧化物、氮化物或氧化物/氮化物混合物，如鋁、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋁/氮化物混合物及/或其他類似材料。在典型實施方式中，支撐組件104中可包括一或更多個基座電極。一或更多個基座電極可被配置為向處理容積120中的電漿輸送射頻能。例如，射頻源160可設置在腔室主體102的外部，以向支撐組件104中的一或更多個基座電極提供射頻能。射頻能可透過一或更多個基座電極移送到處理容積120中的氣體，該氣體透過氣體分佈板112（亦稱為「噴淋頭」）沉積以產生電漿。電漿可保持在基板154上方，以在基板154上沉積材料層。為了在基板154上均勻沉積材料，移送到電漿的能量應在基板154的整個表面區域上保持均勻。
許多技術挑戰可能會為保持此種均勻的電漿產生困難。第一個技術挑戰涉及相對於施加到電漿的射頻能波長大小的基板154大小。射頻源160可在典型電壓下工作，如約13 MHz。當基板154為約2.0公尺至2.5公尺時，13 MHz波長的大小可能是基板154直徑的很大一部分。在電漿環境中，該波長可有效地縮小2或3倍。例如，當最小電壓與最大電壓之間發生四分之一波長振盪時，在將能量移送到腔室主體102中的電漿時，可在基板154的整個表面上形成駐波。此可能導致電漿中顯著的不均勻性，導致材料在基板154上的不均勻沉積。此種效應在更高的電壓下甚至更明顯，如40 MHz，其中全波長可相當於基板154的大小。當波振盪時，電漿的某些區域可能處於最大電壓，而其他區域則處於零電壓，從而導致非常不均勻的製程。因此，需要解決方案來調變複數個基座電極上的射頻電壓，使得當基座電極產生的駐波隨時間而旋轉或移動時，不均勻性可隨時間而平均化。如下所述，射頻信號可施加到支撐組件104中多個點處的多個電極，及/或可透過調諧施加到不同電極的不同射頻信號的相位來調變駐波的形狀。當駐波圖案在電漿中快速移動時，不均勻性可隨著時間的推移而平均化，使得電漿保持一定的晶狀違規(crystalline infraction)，從而可保持非晶態。
第二個技術挑戰涉及確保提供至複數個基座電極中每一者的射頻信號皆相等。例如，在第1圖中，被稱為雙極夾持的方法用於第一基座電極172及第二基座電極174。雙極夾持是在第一基座電極172與第二基座電極174之間施加直流電壓差的方法。此種靜電差用於將基板154保持在支撐組件104上。此可與單極夾持形成對比，在單極夾持時，僅使用單個基座電極，或者直流電壓僅施加到單個基座電極。單極夾持僅在向電漿施加能量以完成電路時才有效。雙極夾持使用從射頻源160到第一基座電極172及第二基座電極174中每一者的兩個獨立的電路徑。在第1圖的實例中，第一直流電壓源162被施加到第一基座電極172的第一電路徑。第二直流電壓源164被施加到第二基座電極174的第二電路徑。第一電路徑可包括第一電容器166，而第二電路徑可包括第二電容器168，以便將直流電壓源162、164彼此隔離。在一些實施例中，電容器166、168中每一者可相對較大，如50 nF，以阻擋直流電壓。然而，將射頻源160的輸出分成兩個電路徑可能導致傳輸到基座電極172、174之每一者的射頻能量不同。因此，需要解決方案來保持隔離，同時仍然確保兩個基座電極172、174之間的推拉均衡。
第一基座電極172及第二基座電極174可設置在支撐組件104中。第一基座電極172及第二基座電極174可嵌入支撐組件104內及/或耦合至支撐組件104的表面。第一基座電極172及第二基座電極174可為板、多孔板、網、絲網或任何其他分佈式導電佈置。儘管第1圖僅示出了兩個基座電極，但是其他實施例可在支撐組件104中使用多於兩個具有不同幾何形狀及/或佈置的基座電極，如下文詳細描述的。
第2圖示出了根據一些實施例的兩個基座電極的配置。在該實例中，第一基座電極172及第二基座電極174可將支撐組件104分成兩半，其中基座電極172、174被佈置成各自大體上填充支撐組件104的約一半。例如，基座電極172、174中每一者可具有「D」形或半圓形形狀，以填充支撐組件104的約一半面積。可在兩個基座電極172、174之間的支撐組件104中心保持一間隙，使得基座電極172、174可在支撐組件104內保持彼此電絕緣。
第2圖將基座電極172、174中每一者圖示為以矩形圖案形成的金屬絲網。例如，金屬絲網可由諸如鉬的材料形成，該材料具有與用於支撐組件104的材料相似的熱膨脹係數。此允許支撐組件104及基座電極172、174在處理腔室運行時隨著向支撐組件104及基板154施加熱量而均勻地膨脹及收縮。在一些實施例中，由基座電極172、174形成的網格矩形圖案可包括具有約1.0毫米間距的規則矩形圖案，該圖案具有約0.05毫米厚的金屬絲。
第3圖示出了根據一些實施例的複數個基座電極的一替代配置。在該實例中，支撐組件104可包括佈置在支撐組件104的象限中的四個基座電極302、304、306、308。電極302、304、306、308中每一者可使用如上所述的金屬絲網形成。金屬絲網可被佈置以形成大體上填充支撐組件104的象限的餅形幾何形狀。應注意，第3圖所示的四個基座電極302、304、306、308僅作為實例提供，並不意味著限制。其他實施例可透過將支撐組件104的幾何形狀分成任意數量的子部分，來使用更多或更少的基座電極。例如，可透過將支撐組件104分成八個八分區來使用八個基座電極，並且該等基座電極可具有基本上填充所得到的八個八分區中每一部分的形狀。
第4圖示出了根據一些實施例的用於平衡支撐組件104的中心部分與支撐組件104的外部部分之間的射頻能的基座電極配置。在該實例中，第一基座電極404可形成第一圓形形狀，作為近似填充支撐組件104中心部分的圓形網格。第二基座電極402可形成圍繞第一基座電極404的環，以形成大體上填充支撐組件104的外邊緣與第一基座電極404的外部邊界之間剩餘的空間的環形網格。第二基座電極402可圍繞第一基座電極404形成同心環。此種幾何形狀允許第一射頻信號施加到中央第一基座電極404，而第二射頻信號施加到第二基座電極402。調諧該兩個射頻信號之間的相對相位，可用於在支撐組件104的中心部分與支撐組件104的外部部分之間對電漿中產生的能量的形狀進行振盪。
第5圖示出了根據一些實施例的射頻功率電路570的配置，該配置使用感應耦合來隔離不同基座電極之間的電路徑，同時保持兩個基座電極之間的均衡推拉信號。射頻功率電路570可包括射頻源502。射頻源可使用各種頻率，從低端的350 kHz到極高頻(very high-frequency; VHF)範圍的頻率。例如，一些實施例可使用諸如13.56 MHz、27.12 MHz或40.68 MHz的頻率。射頻源502可產生傳播射頻功率的射頻信號，且該等信號可被描述為源自射頻源502。射頻源502可與一或更多個感應元件串聯耦合。例如，第5圖示出了感應元件504及另一個感應元件506。在一些實施例中，感應元件504、506的值可近似相等，如約1 µH的值，並且範圍在約0.1 µH與約10 µH之間。射頻源502、感應元件504及感應元件506可形成連續的電路路徑，其可被稱為功率電路170中的「第一」電路路徑。一或更多個感應元件可包括兩個分立的感應元件，如感應元件504及感應元件506。一或更多個感應元件亦可包括多於或少於兩個感應元件。一或更多個感應元件亦可透過如第5圖所示的導電或有線路徑導電耦合至射頻源502，此可與傳統的感應耦合形成對比。
功率電路170亦可包括可與第一電路路徑導電絕緣的第二電路路徑。第二電路路徑可感應耦合至第一電路路徑，而非具有直接導電路徑。例如，第二電路路徑可包括感應元件508及另一感應元件510。該等感應元件508、510可與感應元件504、506感應耦合，使得從射頻源502提供的射頻信號從感應元件504、506傳輸到感應元件508、510。在一些實施例中，感應元件504及感應元件508可以環形結構交錯，以使感應元件504、508之間的感應耦合達到最大。感應元件506及感應元件510可以類似的方式佈置。
感應元件508及感應元件510可由電容元件512分隔。電容元件512可藉由使用具有相對較大電容值的電容器來實施，如約50 nF或更大。電容元件512的電容值可相對較大，以便為來自射頻源502的射頻信號提供低阻抗，同時仍然足夠大，以阻擋原本在感應元件508與感應元件510之間傳遞的任何直流電信號。應注意，當將感應元件504及感應元件506稱為「一或更多個感應元件」時，感應元件508及感應元件510可分別稱為第一/第二感應元件。
功率電路570亦可包括第一直流電壓源162及第二直流電壓源164。第一直流電壓源162可導電耦合至感應元件508，而第二直流電壓源164可導電耦合至元件510。第一直流電壓源162及第二直流電壓源164可被配置成使得可在第一直流電壓源162與第二直流電壓源164之間產生電壓差。在射頻功率電路570中，電容元件512可將來自第一直流電壓源162的直流電信號與來自第二直流電壓源164的直流電信號隔離。可跨電容元件512產生該等直流電壓源162、164之間的電壓差。
導電耦合至第一直流電壓源162的感應元件508的輸出亦可耦合至第一基座電極172。類似地，導電耦合至第二直流電壓源164的感應元件510的輸出亦可導電耦合至第二基座電極174。該等射頻信號可通過兩根桿，該兩根桿為基座電極172、174提供了電路徑。藉助於第一直流電壓源162與第二直流電壓源164之間的電壓差，此種佈置允許使用雙極夾持將基板154保持在支撐組件104上。因此，感應元件508可被認為是「第一」感應元件，其感應耦合至一或更多個感應元件（例如，感應元件508、510），並且被配置為透過一或更多個感應元件接收源自射頻源的射頻功率的第一部分，並且為處理腔室120中的第一基座電極172提供源自射頻源的射頻功率的第一部分。類似地，感應元件510可被認為是「第二」感應元件，其感應耦合至一或更多個感應元件（例如，感應元件508、510），並且被配置為透過一或更多個感應元件接收源自射頻源的射頻功率的第二部分，並且為處理腔室120中的第二基座電極174提供源自射頻源的射頻功率的第二部分。
電容元件512可充當阻擋電容器，以在兩個基座電極172、174之間提供直流電隔離。此允許雙極夾持，同時亦允許射頻通過電容元件512。此種佈置亦在耦合至第一基座電極172的射頻信號與耦合至第二基座電極174的射頻信號之間建立了推拉關係。此確保了信號在基座電極172、174中每一者中是相同的。當射頻信號被具有推拉關係的基座電極172、174饋送到支撐組件104中時，兩個電極位置中的每一者可具有約180°相位差。
在一個實施方式中，第二基座電極174可具有比第一基座電極172更大的表面積。在一個實施方式中，第二基座電極174可具有比第一基座電極172更大的直徑。第二基座電極174可圍繞第一基座電極172。在一個實施方式中，第一基座電極172可用作夾持電極，同時亦用作第一射頻電極。第二基座電極174可為第二射頻電極，其與第一基座電極172一起調諧電漿。第一基座電極172及第二基座電極174可施加相同頻率或不同頻率的功率。可改變第一基座電極172及第二基座電極174中的一或兩者的射頻功率，以便調諧電漿。例如，感測器（未示出）可用於監測來自第一基座電極172及第二基座電極174中一或兩者的射頻能。來自感測器裝置的資料可被傳送並用於改變施加到第一基座電極172的射頻功率源及/或第二基座電極174的射頻源502的功率。
本文使用的術語第一、第二、第三、第四、第五等僅用於區分相似電路元件的不同實例。例如，「第一」感應元件508可與「第二」感應元件510相區別。該術語並不暗示該等元件的順序、優先順序、重要性或任何其他實質性特性，而僅用於區分一個元件與另一個元件。亦應注意，此允許使用第一/第二標籤來區分任何兩個元件。因此，該等標籤是相對的，而不是絕對的。
第6圖示出了根據一些實施例的功率電路670，其可將兩個不同的射頻信號注入基座電極。在該實例中，第二射頻源602可被添加到功率電路670。一些實施例可對射頻源502使用13.56 MHz的頻率，而對第二射頻源602使用40.68 MHz的信號。第二射頻源602的頻率可不同於射頻源502的頻率。第二射頻源602可形成第三電路路徑，該第三電路路徑包括如上所述為射頻源502的第一電路路徑佈置的感應元件604、606。第三電路路徑可使用由電容元件612分開的感應元件608、610感應耦合至第二電路路徑。電容元件612可類似於電容元件512，其具有相對大的電容值，如約50 nF或更大，使得第一直流電壓源162保持與第二直流電壓源164隔離。在一些情況下，第一與第三電路路徑之間的感應元件604、606、608、610的值可不同於用於第一與第二電路路徑之間的感應元件504、506、508、510的值。例如，感應元件604、606、608、610可被配置一感應值，該感應值允許來自第二射頻源602的射頻信號通過，同時阻擋來自射頻源502的射頻信號。類似地，感應元件504、506、508、510可配置有一電感值，該值允許來自射頻源502的射頻信號通過，同時阻擋來自第二射頻源602的射頻信號。
此種佈置允許兩種不同的頻率同時注入基座電極172、174。應注意，兩個基座電極172、174的使用僅作為實例提供，並不意味著限制。其他實施例可藉由複製第6圖所示的電路元件來使用任意數量的基座電極。類似地，兩種不同頻率的使用僅作為實例提供，並不意味著限制。其他實施例可藉由複製第6圖所示的電路路徑（其中射頻源具有不同頻率及相應感應值），將任意數量的不同頻率注入基座電極。
第7圖示出了根據一些實施例的功率電路770，該功率電路770包括調諧電路系統，以使傳遞到基座電極172、174中每一者的射頻信號的均勻性偏斜。第7圖的功率電路770類似於第5圖的射頻功率電路570，不同之處在於調諧電路系統已被添加到第一基座電極172的輸入。調諧電路系統可包括寄生感應器702及/或寄生電容器704，以在射頻信號被提供至第一基座電極172之前，從射頻信號中虹吸電流。因此，此導致由第一基座電極172及第二基座電極174發射的射頻信號不對稱。此可用於補償處理腔室中的不規則性。儘管理想的處理腔室可受益於純對稱的射頻輸出，但是諸多處理腔室（尤其是較小的腔室）可能基於處理腔室的電特性及/或物理特性而在電漿中產生固有的異常。調諧電路系統可用於調整功率電路772一側的輸出，以補償處理腔室中的異常。例如，使用寄生電容器704及/或寄生感應器702調諧第一基座電極172的射頻輸出可用於使電漿中產生的射頻波形從一側偏斜向另一側。
第8圖示出了根據一些實施例的具有調諧電路系統的支撐組件104中同心佈置的基座電極802、804。第8圖中的功率電路770可與第7圖中的功率電路770相同。然而，第一基座電極802可在支撐組件104的中心形成圓形絲網，而第二基座電極804可圍繞支撐組件104的外周形成同心環。例如，第一基座電極802及第二基座電極804可如第4圖所繪示而佈置。如上所述，調諧電路系統可用於透過針對由處理腔室引起的中心到邊緣的不均勻性使電漿中產生的射頻波形偏斜來補償處理腔室中的異常。
第9圖示出了根據一些實施例的用於四象限實施方式的功率電路970。如第4圖所示，第一基座電極910及第二基座電極916可佔據支撐組件104的相對象限。類似地，第三基座電極912及第四基座電極914亦可佔據相對的象限。可複製功率電路970中驅動第一/第二基座電極910、916（例如，射頻源502、感應元件504、506、508、510、電容元件512等）的電路系統，以分別為第三/第四基座電極912、914（例如，射頻源902、感應元件904、906、908、910、電容元件913、調諧電路電容器915及調諧感應器999）供電。
此種配置產生旋轉的推拉電路，該電路使振盪場圍繞電漿圓形旋轉。在一些實施例中，射頻源502與射頻源902之間的頻率差可控制場在電漿中旋轉的速率。例如，頻率差可在約1 kHz與約100 kHz之間。差為1 kHz時，圍繞電漿的旋轉可能耗費約1毫秒，而差為100 kHz時，圍繞電漿的旋轉則可能耗費約10微秒。大體上，在該範圍內的旋轉速度是符合期望的，使得電漿中的場移動足以使隨時間推移出現的任何瞬時不均勻性得到平均化。在一些實施例中，頻率差可保持在5 kHz以上，以避免反射功率波動的問題，此可能使射頻源502難以產生穩定的功率。
第10圖示出了根據一些實施例的一系列圖表，該等圖表示出了在如第9圖所示的四電極配置中的旋轉射頻場的效應。在該實例中，網格可在支撐組件104上被細分成四個成對的象限。當以推拉驅動配置操作時，駐波可同時圍繞電漿振盪及旋轉。當推拉對以稍微不同的頻率工作時，整個電漿直徑上的整體推拉可以與頻率差相等的速率平滑旋轉，從而在不同的網格組合之間前後移動。可如第9圖所示添加調諧元件，或者可引入相差180度的推拉相位差，來添加亦會旋轉的中心到邊緣分量。
第11圖示出了根據一些實施例的為處理腔室中的多電極陰極供電的方法的流程圖1100。該方法可包括使用射頻源產生射頻功率(1102)。射頻源可使用上述任何頻率，並且可整合到功率電路中，如上文中第5-9圖中的射頻源502所示。
該方法亦可包括透過導電耦合至射頻源的一或更多個感應元件來傳輸射頻功率(1104)。一或更多個感應元件可包括一或更多個感應器，如上文第5-9圖所示的感應元件504、506。應注意，可使用單個感應元件，或者在不同的實施例中可使用兩個以上的感應元件。
該方法可額外包括將來自一或更多個感應元件的射頻功率的第一部分感應耦合至第一感應元件(1106)。例如，射頻功率的第一部分可為來自射頻源502的射頻功率的部分，在上文第5-9圖中，該部分從感應元件504感應耦合至感應元件508。
該方法可進一步包括將來自第一感應元件的射頻功率第一部分提供至處理腔室中的第一基座電極(1108)。例如，射頻功率的此第一部分可從感應元件508被提供至第一基座電極172，如上文第5-9圖所示。
該方法亦可包括將來自一或更多個感應元件的射頻功率的第二部分感應耦合至第二感應元件(1110)。例如，射頻功率的第二部分可為來自射頻源502的射頻功率的部分，該部分從感應元件506感應耦合至上文第5-9圖中的感應元件510。
該方法可額外包括將來自第二感應元件的射頻功率的第二部分提供至處理腔室中的第二基座電極(1112)。例如，射頻功率的此第二部分可從感應元件510被提供至第二基座電極174，如上文第5-9圖所示。
應當理解，根據各種實施例，第11圖所示的具體步驟提供了為處理腔室中的多電極陰極供電的特定方法。根據替代實施例，亦可執行其他步驟序列。例如，替代實施例可以不同的順序執行上述步驟。此外，第11圖所示的各個步驟可包括多個子步驟，該等子步驟可以根據各個步驟的情況按照多種順序來執行。此外，根據特定的應用，可添加或移除額外的步驟。諸多變化、潤飾及替換亦在本揭示案的範疇內。
在本揭示案全文中，術語「約」可用於描述出現在所述值的-15%至+15%範圍內的值。例如，約100 nF的電容可能落在85 nF至115 nF的範圍內。
在前述描述中，出於解釋的目的，闡述了諸多具體細節，以便提供對各種實施例的深入理解。然而顯而易見，一些實施例可在沒有該等具體細節的情況下實施。在其他情況下，眾所熟知的結構及裝置以方塊圖形式示出。
上文描述僅提供示例性實施例，並不意欲限制本揭示案的範疇、適用性或配置。相反，各種實施例的前述描述將提供用於實施至少一個實施例的賦能揭示內容。應當理解，在不脫離所附申請專利範圍中闡述的一些實施例的精神及範疇的情況下，可對元件的功能及佈置進行各種改變。
上文描述中給定了具體細節，以提供對實施例的透徹理解。然而，應當理解，該等實施例可在沒有該等具體細節的情況下實施。例如，電路、系統、網路、製程及其他部件可以方塊圖形式示出為部件，以便不在不必要的細節中混淆該等實施例。在其他情況下，展示眾所熟知的電路、製程、演算法、結構及技術而沒有不必要的細節，以避免模糊實施例。
此外，應注意，可將各個實施例描述為一過程，該過程被繪示為流程圖、流程示意圖、資料流程示意圖、結構示意圖或方塊圖。儘管流程圖可能已將操作描述為順序過程，但諸多操作可並行或同時執行。此外，可重新安排操作的順序。當一個過程的操作完成時，該過程即終止，但其可能存在圖式中沒有的額外步驟。過程可對應於方法、函數、程序、子常式、子程式等。當一個過程對應於一函數時，其終止可對應於該函數返回至調用函數或主函數。
在前述說明書中，參考其特定實施例描述了特徵，但應該認識到，並非所有實施例都限於此。可單獨或聯合使用一些實施例的各種特徵及態樣。此外，在不脫離本說明書的更廣泛的精神及範疇的情況下，可在除本文描述的環境及應用之外的任何數量的環境及應用中使用該等實施例。因此，本說明書及圖式被視為說明性的，而非限制性的。
100:處理腔室 102:腔室主體 104:支撐組件 106:蓋組件 108:電極 110:絕緣體 112:氣體分佈板 114:導管 116:氣體混合區域 118:開口 119:加熱器 120:處理容積 126:移送埠 144:軸 154:基板 160:射頻源 162:第一直流電壓源 164:第二直流電壓源 166:第一電容器 168:第二電容器 172:第一基座電極 174:第二基座電極 302:基座電極 304:基座電極 306:基座電極 308:基座電極 402:第二基座電極 404:第一基座電極 502:射頻源 504:感應元件 506:感應元件 508:感應元件 510:感應元件 512:電容元件 570:功率電路 602:第二射頻源 604:感應元件 606:感應元件 608:感應元件 610:感應元件 612:電容元件 670:功率電路 702:寄生感應器 704:寄生電容器 770:功率電路 802:第一基座電極 804:第二基座電極 902:射頻源 904:感應元件 906:感應元件 908:感應元件 910:感應元件 912:第三基座電極 913:電容元件 914:第四基座電極 915:調諧電路電容器 916:第二基座電極 970:功率電路 999:調諧感應器 1100:流程圖 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟
透過參考本說明書的剩餘部分及附圖，可實現對各種實施例的性質及優點的進一步理解，其中在數幅圖式中使用相同的元件符號來指示相似的部件。在一些情況下，子標籤與元件符號相關聯，以表示多個相似部件中的一者。當在沒有特定於現有子標籤的情況下引用元件符號時，其意在指示所有此種多個相似部件。
第1圖示出了根據一些實施例的處理腔室的橫剖面側視圖。
第2圖示出了根據一些實施例的兩個基座電極的配置。
第3圖示出了根據一些實施例的複數個基座電極的一替代配置。
第4圖示出了根據一些實施例的用於在支撐組件中心部分與支撐組件外部之間平衡射頻能的基座電極配置。
第5圖示出了根據一些實施例的功率電路的配置，該功率電路使用感應耦合來隔離不同基座電極之間的電路徑，同時保持兩個基座電極之間的均衡推拉信號。
第6圖示出了根據一些實施例的可將兩種不同的射頻信號注入基座電極的功率電路。
第7圖示出了根據一些實施例的功率電路，該功率電路包括調諧電路系統，以使傳遞到每個基座電極的射頻信號的均勻性偏斜。
第8圖示出了根據一些實施例的在具有調諧電路系統的支撐組件中同心佈置的基座電極。
第9圖示出了根據一些實施例的用於四象限實施的功率電路。
第10圖示出了根據一些實施例的一系列圖表，該等圖表示出了在如第9圖所示的四電極配置中旋轉射頻場的效應。
第11圖示出了根據一些實施例的為處理腔室中的多電極陰極供電的方法的流程圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室 102:腔室主體 104:支撐組件 108:電極 110:絕緣體 112:氣體分佈板 114:導管 116:氣體混合區域 118:開口 119:加熱器 120:處理容積 126:移送埠 144:軸 154:基板 162:第一直流電壓源 164:第二直流電壓源 174:第二基座電極 172:第一基座電極 502:射頻源 504:感應元件 506:感應元件 508:感應元件 510:感應元件 512:電容元件 570:功率電路

Claims (20)

  1. 一種射頻功率電路，用於一處理腔室中的一多電極陰極，該功率電路包括： 一射頻源； 一或更多個感應元件，導電耦合至該射頻源； 一第一感應元件，感應耦合至該一或更多個感應元件，其中該第一感應元件被配置為透過該一或更多個感應元件接收源自該射頻源的一射頻功率的一第一部分，並且為該處理腔室中的一第一基座電極提供源自該射頻源的該射頻功率的該第一部分；及 一第二感應元件，感應耦合至該一或更多個感應元件，其中該第二感應元件被配置為透過該一或更多個感應元件接收源自該射頻源的該射頻功率的一第二部分，並且為該處理腔室中的一第二基座電極提供源自該射頻源的該射頻功率的該第二部分。
  2. 如請求項1所述的射頻功率電路，其中該一或更多個感應元件包括一第三感應元件及一第四感應元件，其中該第三感應元件感應耦合至該第一感應元件，並且該第四感應元件感應耦合至該第二感應元件。
  3. 如請求項1所述的射頻功率電路，進一步包括： 一第二射頻源； 一或更多個第二感應元件，導電耦合至該射頻源； 一第三感應元件，感應耦合至該一或更多個第二感應元件，其中該第三感應元件被配置為透過該一或更多個第二感應元件接收源自該第二射頻源的一射頻功率的一第一部分，並且為該處理腔室中的該第一基座電極提供源自該第二射頻源的該射頻功率的該第一部分；及 一第四感應元件，感應耦合至該一或更多個第二感應元件，其中該第四感應元件被配置為透過該一或更多個第二感應元件接收源自該第二射頻源的該射頻功率的一第二部分，並且為該處理腔室中的該第二基座電極提供源自該第二射頻源的該射頻功率的該第二部分。
  4. 如請求項3所述的射頻功率電路，其中該第三感應元件及該第四感應元件具有一相同的電感。
  5. 如請求項3所述的射頻功率電路，其中該第三感應元件及該第四感應元件被配置為阻擋源自該射頻源的該射頻功率。
  6. 如請求項5所述的射頻功率電路，其中該第一感應元件及該第二感應元件被配置為阻擋源自該第二射頻源的該射頻功率。
  7. 如請求項3所述的射頻功率電路，其中該射頻源具有約13 MHz的一頻率，而該第二射頻源具有約40 MHz的一頻率。
  8. 一種射頻功率電路，用於一處理腔室中的一多電極陰極，該功率電路包括： 一射頻源； 一第一感應元件，其被配置為接收源自該射頻源的一射頻功率的一第一部分，並為該處理腔室中的一第一基座電極提供源自該射頻源的該射頻功率的該第一部分； 一第二感應元件，其被配置為接收源自該射頻源的該射頻功率的一第二部分，並為該處理腔室中的一第二基座電極提供源自該射頻源的該射頻功率的一第二部分；及 一電容元件，該電容元件將該第一感應元件與該第二感應元件分開。
  9. 如請求項8所述的射頻功率電路，進一步包括： 一第一直流電源，該第一直流電源導電耦合至該第一感應元件；及 一第二直流電源，該第二直流電源導電耦合至該第二感應元件，其中該電容元件將該第一直流電源與該第二直流電源隔離。
  10. 如請求項9所述的射頻功率電路，其中該第一直流電源與該第二直流電源之間的一電壓差表示將一基板保持在該處理腔室中的一基座上的一雙極夾持電壓。
  11. 如請求項8所述的射頻功率電路，進一步包括： 一調諧電路，被配置為虹吸該射頻功率的一部分，使得傳送到該第一基座電極的功率不同於傳送到該第二基座電極的功率。
  12. 如請求項11所述的射頻功率電路，其中該調諧電路包括一寄生感應器。
  13. 如請求項11所述的射頻功率電路，其中該調諧電路包括一寄生電容器。
  14. 如請求項8所述的射頻功率電路，其中該第一基座電極包括一金屬絲網。
  15. 一種為一處理腔室中的一多電極陰極供電的方法，該方法包括以下步驟： 使用一射頻源產生一射頻功率； 透過導電耦合至該射頻源的一或更多個感應元件傳輸該射頻功率； 將來自一或更多個感應元件的該射頻功率的一第一部分感應耦合至第一感應元件； 將來自該第一感應元件的該射頻功率的該第一部分提供至該處理腔室中的一第一基座電極； 將來自該一或更多個感應元件的該射頻功率的一第二部分感應耦合至一第二感應元件；及 將來自該第二感應元件的該射頻功率的該第二部分提供至該處理腔室中的一第二基座電極。
  16. 如請求項15所述的方法，進一步包括以下步驟： 使用一第二射頻源產生一第二射頻功率； 透過導電耦合至該第二射頻源的一或更多個第二感應元件傳輸該第二射頻功率； 將來自該一或更多個第二感應元件的該第二射頻功率的一第一部分感應耦合至一第三感應元件； 將來自該第三感應元件的該射頻功率的該第一部分提供至該處理腔室中的一第三基座電極； 將來自該一或更多個第二感應元件的第二射頻功率的一第二部分感應耦合至一第四感應元件；及 將來自該第四感應元件的該第二射頻功率的該第二部分提供至該處理腔室中的一第四基座電極。
  17. 如請求項16所述的方法，其中該射頻源與該第二射頻源之間的一相位差旋轉被移送到該處理腔室中的一電漿的一能量。
  18. 如請求項16所述的方法，其中該第一基座電極、該第二基座電極、該第三基座電極及該第四基座電極各自位於該處理腔室中的該基座的獨立象限中。
  19. 如請求項15所述的方法，其中該第一基座電極包括位於一基座的一中心的一圓形網格，並且該第二基座電極包括圍繞該基座的一周邊的一環形網格。
  20. 如請求項15所述的方法，其中該第一感應元件包括約1 µH的一感應值。
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