具体实施方式

本文描述的实施例涉及用于实质减低通过卡紧电极的射频(RF)耦合的发生的设备和方法。卡紧电极设置在基板支撑件中，基板支撑件耦合至工艺腔室主体。RF源用于在与基板支撑件相邻的工艺容积中产生等离子体。阻抗匹配电路设置在RF源与设置在基板支撑件中的卡紧电极之间。为了减低对卡紧电极和与其耦合的卡紧功率源的损坏，静电卡盘滤波器耦合在卡紧电极和卡紧功率源之间。

图1是根据一个实施例的工艺腔室100的示意视图。工艺腔室100包括腔室主体102和盖104，腔室主体102和盖104界定了腔室主体102和盖104中的工艺容积120。基板支撑件114和气体分配板108设置在工艺容积120中。基板支撑件114经由杆106支撑在腔室主体102内。基板支撑件114包括一个或多个导电板、绝缘板、设备板、冷却通道等以便于基板的处理。在一个实施例中，杆106实质正交于盖104，且与盖104相对地耦合至腔室主体102，或者通过与盖相对的位于腔室主体102中的开口而设置。

在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，基板支撑件114由含铝材料制成。例如，基板支撑件114可由氮化铝材料制成。可将静电卡盘115定位于基板支撑件114的上表面上，以便于处理期间卡紧基板。静电卡盘115包括设置在静电卡盘115中的电极122。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，电极122是导电网。

静电卡盘115的上表面116可具有形成在其上的多个凸起部分(未示出)。凸起部分可接触设置在静电卡盘115的上表面116上的基板(未示出)。气体可在基板与静电卡盘115的表面116之间和/或基板支撑件114与静电卡盘的下表面之间流动，以保持基板与基板支撑件114之间的热平衡。在这样的示例中，可例如经由热交换器来控制流体温度。

气体分配板108耦合至腔室主体102。在盖104和气体分配板108之间界定气室110。气体分配板108与基板支撑件114相对设置。穿过气体分配板108形成多个孔112。多个孔112跨气体分配板108分布，以便于工艺气体流入工艺容积120。

气体输送系统126经由输送线128耦合到盖104。气体输送系统126将一个或多个气体提供给工艺腔室100，以处理设置在其中的基板。当一个或多个气体通过盖104进入工艺腔室100时，气体进入气室110并流过气体分配板108中的多个孔112。多个孔112将气体径向地跨静电卡盘115的表面116分布。

电极118嵌入基板支撑件114中。射频(RF)功率经由RF源134提供给电极118。RF源134经由阻抗匹配电路136耦合到电极118。RF源134能够同时以一个或多个频率向电极118提供RF功率。例如，RF源134以约13.56MHz的频率和约40MHz的频率向电极提供RF功率。为此，RF源134包括用于每一频率的频率产生器138A、138B。虽然示出了两个频率产生器138A、138B，RF源134可针对所使用的每一频率包括任意数量的频率产生器。RF源134的特征阻抗约为50欧姆。

阻抗匹配电路136能够撞击和维持工艺容积120中的等离子体。阻抗匹配电路136组合来自RF源134的各种频率的RF信号。阻抗匹配电路136将组合的RF信号发送到嵌入静电卡盘115中的电极118。组合的RF信号被发送到工艺容积120中的工艺气体以在其中产生电容性耦合的等离子体。腔室主体102耦合至接地并提供RF返回路径，以便于电容性耦合的等离子体的产生。

在一个实施例中，提供给电极118的RF功率在约5kW和约15kW之间，诸如在约8kW和约13kW之间，例如约10kW。提供给电极118的RF电流在约120安培至约80安培之间，诸如约110安培。高RF电流通过阻抗匹配电路136的相对低的电阻来实现，所述电阻在约0.2欧姆与约0.4欧姆之间。输送到电极118的电压在约8kV和约13kV之间，诸如约10kV。阻抗匹配电路136的阻抗角度在约85度和约90度之间，例如，在约87度和约89度之间。

电极122是设置在基板支撑件114上的静电卡盘115的部件。介电层(未示出)可设置在静电卡盘115上并且形成静电卡盘115的表面116。电源132耦合到电极122并且向电极122提供足够的功率以产生静电力以将基板固持在静电卡盘115的表面116上。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，电源132向电极122提供直流(DC)功率。

电极122的耦合电容在约800pF和约2500pF之间。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，电极122由含铝材料制成。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，电极122设置在电极118与静电卡盘115的表面116之间。

当在工艺容积120中产生等离子体时，RF电流进入电极122并流向电源132(例如，RF泄漏)。进入并流过电源132的RF电流可损坏电源132，这可导致电极的功率损耗和施加到设置在其上的基板的卡紧力的损耗。为了防止损坏电源132，在电源132和电极122之间放置了滤波器电路130。

滤波器电路130(诸如RF滤波器)实质防止了RF电流流向电源132。因此，滤波器电路130通过重新引导RF电流(例如，至接地)而实质减低了损坏电源132的发生。滤波器电路130的输入阻抗相对于接地足够高，使得最小的电流从基板和等离子体传送。然而，滤波器电路130的阻抗足够低以实质防止电流流向电源132。

控制器124耦合至工艺腔室100以控制在其中执行的处理的各个方面。例如，控制器124控制从气体输送系统126到工艺容积120的工艺气体的流率。控制器124也可控制从工艺腔室100装载和卸载基板的方面。此外，控制器124可控制阻抗匹配电路136和滤波器电路130的方面，诸如可变电容器的电容。

图2A是根据一个实施例的滤波器电路200的示意代表图。滤波器电路200可对应于以上相关于图1描述的滤波器电路130。滤波器电路200包括耦合到电极(诸如，图1中所示的电极122)的第一电感器202。设置第二电感器206与第一电感器202串联。设置第三电感器210与第一电感器202和第二电感器206串联。设置电阻器214与第一电感器202、第二电感器206和第三电感器210串联。电阻器214耦合到功率源，诸如图1中所示的电源132。

设置第一电容器204与第二电感器206并联。第一电容器204和第二电感器206形成L-C谐振电路。第一接地路径包括第二电容器208，第二电容器208在第二电感器206和第三电感器210之间耦合到滤波器电路200，且耦合到接地。第二接地路径包括第三电容器212，第三电容器212在第三电感器210和电阻器214之间耦合至滤波器电路200，且耦合到接地。第二电容器208和第三电容器212是耦合到接地的分流(shunt)电容器。

滤波器电路的第一部分231包括第一电感器202、第二电感器206和第一电容器204。第一部分231是滤波器电路200的电感性部分。大部分以13.56MHz进入滤波器电路200的RF电流被第一电感器202移除。类似地，大部分40MHz的RF电流被包括第二电感器206和第一电容器204的L-C谐振电路移除。

滤波器电路200的第二部分233是低通滤波器，包括第二电容器208、第三电感器210和第三电容器212。电阻器214是第二部分233和电源之间的可选的电流限制电阻器。第二部分233从滤波器电路200移除任何剩余的RF电流，以防止RF电流泄漏进入连接到电阻器214的电源。

可基于流经其间的RF电流的一个或多个频率来调谐滤波器电路200的部件(例如，第一电感器202、第二电感器206、第三电感器210、第一电容器204、第二电容器208、第三电容器212和电阻器214)的数值。例如，在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，第一电感器202具有从约14μH至约25μH的电感，诸如约20μH，第三电感器210具有从约8μH至约13μH的电感，诸如约10μH，第二电容器208和第三电容器212具有从约800pF至约15000pF的电感，例如约1000pF，且电阻器具有从约1Ω至约5Ω的电阻，诸如约2Ω。

L-C谐振电路(包括第一电容器204和第二电感器206)可具有40MHz的谐振频率。第一部分231中的部件(例如，第一电感器202、第二电感器206和第一电容器204)的数值可基于13.56MHz的输入频率。即，第一部分231可被设计为以13.56MHz的频率来移除RF电流。

有利地，图2A中所示的滤波器电路200实质减低了从图1中所示的电极122流向电源132的RF电流。因此，滤波器电路200实质减低了损坏电源的程度和发生率。

图2B是根据一个实施例的滤波器电路270的示意代表图。滤波器电路270可对应于以上相关于图1描述的滤波器电路130。即，滤波器电路270可为上文相关于图2A被描述的滤波器电路200的替代设计。

滤波器电路270包括第一部分260和第二部分262。第一部分260包括串联的第一电感器组230和第二电感器组232。第二部分262包括电容器组234、第三电感器组236、和分流电容器254。电容器组234和分流电容器254并联。如图所示，第一电感器组230包括四个并联的电感器240a、240b、240c和240d。第二电感器组232包括四个并联的电感器242a、242b、242c和242d。滤波器电路270的第一部分260具有20μH的组合电感。

如图所示，滤波器电路270的第二部分262是低通滤波器。电容器组234包括四个电容器246、248、250和252。第三电感器组包括并联的三个电感器244a、244b和244c。每一电容器246、248、250、252和254的电容为1000pF。第三电感器组236的电感为约10μH。可基于要被滤波器电路270移除的一个或多个输入频率来调谐滤波器电路270的部件的数值。

图3是根据一个实施例的阻抗匹配电路300的示意代表图。阻抗匹配电路300包括串联的第一可变电容器306和电感器308。第二可变电容器304耦合至接地且至第一可变电容器306上游的阻抗匹配电路300。阻抗匹配电路300提供在工艺腔室中形成的等离子体的输入阻抗，诸如以上相关于图1描述的工艺腔室100。

图4是根据本文所述的一个实施例的群集工具设备400的平面视图。设备400包括多个工艺腔室402、404、406和408、传送腔室420、和装载锁定腔室410和412。每一工艺腔室402、404、406和408耦合到传送腔室420。虽然在图4中示出四个工艺腔室402、404、406和408，但可将任意数量的工艺腔室耦合到传送腔室420。

在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，工艺腔室402设置为与工艺腔室408相邻。在一个实施例中，工艺腔室404设置为与工艺腔室402相邻。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，工艺腔室406设置为与工艺腔室404相邻。在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，每一工艺腔室402、404、406、和408对应于图1中所图示的工艺腔室100。

传送腔室420使得能够在装载锁定腔室410、412与工艺腔室402、404、406和408之间传送基板。传送机器人414设置在传送腔室420中。传送机器人414可为单刀片机器人或双刀片机器人。传送机器人414具有附接到可延伸臂的远端的基板传送刀片416。刀片416用于在工艺腔室402、404、406和408之间支撑和载送各个基板。传送腔室420保持在真空或减低氧气的环境中。

控制器430耦合到设备400。控制器430包括中央处理单元(CPU)(未示出)。控制器430可为可用于控制各种工艺腔室和子处理器的通用计算机处理器的任何形式中的一种。控制器430可耦合至工艺腔室402、404、406和408的单独或共享的控制器。控制器430可控制传送机器人414的移动，以用于在设备400内传送基板。

在可与上述一个或多个实施例组合的一个实施例中，相邻的工艺腔室(例如工艺腔室402和408)具有共享的气体输送系统、RF源、控制器和/或真空系统。这些共享的系统增加了工艺腔室中执行的工艺的生产量和沉积膜的一致性。共享系统也减低了与工艺相关联的成本。

本公开内容的益处包括滤波器电路以减低传播到并损坏DC电源的RF电流量(例如，RF泄漏)。滤波器电路使RF电流能够从DC电源引导离开并返回RF源。滤波器电路也防止发生卡紧电极的功率损失和施加到基板的卡紧力的损失。

尽管前述内容针对的是本公开内容的实施例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计本公开内容的其他和进一步的实施例，且本公开内容的范围由所附权利要求来决定。