[发明专利]可调电容器、等离子体阻抗匹配装置、方法和基板处理设备

说明书

相关申请的交叉参考

根据35U.S.C§119条，要求2010年12月30日提出的韩国专利申请号为10-2010-0139483的申请案和2011年5月4日提出的韩国专利申请号为10-2011-0042697的申请案的优先权，它们的全部内容以引用方式并入本申请中。

背景技术

在此描述的本发明涉及可调电容器、等离子体阻抗匹配装置、等离子体阻抗匹配方法和基板处理设备，且更具体而言，涉及能够调节电容的可调电容器，能够在半导体制造设备的使用等离子体的处理设备中匹配等离子体阻抗的等离子体阻抗匹配装置，等离子体阻抗匹配方法和基板处理设备。

等离子体阻抗匹配装置使用射频(RF，Radio Frequency)电源，且其是能够使最大RF功率(Power)被传输至等离子体处理室的阻抗匹配装置。因而，该等离子体阻抗匹配装置可以是产生并维持等离子体的最重要的装置。

当RF电源产生的功率供应至处理室以产生等离子体时，电源阻抗和等离子体阻抗必须相匹配以传输最大功率而没有反射波。此操作通常称为阻抗匹配。

具有电气特性的等离子体阻抗根据条件，诸如压力、RF功率、源气体等而变化。如果等离子体阻抗与RF电源的阻抗不匹配，难以不断地供电。这造成在处理过程中等离子体密度的改变。因而，处理结果的差别变大。据此，阻抗匹配可认为是将RF功率不断地传输至处理室。因此，在处理室内RF电源与等离子体产生装置之间设置阻抗匹配装置。

公知的阻抗匹配装置由可调电容器和电感器组成。通过调整可调电容器的电容使RF电源的阻抗与处理室的阻抗相匹配。

公知阻抗匹配装置内的可调电容器的电容，通过使用由步进电动机和齿轮级(gear stage)组成的驱动装置调整电容器的间隔而改变。RF电源的阻抗通过调整可调电容器的电容而改变。

如果电容器的电容由机械驱动装置调整，机械驱动装置的操作时间而引起的时延变长，并且难以精细地控制电容。特别地，如果RF电源以脉冲模式提供功率，在高速脉冲时，等离子体状态快速变化。因为此原因，难以快速进行阻抗匹配。此外，RF功率被以脉冲模式提供，其中RF电源电压根据时间变为周期性地开启和关闭。在此情况下，尽管脉冲模式处于关闭状态，但留存在可调电容器中的功率被供应至处理室。

发明内容

本发明的示范实施例提供一种基板处理设备，包括：处理室；电极，被配置为从供应至处理室内的气体产生等离子体；RF电源，被配置为输出RF功率；传输线，被配置为将RF功率从所述RF电源传输至所述电极；阻抗匹配单元，连接至所述传输线且被配置为匹配等离子体阻抗；以及控制器，被配置为向所述阻抗匹配单元输出控制信号，其中，所述阻抗匹配单元包括可调电容器，该可调电容器具有多个电容器以及对应于所述多个电容器的多个开关，所述多个开关根据所述控制信号开启/关闭以便调整所述可调电容器的电容。

在示范实施例中，所述多个电容器被分成N组(N为大于1的整数)，且各组调整的电容范围不同。

在示范实施例中，每组包括多个电容器。

在示范实施例中，所述组并行连接。

在示范实施例中，每组中的多个电容器并行连接。

在示范实施例中，同一组中的电容器具有相同的电容。

在示范实施例中，每一组包括九个电容。

在示范实施例中，N组的电容比为10⁰∶10¹∶10²∶10³...∶10^n-1。

在示范实施例中，所述RF电源以脉冲模式提供RF功率。

在示范实施例中，所述传输线包括连接所述可调电容器和所述处理室的第一传输线；以及从所述第一传输线分接到地的第二传输线；其中，所述基板处理设备进一步包括在所述第一传输线上提供的第一传输开关；以及在所述第二传输线上提供的第二传输开关；且其中所述控制器根据所述RF电源的脉冲模式输出开启/关闭信号至所述第一传输开关和所述第二传输开关。

在示范实施例中，所述第一传输开关设置于所述第一传输线和所述第二传输线之间的连接节点之后。

本发明的示范实施例还提供一种等离子体阻抗匹配装置，包括：阻抗匹配单元，连接至RF功率的传输线且被配置为匹配等离子体阻抗；以及控制器，被配置为向所述阻抗匹配单元发送控制信号，其中所述阻抗匹配单元包括可调电容器，该可调电容器具有多个电容器以及对应于所述多个电容器的多个开关，所述多个开关根据所述控制信号开启/关闭以便调节所述可调电容器的电容。