[实用新型]一种匹配器及等离子体加工设备有效

专利信息
申请号: 201220524313.3 申请日: 2012-10-12
公开(公告)号: CN202905659U 公开(公告)日: 2013-04-24
发明(设计)人: 孙岩 申请(专利权)人: 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司
主分类号: H01J37/02 分类号: H01J37/02;H05H1/46;H01J37/32
代理公司: 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112 代理人: 彭瑞欣;张天舒
地址: 100176 北京*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 配器 等离子体 加工 设备
【说明书】:

技术领域

实用新型涉及微电子技术领域,特别涉及一种双输出阻抗匹配器及等离子体加工设备。

背景技术

电感耦合等离子体发生装置是通过电感耦合线圈将射频功率传输至反应腔室内,以使反应气体电离而获得等离子体。众所周知,射频电源的输出阻抗与反应腔室内等离子体负载之间的阻抗不匹配,容易造成射频功率的浪费。为此,需要在射频电源与电感耦合线圈之间设置匹配器。如图1所示,为电感耦合等离子体发生装置的原理图。在射频电源1与电感耦合线圈3之间设置有匹配器2,借助匹配器2可以使射频电源的输出阻抗与等离子体负载之间的阻抗共轭匹配。

随着技术的进步,相关领域对电感耦合等离子体发生装置的加工能力和加工精度提出了更高的要求,如对等离子体的密度、均匀性、稳定性等提出了更高的要求,以满足尺寸超过300mm大衬底的加工精度。

为此,相关技术人员开发了双输出匹配器。图2为另一种电感耦合等离子体发生装置的原理框图。如图2所示,双输出匹配器2’设置在射频电源1与电感耦合线圈3之间,而且在反应腔室4的外侧设有两个并联的感应耦合线圈3a、3b,每一感应耦合线圈与双输出匹配器2’的输出端连接。

双输出匹配器2’包括阻抗传感器21’、阻抗匹配网络22’、电流调节网络23’、控制器24’以及电流传感器25’。其中,阻抗传感器21’串联在传输线路中,用于检测阻抗匹配网络的输入阻抗(阻抗匹配网络的输入阻抗为从阻抗匹配网络输入端往后看的阻抗),并将输入阻抗传输至控制器24’。控制器24’经过计算获得阻抗调节量,并根据阻抗调节量调节阻抗匹配网络22’的输入阻抗,从而使射频电源的输出阻抗与等离子体负载之间的阻抗共轭匹配。

如图3所示,为电流调节网络的结构图。电流调节网络23’包括电感L1、第一电容C1以及第二电容C2,而且,第一电容C1和第二电容C2为可变电容。其中,电感L1和第一电容C1串联,然后并联在第一感应耦合线圈3a和第二感应耦合线圈3b之间;第二电容C2与第二感应耦合线圈3b并联。通过调节第一电容C1以及第二电容C2的电容值可调节感应耦合线圈3a、3b内的电流。电流传感器25’串联在电流调节网络23’与感应耦合线圈3之间,用于检测感应耦合线圈3a、3b内的电流值,并将检测到的感应耦合线圈3a、3b内的电流值发送至控制器24’。控制器24’根据电流传感器25’检测到的感应耦合线圈3a、3b内的电流值和用户预设的电流值获得第一电容C1和第二电容C2的调节量,并根据第一电容C1和第二电容C2的调节量调节第一电容C1和第二电容C2的电容值,从而调节感应耦合线圈3a、3b内的电流,进而使第一感应耦合线圈3a和第二感应耦合线圈3b的电流达到所需的电流比例值。

由上可知,双输出匹配器不仅能够使射频电源的输出阻抗与等离子体负载之间的阻抗匹配,而且可以调节感应耦合线圈内的电流,从而使电流幅度分布均匀,进而使反应腔室内的等离子体密度的分布均匀。然而,在实际使用过程中,由于电流调节网络是由可变电容实现的,因此电流调节的时间长。另外,由于可变电容是运动部件,不仅需要定期维护,而且在调节过程中容易损坏,从而影响双输出匹配器的使用寿命。

实用新型内容

为解决现有技术中的上述问题,本实用新型提供一种匹配器及等离子体加工设备,其电流调节时间短,而且使用寿命长。

为实现上述目的,本实用新型提供一种匹配器,包括电流调节网络,所述电流调节网络用于调节射频电源输入感应线圈内的电流,所述电流调节网络包括:n个固定电容和n个通断控制器,

其中,第m个所述固定电容与第m个所述通断控制器串联形成第m个电容网络单元,将n个所述电容网络单元并联获得电容并联网络,将n个所述通断控制器选择性地导通而调节所述电容并联网络的电容值,从而调节所述感应线圈内的电流,其中,n为大于2的整数,m为1至n之间的整数。

其中,所述电流调节网络包括第一输出端和第二输出端,分别连接第一感应线圈和第二感应线圈;

所述电流调节网络还包括电感和第一电容,所述电感与所述第一电容串联后并联在所述第一输出端和所述第二输出端之间;所述电容并联网络的一端与所述第二输出端连接,另一端接地;

通过调节所述电容并联网络的电容值,来调节所述第一感应线圈和所述第二感应线圈内的电流值。

其中,所述电流调节网络包括第一输出端和第二输出端,分别连接第一感应线圈和第二感应线圈;

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