用于RF阻抗匹配网络的可变电容器阵列的制作方法

本发明涉及可变电容装置和可变电抗设备。

背景技术：

1、在制造诸如微处理器、存储芯片和其他集成电路的半导体器件时，半导体器件制造过程在制造的不同阶段使用等离子体处理。等离子体处理包括通过将rf(射频)能量引入气体混合物中而将能量传递给气体分子来激励气体混合物。这种气体混合物通常包含在真空室(也称为等离子体室)中，rf能量通过室中的电极或其他装置引入。在典型的等离子体过程中，rf发生器以期望的rf频率和功率产生功率，并且该功率通过rf电缆和网络传输到等离子体室。

2、为了提供从rf发生器到等离子体室的有效功率传输，rf匹配网络位于rf发生器和等离子体室之间。rf匹配网络的目的是将等离子体阻抗转换成适合rf发生器的值。在许多情况下，特别是在半导体制造过程中，rf功率通过50欧姆同轴电缆传输，并且rf发生器的系统阻抗(输出阻抗)也是50欧姆。另一方面，由rf功率驱动的等离子体的阻抗基于等离子体室内的等离子体化学和其他条件而变化。该阻抗必须转换为无功50欧姆(即50+j0),以实现最大功率传输。rf匹配网络执行将等离子体阻抗连续转换为对于rf发生器的50欧姆的任务。大多数情况下，这种转换会使rf匹配网络的输入侧的阻抗变为50+j0欧姆，即纯阻性50欧姆。

3、rf匹配网络可以包括可变电容器和用于控制电容器的基于微处理器的控制电路。可变电容器的值和大小受功率处理能力、操作频率和等离子体室的阻抗范围的影响。rf匹配网络中使用的主要可变电容是真空可变电容(vvc)。vvc是一种机电设备，由两个同心金属环构成，它们相对彼此移动以改变电容。在复杂的半导体过程中，阻抗变化非常快，快速而频繁的移动会对vvc施加压力，从而导致故障。基于vvc的rf匹配网络是半导体制造过程中最后的机电部件之一。

4、然而，随着半导体器件尺寸的缩小和变得更加复杂，特征几何形状变得非常小。结果，制造这些特征的处理时间变得很短，通常在5-6秒的范围内。当前rf匹配网络需要1-2秒来调谐过程，这导致过程参数在很大一部分过程时间内不稳定。电子可变电容器(evc)技术(例如参见美国专利号7251121，其全文通过引用并入本文)能够将此半导体处理调谐时间从1-2秒减少到小于500微秒。基于evc的匹配网络是一种固态匹配网络。它们缩短的调谐时间大大增加了可用的稳定处理时间，从而提高了产量和性能。

5、虽然evc技术是众所周知的，但它还没有发展成为行业接受的vvc替代品。因为evc纯粹是一种电子器件，所以在rf匹配网络中，evc不能一对一地替代vvc。因此，为了更充分地利用evc作为rf匹配网络的一部分，还需要进一步改进。还可以设想，evc可被结合到各种rf匹配网络中，包括单网络和双网络，以及任何其他已知的组合。

技术实现思路

1、本公开可涉及一种可变电容装置。可变电容装置具有支撑结构和多个电容器单元。支撑结构具有平台、从平台向上延伸的多个壁以及形成在两个相邻壁之间的通道。多个电容器单元中的每个具有电容器以及第一和第二电容器引线。多个电容器单元安装至支撑结构，使得多个电容器中的一个位于多个通道内。多个电容器中的相邻电容器被多个壁中的一个彼此分开，以防止其间的电弧放电。

2、在另一方面，一种可变电容装置具有支撑结构、开关电路单元、灌封材料和多个电容器单元。支撑结构具有平台和位于平台下方的下盆。平台的底面形成下盆的顶部。开关电路单元具有第一电路板和可操作地安装在第一电路板上的多个开关。开关电路单元至少部分地设置在下盆内。灌封材料至少部分地填充下盆并嵌入多个开关。多个电容器单元安装到平台上方的支撑结构，多个电容器单元电耦合到多个开关。

3、在又一方面，一种可变电抗设备具有支撑结构、与支撑结构相关的可变电抗电路、包括下边缘和从下边缘向上延伸的多个槽的第二电路板以及可操作地位于第二电路板上的操作电路的至少一部分。第二电路板通过以下相对于平台以直立方式安装至支撑结构：(1)将多个壁可滑动地配合在第二电路板的多个槽内；以及(2)将第二电路板的下部可滑动地配合在支撑结构的至少一个开槽壁的槽内。操作电路的该部分电耦合到可变电抗电路。

4、在另一方面，一种可变电容装置具有支撑结构和多个电容器单元。多个电容器单元中的每个具有电容器以及第一和第二电容器引线。多个电容器单元中的每个被可拆卸地安装至支撑结构，以独立地进行更换。

技术特征：

1.一种可变电容装置，包括：

2.根据权利要求1所述的可变电容装置，其中：

3.根据权利要求1所述的可变电容装置，其中：

4.根据权利要求3所述的可变电容装置，其中，所述上外壁与所述平台的上表面结合，形成上盆，所述多个壁和所述多个电容器位于上盆内。

5.根据权利要求1所述的可变电容装置，还包括：

6.根据权利要求1所述的可变电容装置，还包括形成在相邻壁之间的多个通道，所述多个电容器位于多个通道内，其中，所述多个壁防止位于多个通道中的相邻通道中的电容器之间存在任何视线。

7.根据权利要求1所述的可变电容装置，还包括：

8.根据权利要求1所述的可变电容装置，还包括：

9.根据权利要求8所述的可变电容装置，还包括：

10.根据权利要求1所述的可变电容装置，还包括：

11.根据权利要求10所述的可变电容装置，还包括：

12.一种可变电容装置，包括：

13.根据权利要求12所述的可变电容装置，还包括：

14.根据权利要求13所述的可变电容装置，其中，所述支撑结构配置成在所述第一电路板上施加压缩力，以保持第一电路板的底面与所述基座的顶面接触。

15.根据权利要求12所述的可变电容装置，还包括：

16.根据权利要求12所述的可变电容装置，其中，所述灌封材料是自愈合凝胶。

17.根据权利要求12所述的可变电容装置，其中，所述平台包括至少一个通风口，其在所述下盆和所述平台上方的空间之间形成通道。

18.一种可变电抗设备，包括：

19.根据权利要求18所述的可变电抗设备，还包括：

技术总结在一实施例中，公开了一种可变电容装置。可变电容装置包括支撑结构和多个电容器单元。支撑结构具有平台、从平台向上延伸的多个壁以及形成在相邻壁之间的多个通道。每个电容器单元具有电容器以及第一和第二电容器引线。多个电容器单元安装到支撑结构上，使得多个电容器位于多个通道内。多个电容器中的相邻电容器被多个壁中的一个彼此分开，以防止其间的电弧放电。技术研发人员：R·德克,Y·贾格代尔受保护的技术使用者：ASM IP私人控股有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25