專利名稱：多頻等離子體刻蝕反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種在真空等離子體處理艙內(nèi)用等離子體對 工件進行處理的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個具體方面，若干個 (即三個或三個以上，但不是很多個)頻率下的電能被施加給等離 子體。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，處理搶包括中央的頂電極和底電 極，以及一個外圍的頂電極和/或底電極裝置，其或者由RF激勵， 或者通過一個濾波器裝置連接到參考電勢，其中該濾波器裝置使得 等離子體激發(fā)頻率的至少其中之一通過，而阻隔其它頻率。
背景技術(shù)：
通過在兩個不同的頻率下將等離子體激發(fā)電場施加到真空搶 的一個區(qū)域以用等離子體處理工件是^^知的手,史，其中該區(qū)域連4妄 到一種氣體，電場將該氣體轉(zhuǎn)換為處理等離子體。該工件通常是一 個半導(dǎo)體晶片，或者電介質(zhì)盤，而等離子體則被用于在該工件上形 成某些集成電路特性。典型地，在兩個不同頻率下的等離子體激發(fā) 場通過艙內(nèi) 一對間隔開的電極、或者是一個艙內(nèi)的電極和 一 個位于
艙外的、線圈形式的電抗，從而^皮施加到所述區(qū)域中。典型地，祐: 激發(fā)的等離子體對工件進行干刻蝕，不過在某些情況下這會導(dǎo)致某
些材料淀積在工件上。高頻RF能量(其頻率超過大約10MHz)通常 可控制等離子體的密度，即等離子體通量(flux)，而頻率低至中頻
7(在100kHz到大約10MHz的范圍內(nèi))的RF能量則通?？煽刂频入x子體內(nèi)的以及入射到工件上的離子的能量。
隨著特征尺寸的不斷減小，對于處理工件的等離子體的各種參
數(shù)的精確控制的需求與日俱增。在這之中，需要加以精確控制的等離子體參數(shù)是等離子體化學(xué)性質(zhì)(即離子和自由基的類型)、等離
子體通量、以及入射到襯底上的等離子體的離子能量。隨著集成電路制造中特征尺寸的縮小，以及新材料的使用，工件處理中涉及的窗口的尺寸也在變小，從而給當(dāng)前可用的等離子體處理機，尤其是刻蝕處理機帶來限制。縮小的特征尺寸以及對于新材料的需求限制了相同的反應(yīng)器的使用，即無法將同 一個真空處理艙用于不同的刻蝕應(yīng)用。
因此，本發(fā)明的目的之一就是提供一種用于采用等離子體處理工件的新的改良的方法和裝置。
本發(fā)明的另 一 目的是提供一種用于精確地控制用于處理工件的等離子體的若干參數(shù)的新的改良的方法和裝置。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種用于精確地控制用于處理工件的等離子體的化學(xué)性質(zhì)、密度、以及離子能量的新的改良的方法和裝置。
本發(fā)明還有一個目的在于提供一種用于精確地控制用于處理工件的等離子體的兩個或更多個參凄t的新的改良的多用途等離子體處理機。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在一個真空等離子體處理艙內(nèi)，采用等離子體對工件進行處理，其中，采用不同頻率的電能來激發(fā)等離子體，以使得由數(shù)個頻率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象發(fā)生于等離子體內(nèi)。
優(yōu)選地，該方法還包括對這些頻率的各種組合進4于選纟奪，,人而影響等離子體密度、等離子體內(nèi)離子能量、以及等離子體的分子分
裂度(the degree of fragmentation )的組合，即影響等離子體的化學(xué)性質(zhì)。在一個優(yōu)選的實施例中，第一頻率在100kHZ到10MHz范圍內(nèi)，第二頻率在10MHz到150MHz范圍內(nèi)，而第三頻率在27MHz到300MHz范圍內(nèi)。在一個特定的裝置中，低、中、高頻率分別是2MHz、27MHZ、和60MHz，其具有相同的有效能量，并且^皮選擇性地施加到特定的等離子體混合物中，頻率對于氣體混合物的相對影響以及產(chǎn)生的等離子體如表l所示。
2MHz27MHz60MHz離子能量等離子體密 度等離子體分
《高高中&高
—高中中
-《高高高
—《中高中&高
--高低低
-—中中中
--《低高高
9在表格l中，(v/ )和(-)分別表示某個特定的頻率被施加或者
沒有^皮施加到等離子體上。才艮據(jù)表l,釆用27MHz和60MHz可導(dǎo)致某些分子的中度分裂和其它分子的高度分裂，采用2MHz可獲得高離子能量，采用60MHz可獲得高等離子體密度，而頻率的各種其它組合則產(chǎn)生這三種等離子體現(xiàn)象的各種組合。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于采用等離子體處理工件的裝置，其中該裝置包括用于采用等離子體處理工件的真空艙，以及用于釆用電能在數(shù)個頻率下激發(fā)等離子體，從而使得由數(shù)個頻率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象發(fā)生在等離子體內(nèi)
的裝置。
本發(fā)明的又一方面涉及一種包括真空搶的真空等離子體處理機，其中所述真空艙包括一個電極，并且與一個電抗相關(guān)聯(lián)。所述電極和電抗被布置為將等離子體激發(fā)場耦合到艙內(nèi)的氣體，其中艙被布置為支承工件。 一個等離子體激發(fā)源裝置使得電極和電抗將處于數(shù)個頻率下的電能耦合到等離子體，從而使得所述頻率可以導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象同時地發(fā)生在等離子體內(nèi)。
本發(fā)明的又一方面涉及用于工件的真空等離子體處理機，其包括一個真空艙，真空艙內(nèi)有第一和第二電極，用于將等離子體激發(fā)電場提供給真空艙的 一個區(qū)域，該區(qū)域適于響應(yīng)被轉(zhuǎn)化為等離子體以用于處理工件的氣體。真空艙被布置為用于支承工件。等離子體激發(fā)源裝置在數(shù)個頻率下獲取電能，并且包括用于選擇性地使數(shù)個頻率耦合到所述第一和第二電極的電路。
本發(fā)明的又一方面涉及用于處理工件的真空等離子體處理才幾，其包括一個真空艙，真空艙包括電極裝置，其用于將等離子體激發(fā)場提供給真空艙的一個區(qū)域，該區(qū)域適于響應(yīng)被轉(zhuǎn)化為等離子體以用于處理工件的氣體，其中所述電才及裝置包括分別位于所述區(qū)域的相對的第一和第二側(cè)上的第一和第二電極，以及位于所述區(qū)域第一側(cè)上的第三電極。第三電極在第一電極的周圍，并且與其電氣絕緣。用于在數(shù)個頻率下獲取電能的等離子體激發(fā)源裝置被布置為選擇性地將處于數(shù)個頻率的電能耦合到第一、第二和第三電極，以使得處于凄t個頻率的至少其中 一個頻率的電流流進第三電才及，而不是讓處于所有頻率的電流都流進第三電才及。
本發(fā)明的又一個方面涉及一種在真空等離子體處理4幾內(nèi)處理工件的方法，其中真空等離子體處理機包括一個真空艙，其包括響應(yīng)于被轉(zhuǎn)化為處理工件的等離子體的氣體將等離子體激發(fā)場提供給真空艙的 一個區(qū)域的電極裝置，其中所述電極裝置包括分別位于所述區(qū)域的相對向的第一和第二側(cè)上的第一和第二電極，以及位于所述區(qū)域的第一側(cè)上的第三電才及。第三電才及位于第一電才及的周圍，并且與其電氣絕緣。該方法包括將處于數(shù)個頻率的能量耦合至第一、第二和第三電極，以使得處于數(shù)個頻率的至少其中一個頻率的電流流進第三電才及，而不是所有頻率下的電流老卩流進第三電才及。
優(yōu)選地，所述的電極裝置包括位于所述區(qū)域的第二側(cè)上的第四電極。第四電極在第二電極周圍，并且與其電氣絕緣。能量一皮選拷，性地耦合到第四電極，以使得處于數(shù)個頻率的至少其中 一個頻率的電流流進第四電才及，而不是所有頻率下的電流都流進第四電才及。
在某些實施例中，通過將一個具有至少 一個頻率的電源裝置連接到第三和/或第四電極，能量被選擇性地耦合到第三和/或第四電極上。在其它實施例中，通過在第三和/或第四電極和參考電勢之間連接一 個濾波器來選擇性地將能量耦合到第三和/或第四電才及上，其中濾波器^f吏得至少一個頻率通過，并阻隔至少一個頻率。
在一個優(yōu)選的實施例中，數(shù)個頻率^皮同時施加到等離子體上。然而，可以理解，如果l丈個頻率中的至少一個以月永沖形式^皮開關(guān)，數(shù)個不同的現(xiàn)象會同時產(chǎn)生于等離子體中。
在一個實施例中，等離子體激發(fā)源裝置被布置為將數(shù)個頻率施加給第一電極，并將至少一個頻率施加給第二電極。
在第二實施例中，等離子體激發(fā)源裝置被布置為將數(shù)個頻率施加給第一電極。在此實施例中，第二電極優(yōu)選地連接到一個參考電
勢，例如，RF和DC地電勢。
優(yōu)選地，等離子體激發(fā)源裝置包括電路，其用于(a)在頻率源和等離子體之間提供阻抗匹配(b)使與數(shù)個不同的源相關(guān)聯(lián)的頻率與其它的源解專馬(decouple )。
等離子體激發(fā)源裝置可以包括至少 一個變頻RF源、至少一個固定頻率RF源、以及至少一個可變功率RF源。
優(yōu)選地，電路和真空艙裝置被布置為避免處于數(shù)個頻率中的至少一個頻率的大幅(substantial)電流流至第二電4及。為此，電^各和真空艙被布置為艙內(nèi)的一個表面處于參考電勢，用于使得電流以凄t個頻率中的至少一個頻率乂人第一電才及流到其表面，并且所述電踏^包括一個濾波器裝置，其被連接到第二電極上以用于(a)在第二
幅流動，和/或(b)使得在電極和參考電勢之間的處于數(shù)個頻率中至少一個頻率的電流大幅流動4f以進4亍。
為了便于提供所期望的多用性，電路包括一個控制裝置，用于在進行第 一類型等離子體處理的第 一時間期間內(nèi)選擇性地將第二電極連接到參考電勢，還用于在進行第二類型等離子體處理的第二時間期間內(nèi)選擇性地將相同的頻率提供給第一和第二電極。而且，
控制裝置被布置為在第 一 時間期間選擇性的將第 一 電極連接為響應(yīng)于數(shù)個頻率中的每一個，從而獲得更高的多用性。
為了將等離子體維持在一個小的容積內(nèi)，從而能夠提供快速的 主動的壓力控制，等離子體優(yōu)選地^皮限制在一個離開艙的側(cè)壁并以 第 一和第二對向電極為界的區(qū)域中。所得到的等離子體d、容積可以
降低艙內(nèi)消耗性材料的成本，并且便于對艙，例如反應(yīng)器，進行清 潔。為了i"更于對區(qū)域內(nèi)的等離子體進行控制，區(qū)域內(nèi)等離子體的壓 力優(yōu)選由一個反饋裝置維持在一個設(shè)定點上。
艙內(nèi) 一對相對向的等離子體激發(fā)電極之間的距離可以變化，從 而對處于不同等離子體激發(fā)頻率下的進程進行優(yōu)化。
優(yōu)選地，改變ft個頻率中的至少 一個頻率的功率以^是供更寬的 窗口以利于進程優(yōu)化，并產(chǎn)生合適的化學(xué)勝質(zhì)、離子通量、以及離 子能量分布。
優(yōu)選地，等離子體被一對相對向的電極所激發(fā)，而處于數(shù)個頻
率中至少 一個頻率的能量祐:津禺合到至少一個電才及上。在至少一個頻 率下被耦合到至少 一個電極上的能量被耦合到rf地，從而對每個電 極上的離子能量以及等離子體密度進行獨立的控制。
當(dāng)工件被處理時，對相對向的電極的溫度加以控制，尤其是通
過對光刻膠(Photoresist)或者其它被等離子體所刻蝕的薄膜中的 聚合體淀積進行定制(tailoring),可以4吏結(jié)果得以優(yōu)化。
考慮下文中的若干具體實施例的詳細描述，尤其是結(jié)合附圖之 后，本發(fā)明的以上所述的，以及其它進一步的目的、特征、以及優(yōu)
點將會變得明顯。


13圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的 一 個真空等離子體處理機的 局部示意圖。
圖2是包括在圖1中的控制器中的電子電路的方塊圖，其結(jié)合了
圖l中所述的真空處理機艙的電子部分的示意性表述。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另 一個實施例的真空等離子體處理機的局 部示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖l，其中描述了具有縱軸(即中線)ll的等離子體 處理才幾真空艙IO，其具有導(dǎo)電金屬壁12、底電才及組件13和頂電極組 件14。壁12有一個環(huán)形的內(nèi)邊界，與軸11同軸。壁12祐^妄地，即處 于DC和RF參考電勢。真空泵W吏餘10的內(nèi)部在處理時維持在大約 0.001到500托(torr)的真空。搶10的內(nèi)部包括^L限定的等離子體區(qū)
14的底面的頂邊界之間；限定等離子體區(qū)域8的側(cè)邊界與壁12分隔開。
底電極組件13,通常稱之為底電極，與軸11同軸，并且固定到 絕緣環(huán)17上，其中絕緣環(huán)依次固定到艙10的金屬接地基底19上。電 極組件13包括環(huán)狀的中央金屬電極16，其與軸ll同軸，并且具有一 個用于安裝(receive)環(huán)狀工件18的上表面，典型地，所述的環(huán)狀 工件是一個直徑大致與金屬電極16相同的半導(dǎo)體晶片。當(dāng)工件18被 適當(dāng)?shù)胤藕脮r，其中心與軸ll相吻合。電極16可以連接到DC夾緊 (chucking)電壓源(未示出)以便利用靜電力將工件18夾在電極 16上。通過導(dǎo)管21和真空管22,將氦源20連接到電極16中的一個區(qū) 域(未示出)，/人而以一種對于本領(lǐng)域人員而言乂^知的方法對電極 16和工件18的溫度加以控制，使其響應(yīng)于控制器24的電信號，該信
14號是響應(yīng)(1)由設(shè)定點源25提供給控制器的溫度設(shè)定點，和(2) 由從整合在電極16中的溫度監(jiān)視器26所獲得的信號所表示的電極 中溫度的測量值，乂人而獲得的。
底電極組件13還包括絕緣環(huán)28，通常由石英制成。環(huán)28被固定 到絕血彖環(huán)17的頂面，并且與軸ll同軸，而且其內(nèi)直徑大致等于工^f牛 18的直徑，從而當(dāng)工件被適當(dāng)?shù)胤胖脮r，工件18的外邊界幾乎和環(huán) 28的內(nèi)邊界相鄰接。在環(huán)28外側(cè)的環(huán)17的頂面部分以及環(huán)17的側(cè)壁 分別#1絕纟彖環(huán)33所覆蓋和4妄地的金屬環(huán)32所覆蓋。絕纟彖環(huán)33與金屬 電才及環(huán)34相重疊，其中金屬電才及環(huán)34上可以覆蓋或者鍍一層(末示 出)電介質(zhì)材料或者導(dǎo)電材料。導(dǎo)電環(huán)34以及覆蓋或者鍍在其上的 層是由 一種不會沾污區(qū)域8內(nèi)的等離子體的化學(xué)性質(zhì)的材料所制成 的。這種材料是一種適當(dāng)?shù)木哂邢鄬Ω邔?dǎo)電性的半導(dǎo)體，例如，本 征硅。或者，環(huán)34是覆蓋有適當(dāng)?shù)姆钦次坌圆?扦的金屬。環(huán)34^皮電 介質(zhì)，某些情況下是絕纟彖環(huán)33，與4妄地金屬環(huán)32電氣絕緣，而在某 些其它環(huán)境下，環(huán)3"皮電氣連4妾到4妄:地環(huán)32上。環(huán)33和34與軸11同 軸，并且水平i也處于底電才及組4牛13的外邊界和環(huán)28之間。
頂電極組件14包括中央電極36，其與軸ll同軸，并且具有一個 底面36a,其由不會沾污區(qū)域8中的等離子體的化學(xué)性質(zhì)的導(dǎo)電本征 硅制成。電極36包括內(nèi)部通道(未示出)和4艮多噴淋頭窗口 (未示 出)，二者啫卩通過疾體引；克關(guān)系(in fluid flow relation )連4妾到適當(dāng) 的處理氣體源37上，其中所述處理氣體流經(jīng)噴淋頭窗口進入?yún)^(qū)域8， 氣體在該區(qū)域內(nèi)被轉(zhuǎn)化為處理工件18的等離子體。電極36包括一個 加熱和/或冷卻裝置45,其響應(yīng)于由控制器24響應(yīng)設(shè)定點信號經(jīng)引線 35提供給裝置45的電信號，其中設(shè)定點信號是由設(shè)定點源25提供給 控制器的，同時還響應(yīng)于指示電極36的溫度的信號，該信號由集成 在組件14中的溫度量計39來獲得。組件14還包括絕緣環(huán)38和金屬環(huán)40。環(huán)38與軸11同軸，優(yōu)選地 由石英制成，并且大致和環(huán)28對準。環(huán)38有一個內(nèi)邊界，其與中央 電才及36的夕卜邊界相鄰才妄。金屬環(huán)40與軸11同軸，具有內(nèi)部和外部邊 界，它們分別和絕緣環(huán)38的外邊界以及側(cè)壁12的內(nèi)邊界相鄰4妄，從 而使得環(huán)40處于RF和DC地電勢。金屬環(huán)40的下部內(nèi)側(cè)面纟皮絕纟彖環(huán) 41所覆蓋，其中絕纟彖環(huán)41上載有一個導(dǎo)電電才及環(huán)42。電才及環(huán)42上鍍 有或者覆蓋有一層不會沾污區(qū)域8內(nèi)等離子體的化學(xué)性質(zhì)的導(dǎo)電材 泮+或者絕纟彖材一+。環(huán)41,在某些情況下是環(huán)41的一個向下延伸的支 持凸緣(depending flange,未示出)使得環(huán)42與環(huán)40和壁12絕纟彖， 而在其它情況下環(huán)42則被電氣連4妄到環(huán)40和壁12上。
由之前所述，限定的等離子體區(qū)域8具有一個上邊界，其由(1) 電才及36的底面36a， (2)纟色纟彖王不38的底面，以及(3)電才及3不42的底 面所確定，區(qū)i或8還具有一個4氐邊界，其由(1)工件18的頂面(當(dāng) 工件就位時)，(2)絕緣環(huán)28的頂面，和(3)電極環(huán)34的頂面所確
上下移動，從而控制區(qū)域8的頂邊界和底邊界之間的距離。馬達43 響應(yīng)于來自控制器24的信號將電極組件13和14的面之間的距離設(shè) 定在一個實驗確定的、針對激發(fā)用于處理工件18的等離子體的特定 頻率的優(yōu)化值上，該值從設(shè)定點源50獲得。
限定等離子體區(qū)域8的側(cè)邊被分開的、垂直堆疊的柵44所界定， 其中柵44是由不會沾污區(qū)域8中的等離子體的化學(xué)性質(zhì)的材料所制 成。柵44由一種絕緣的(優(yōu)選為電介質(zhì)，比如石英)或者有些導(dǎo)電 的(例如，硅的碳化物)材料所制成，從而使得柵被電氣激勵、或 者電氣浮空、或者電氣接地。對柵44進行設(shè)置，從而使得不會有大 量(Substantial amount)的等離子體流經(jīng)柵44之間的槽。然而，區(qū) 域8內(nèi)未離子化的氣體從柵44之間的槽進入艙10內(nèi)的在壁12和環(huán)32
16之間的區(qū)域46,并且經(jīng)由基底19上適當(dāng)?shù)拇翱赹皮泵9從搶10的內(nèi)部抽出。
柵44在垂直方向上固定地被一種間隔裝置(未示出)彼此分開，
而控制在限定等離子體區(qū)域8內(nèi)的壓力。區(qū)域8內(nèi)的壓力被設(shè)定點源 25提供給控制器24的壓力設(shè)定點，以及區(qū)域8內(nèi)的壓力量計48的輸 出信號所控制?？刂破?4響應(yīng)壓力設(shè)定點和壓力量計48的輸出信號 以控制馬達47，從而改變在最低的柵44的底面和電極組件13的頂面 之間的距離。因此，在區(qū)域8內(nèi)的壓力被維持在壓力恒定點。沖冊44 被布置為使得其不響應(yīng)馬達43的驅(qū)動，從而使得在限定等離子體區(qū) 域8內(nèi)的壓力獨立于電極組件13和14之間的距離被加以控制。
控制器24響應(yīng)設(shè)定點源50以控制處于數(shù)個不同RF頻率的各種 纟且合下的,人源裝置51到電才及16、 34、 36和42的并禺合。凈皮施力口到電才及 16、 34、 36和42的不同的RF頻率可以具有不同的功率，并4空制限定 區(qū)域8中的等離子體的不同的現(xiàn)象。在圖l的實施例中，控制器24選 擇性地將來自源裝置51的三種頻率施加給電才及16、 24、 36和42。源 裝置51包括三個分離的源52、 54和56,其可以是固定頻率源，但是 優(yōu)選為低功率變頻振蕩器?；蛘?，源裝置51包括單個的低功率綜合 器，其可以獲耳又三個^皮選4奪的頻率。低功率源驅(qū)動相關(guān)聯(lián)的可變功 率增益RF功率放大器，該放大器具有可變的帶通頻段，其隨著與特 定方文大器相關(guān)聯(lián)的源的頻率的改變而改變。為此，源52、 54和56中 的每一個老卩具有一個相關(guān)聯(lián)的頻率和功率i殳定58和59。典型i也，源 52的頻率在相對低的范圍內(nèi)(100KHz到10MHz)，源54的頻率處于 中間范圍(10MHz到150MHz)，而源56的頻率處于相只寸高的范圍內(nèi) (27MHz到300MHZ)。在一個被實際測試的裝置中，源52、 54和56 的頻率分別^皮i殳定為2MHz、 27MHz和60MHZ。頻率的各種組合以 及施加給區(qū)域8的RF能量的功率會影響等離子體密度的分布、離子能量、在限定區(qū)域8內(nèi)的等離子體的DC偏置電壓，以及區(qū)域8內(nèi)的等 離子體的化學(xué)性質(zhì)。
源54和56的頻率控制等離子體的化學(xué)性質(zhì)，因為假設(shè)其它關(guān)鍵: 的等離子體激發(fā)參數(shù)維持恒定，當(dāng)?shù)入x子體激發(fā)頻率的升高時，會 發(fā)生更多的等離子體分裂。具體而言，隨著頻率的升高，等離子體 中較輕的刻蝕分子的百分比也會增加。給等離子體施加高頻將導(dǎo)致 更多的分子分裂。
通過采用來自源52、 54、和56的頻率和功率的各種組合來馬區(qū)動 電極16、 34、 36和42，可使得等離子體按各種目的進行定制，例如， 提供對稱的或非對稱的等離子體密度、離子能量和分子分裂。
控制器24響應(yīng)來自點設(shè)定源50的輸出信號，以及源裝置51的RF 輸出，從而以各種結(jié)合和排列的形式控制從源裝置51到電極16、 34、 36和42的數(shù)個頻率的應(yīng)用。在一個特定的實施例中，設(shè)定點源50觸 發(fā)控制器24，從而(1)當(dāng)電極34、 36和42接地時，來自源52、 54 和56的至少一個，^旦最多三個頻率對電極16進行驅(qū)動；(2)當(dāng)電極 34和42接地時，來自源52、 54和56的至少兩個，^f旦最多三個頻率對 電極16和36進行驅(qū)動；(3)當(dāng)電極34和42接地時，僅源54或56的其 中之一對電極16或36進行驅(qū)動，或者僅源52對電極16進行驅(qū)動； (4)當(dāng)現(xiàn)有的電極16、 36和42具備各種到源52、 54和56的連4妄時， 電極34一皮源52和/或源54所驅(qū)動，或者經(jīng)一個濾波器連接到地，其中
現(xiàn)有的電極16、 34和36具備各種到源52、 54和56的連接時，電才及42 一皮源52和/或源54所驅(qū)動，或者經(jīng)一個濾波器連接到地，其中濾波器 具有對源52和/或源54 (即頻率F2和F3)的帶通頻,殳。
現(xiàn)在參考圖2，方塊圖中包括控制器24的電路，其用于選^H"生 i也S夸源52、 54和56的l俞出津禺合到電才及16、 34、 36和42。低頻源52,其具有頻率F1，僅驅(qū)動底電極組件13的中央電才及16。 為此，源52的輸出經(jīng)第一電壓、電流和相位角傳感器(為了簡潔在 下文中稱作第一傳感器，其他部件類似)，以及第一開關(guān)和第二開 關(guān)而被耦合到第一匹配/可調(diào)接地網(wǎng)絡(luò)(第一網(wǎng)絡(luò))。第一網(wǎng)絡(luò)包^" 可變電抗，其電抗值是預(yù)i殳的，乂人而在源52的頻率下，在源52的^T 出阻抗和區(qū)域8內(nèi)的等離子體的期待阻抗之間提供最接近的匹配。 第 一傳感器獲取表示在源52和第 一 匹@己/可調(diào)*接地網(wǎng)絡(luò)之間流動的 電;危、在源52的llT出和J4之間電壓、以及在感應(yīng)電壓和電流之間的 相位角的輸出信號。第一傳感器將這些電流、電壓和相位角度4是供 給第一控制器，而第一控制器對其進行響應(yīng)以控制源52的頻率，從 而以一種本領(lǐng)域人員熟知的方式，在源52的頻率下維持源52的輸出 阻4元和等離子體的阻4元之間的大致4青確的阻4元匹配。此外，如果源 52的頻率是固定的，第一傳感器提供這些電流、電壓和相位角度 信號，對其進行響應(yīng)以控制第一匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電抗，從而以一種 本領(lǐng)域人員熟知的方式，在源52的頻率下維持源52的輸出阻抗和等 離子體的阻4元之間的大至丈沖奮確的阻4元匹配。第 一 網(wǎng)絡(luò)的可變電才元， 當(dāng)其匹配時，大致一皮調(diào)整為源52的頻率，乂人而為源52的頻率^是供一 個雙向的低阻抗通路，為源54和56的頻率提供一個高阻抗的通^各， 從而使得源54和56的頻率被大致地減弱，即被第一網(wǎng)絡(luò)所拒絕。隨 著源5 2的頻率響應(yīng)于纟喿作者所致的設(shè)定點的變化而變化，控制器 "相應(yīng)地改變第 一 網(wǎng)絡(luò)的電抗，乂人而為源5 2的頻率維持4氐阻:坑通 路，并且在源52的頻率下維持源輸出阻抗和等離子體的阻抗間的大 致匹配。
通常希望源52在源52的頻率下驅(qū)動電極16以獲取電場，以存在 于電才及16和36之間。為此，電才及36凈皮選4奪性;也經(jīng)開關(guān)65和帶通濾波 器67而4妄地，其中帶通濾波器的中心頻率等于由用戶所設(shè)定的源52 的標(biāo)稱頻率。因此，處于源52的頻率的電流乂人電才及36經(jīng)濾波器67流 到地，其中該濾波器對源54和56的頻率具有大阻抗，從而在源54和
1956的頻率下充分地阻擋電流。在這種情況下，通常希望將電極34和 42連4妄到DC和RF地，這一結(jié)果是由控制器24將分別連接在電才及34、 42以及地之間的開關(guān)69和71閉合所實現(xiàn)的。出于其它的目的，控制
行RF和DC接地。
在常^L的才喿作中，當(dāng)源52驅(qū)動電才及16時，第一開關(guān)和第二開關(guān) 依所述方式連接。然而，在其它的情況下，當(dāng)源52與電極16解耦時， 第一開關(guān)和第二開關(guān)則是被控制器24所激活，從而使得第一開關(guān)和 第二開關(guān)分別地嚙合第一電阻器和第二電阻器的第一端子，這兩個 電阻器均具有等于源52的輸出阻抗的阻抗值。第一電阻器和第二電 阻器的第二端子被接地，從而在源52與電極16解耦時，源52的輸出 驅(qū)動一個與源52的輸出阻抗相匹配的負載。在這種情形下，第一網(wǎng) 絡(luò)的輸入端子^爭接到第二電阻器，從而使得從電極16看進第 一 網(wǎng)絡(luò) 的輸出端子的阻抗與源52耦合到電極16時的阻抗相同。此外，因為 第一網(wǎng)絡(luò)被調(diào)節(jié)為接近于源第一網(wǎng)絡(luò)的頻率，第一網(wǎng)絡(luò)提供一條從 電才及16起，經(jīng)由第一網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)電3各，通過第二電阻器接地的在源 52的頻率下的^f氐阻抗通^各，以及從電才及16起，經(jīng)由第一網(wǎng)絡(luò)的可調(diào) 電路，通過第二電阻器接地的在源54和56的頻率下的高阻抗通路。
中頻源54，其具有頻率F2，可以驅(qū)動(1) 4又電極16, (2)<義電 極36， (3)同時驅(qū)動電極16和36， (4)僅電極34， (5)僅電極42，
(6)同時馬區(qū)動電才及34禾口36, (7)同時馬區(qū)動電才及34和42, (8)同日寸 馬區(qū)動電才及36禾口42。'
為此，源54的車lr出連4妄到第 一三點同軸(three position coaxial) RF開關(guān)(第一RF開關(guān))，該開關(guān)具有第一和第二輸出端子，其被選 擇性地連接以便在不同的時刻驅(qū)動第二和第三匹配/可調(diào)接地網(wǎng)絡(luò) (第二和第三網(wǎng)全各)。第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)紹^皮此相同，并且與第一 網(wǎng)絡(luò)類似，不過第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)為源54的頻率提供匹配和可調(diào)
20的接地。這樣，第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)允許在源54的頻率下的電流 和電壓通過，但是阻隔在源52和56的頻率下的電流和電壓。第一RF 開關(guān)包括連接到第 一功率分離器(splitter)的輸入端口的第三端子， 其中的功率分離器具有第一和第二輸出端口，從這兩個端口可以獲 得反相的處于源54的頻率的功率。在第一分離器的輸出端口處的功 率可以相同或不同，這取決于分離器的設(shè)計和設(shè)置；第一分離器的 設(shè)置可以由操作者手動地設(shè)置，或者由控制器24響應(yīng)控制器的存儲 器所存儲的一個處理程序從而自動地進行設(shè)置。在第一分離器的第 一和第二輸出端口的功率分別被同時施加給第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)。
功率經(jīng)由第二電壓、電流和相位角度傳感器(第二傳感器)，以及 第三開關(guān)和第四開關(guān)而由第一RF開關(guān)的第一lt出端子或者第一分 離器的第一輸出端子被提供給第二網(wǎng)絡(luò)的輸入端子，其中第三開關(guān) 和第四開關(guān)分別地選^H"生地經(jīng)第三電阻器和第四電阻器而接地。功 率經(jīng)由第三電壓、電流和相位角度傳感器(傳感器)，以及第五開 關(guān)和第六開關(guān)，而由第一RF開關(guān)的第二輸出端子或者第一分離器的 第二輸出端子被提供給第三網(wǎng)絡(luò)的輸入端子第三網(wǎng)絡(luò)，其中第五開 關(guān)和第六開關(guān)分別地選擇性地經(jīng)由第五電阻器和第六電阻器而4妾 地。第二控制器和第三控制器與第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)，以及第二傳 感器和第三傳感器分別地相關(guān)聯(lián)。第二控制器和第三控制器響應(yīng)第 二傳感器和第三傳感器的輸出和才喿作者的輸入乂人而以如前所述的 用于第一控制器的相同方式來控制第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)的電抗值， 以及源54的頻率。
第二三點同軸RF開關(guān)(第二RF開關(guān))響應(yīng)來自控制器24的控 制信號，從而選擇性地將第二網(wǎng)絡(luò)的輸出連接到電極16或者電極 34,或者使第二網(wǎng)絡(luò)的輸出開路。第三三點同軸RF開關(guān)(第三RF 開關(guān))響應(yīng)來自控制器24的控制信號，從而選擇性地將第三網(wǎng)絡(luò)的 輸出連接到電極36或電極42，或者使第三網(wǎng)絡(luò)的輸出開路，籍此與 第三RF開關(guān)相結(jié)合而進行操作。當(dāng)控制器24觸發(fā)第一RF開關(guān)以使源54的輸出耦合到第二網(wǎng)絡(luò)時，控制器觸發(fā)第三RF開關(guān)以將第二網(wǎng) 絡(luò)的輸出連接到電極16或者34 。如果控制器24使得第一RF開關(guān)嚙合 其第一輸出端子，從而使得第二網(wǎng)絡(luò)的輸出被耦合到電極16,則控 制器(1)斷開開關(guān)72以避免電極16接地，并且(2)斷開或閉合開 關(guān)69,從而使電極34與地解耦，或者將電極34接地。如果控制器24 使得第一RF開關(guān)嚙合其第 一輸出端子，從而使得第二網(wǎng)絡(luò)的輸出被 耦合到電極34，則控制器(1)斷開開關(guān)69以避免電極34接地，(2) 斷開或者閉合開關(guān)72，以使得電極16與地解耦，或者將電極16接地。 如果控制器24使得第一RF開關(guān)嚙合其第二輸出端子，從而使得第三 網(wǎng)絡(luò)的輸出耦合到電極36，則控制器(1)斷開開關(guān)IIO,該開關(guān)閉 合時會使得電極36^皮RF和DC接地，和(2)或斷開或閉合開關(guān)71, 從而將電極42與地解耦，或者將電極42接地。如果控制器24使得第 一RF開關(guān)嚙合其第二輸出端子，從而使得第三網(wǎng)絡(luò)的輸出耦合到電 極42,則控制器(1)斷開開關(guān)71,以〗吏得地與電才及42解耦，以及(2) 或斷開或閉合開關(guān)IIO,從而將電極36與地解耦，或者將電極36接 地。如果控制器24觸發(fā)第一RF開關(guān)，從而使得第一分離器同時向第 二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)提供功率，則控制器24觸發(fā)開關(guān)69、 71、 72和110, 從而避免與第二網(wǎng)絡(luò)和/或第三網(wǎng)絡(luò)的輸出端子相連接的電極16、 34、 36或42中的4壬意一個4妄i也。
高頻源56,具有頻率F3，可以驅(qū)動(1)僅電極16， (2)僅電 才及36, (3)同日于馬區(qū)動電才及16和36, (4)4又電才及34， ( 5 ) 1又電才及42，
(6)同日寸馬區(qū)動電才及34禾口36， (7)同時馬區(qū)動電才及34禾口42， (8)同日寸 馬區(qū)動電才及36和42。
為此，源56的輸出驅(qū)動與源54驅(qū)動的電路相同的電路，但是與 源56相關(guān)聯(lián)的第四和第五匹配/可調(diào)接地網(wǎng)絡(luò)被預(yù)設(shè)為調(diào)節(jié)至源56 的標(biāo)稱頻率，從而使得第四網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)傳送來自源56的電流和 電壓，但阻隔源52和54的電流和電壓。所以，源56的輸出^皮耦合到第四三點同軸RF開關(guān)(第四RF開關(guān))，該開關(guān)具有第一、第二和第 三輸出端子，其分別地被連接以用于驅(qū)動第四網(wǎng)絡(luò)、第五網(wǎng)絡(luò)和第 二分離器，第二分離器具有第一和第二輸出端子，其被連接以用 于驅(qū)動第四網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)的輸入端子。第四RF開關(guān)和第二分離器 的第一輸出端子經(jīng)由第四電壓、電流和相位角度傳感器(第四傳感 器)，以及第七開關(guān)和第/v開關(guān)^皮選擇性地連^妄到第四匹配網(wǎng)纟各的 輸入端子，而第四RF開關(guān)和第二分離器的第二輸出端子經(jīng)由第五電 壓、電流和相位角度傳感器，以及第九開關(guān)和第十開關(guān)^皮選擇性地 連4妄到第五匹配網(wǎng)絡(luò)的l命入端子。第七開關(guān)、第/v開關(guān)、第九開關(guān) 和第十開關(guān)分別被選擇性地通過第七至第十電阻器接地，各個電阻 的阻抗值等于源56的輸出阻抗。第四控制器和第五控制器分別地與 第四網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)，以及傳感器120和126相關(guān)聯(lián)，乂人而控制第四 阿絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)，以及源56的頻率。
控制器24觸發(fā)(1)第五三點同軸開關(guān)以便選擇性地將第四網(wǎng) 絡(luò)的輸出連接到電極16或電極34，或者既非電極16也非電極34，并 且(2)三點同軸開關(guān)142以便選擇性地將第五匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出連接 到電極36或電極42,或者既非電極36也非電極42?？刂破?2，與第 四RF開關(guān)和142的觸發(fā)相結(jié)合，對開關(guān)69、 72以及110進行觸發(fā)，以 避免連接到第四網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)的輸出端子的電極16、 34、 36或42 的任意一個接地，如之前對于與源54相關(guān)聯(lián)的電路所描述的情況一 樣。
控制器24觸發(fā)圖2的各種開關(guān)，從而給可被施加于電極16、 34、 36和42的數(shù)個頻率的各種組合及置換帶來了 4艮大的多用性。例如， 當(dāng)開關(guān)69、 71和110#皮閉合以使電才及34、 36和424妄;也時，源52、 54 和56的低、中和高頻率可以^皮同時地施加給電極16。在這些情況下， 在等離子體限定區(qū)域8內(nèi)，在源52、 54和56的各自頻率下的能量的 不同部分一皮分流4妾地，這是由乂人電才及16耦合到電才及34、 36和42的4妾
23;也電勢的電場所致的。在各個頻率F1、 F2和F3下乂人電才及16誄禺合到電 極34、 36和42的接地電勢的能量數(shù)量是以下因素的函數(shù):(1)與三 個頻率中每一個相關(guān)聯(lián)的波長，(2)在電極16和36之間的距離， (3 )在電才及16和34之間的-巨離，和(4)在電才及36和42之間的-巨離。 在艙IO內(nèi)的電極的各種組合之間的距離是由電極的幾何形狀、馬達 47、以及其它事情所決定的。
第二示例情況涉及將低頻和中頻施加給底電極l6，而將高頻施 加給頂電才及36，將電才及34和424妄地，并且閉合開關(guān)65， 乂人而通過^f又 讓低頻通過的帶通濾波器67在電極36到地之間提供一個低阻抗通 路。此夕卜，第六開關(guān)和142被觸發(fā)，從而使電極36連接到第三網(wǎng)絡(luò) 輸出端子和第三網(wǎng)絡(luò)的輸入端子，從而經(jīng)第六電阻器接地，產(chǎn)生一 個針對源54的中頻的，從電極36經(jīng)第三網(wǎng)絡(luò)到地的低阻抗通道。因 為源56的頻率高，并且電極36和42之間的距離相對較近，所以高頻 下的電場趨向于主要存在于區(qū)域8的上部，從而提供相對較大的電 場密度以用于分裂從源3 7流進區(qū)域8的氣體。在高頻下的電場不會 趨向于與電極16相耦合，因為在高頻下，缺少一條從電極16到地的 低阻抗通路。第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)實際上是低頻和中頻的帶通濾波 器，而拒絕高頻電流。由于第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)全各相對于高頻具有高 阻抗，所以第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)將高頻與電才及16解耦。
和與高頻F3關(guān)耳關(guān)的電場不同，與源52的j氐頻Fl相關(guān)聯(lián)的電場/人 電才及16延伸到(1)電才及34， (2)電才及36和(3)電才及42。頻率F1下 產(chǎn)生的電極36中的電流流經(jīng)濾波器67的〗氐阻抗通^各到地。因此，與 頻率F1關(guān)聯(lián)的電場在整個區(qū)域8內(nèi)影響離子能量。
與源54的中頻F2相關(guān)耳關(guān)的電場主要乂人電4及16延伸到電才及34和 電才及36, 一交少i也延伸到電才及42。頻率F2下產(chǎn)生的電才及36中的電流流 經(jīng)第三網(wǎng)纟備的Y氐阻^t通3各，經(jīng)開關(guān)108和第六開關(guān)以及第六電阻器
而接地。
24200910158947.4 第三示例情況涉及將^[氐頻和高頻施加到底電才及16,將中頻施加
給頂電極36,而電極34和42接地，開關(guān)65閉合，從而提供一個僅讓 低頻通過的，從電極36通過帶通濾波器67接地的低阻抗通路。因此， 依照如前所述的用于第二示例情況的方法，源52的低頻被耦合到區(qū) 域8內(nèi)的等離子體。源56的高頻不是第三示例情況的 一個因子，因 為控制器24使得第五三點同軸開關(guān)和l42嚙合其開路端子。第一RF 開關(guān)嚙合其第三輸出端子，使得源54的中頻被耦合到電極16和36 ， 這使得第一分離器響應(yīng)來自源54的功率?？刂破?4觸發(fā)第三RF開關(guān) 和108 ，從而使得第二網(wǎng)絡(luò)和第三網(wǎng)絡(luò)的輸出分別地驅(qū)動電極16和 36。所以，處于中頻的電場凈皮耦合在(1)電才及16和36， (2)電極 16和34,以及(3)電才及36和42之間。結(jié)果，處于中頻的電場影響 整個區(qū)域8內(nèi)的離子能量、等離子體密度和分子分裂。
第四示例情況涉及將^f氐頻施加給電才及16，將中頻和高頻施加給 電極36，而電極36和42接地。在此情況下，控制器24(1)觸發(fā)第一 RF開關(guān)和第四RF開關(guān)至其第二4立置，(2)觸發(fā)開關(guān)108和142<吏4尋 第三網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)的輸出端子連接到電極36， (3)觸發(fā)第五開關(guān) 和第六開關(guān)的使得第三網(wǎng)絡(luò)的輸入端子連接到第三傳感器，(4)觸 發(fā)第九開關(guān)和第十開關(guān)使得第五網(wǎng)絡(luò)的輸入端子連接到傳感器 126， (5)觸發(fā)第三RF開關(guān)和第五三點同軸開關(guān)使得第二網(wǎng)絡(luò)和第 四網(wǎng)絡(luò)的輸出端子分別連接到電極16和被開路，以及(6)觸發(fā)第 四開關(guān)和第/\開關(guān)以 <吏;得第二網(wǎng)纟各和第四網(wǎng)纟各的#T入端子分別經(jīng) 第四電阻器和第八電阻器接地。因此，源52的低頻具有一個從電極 36經(jīng)帶通濾波器67-接地的<氐阻抗通3各，^f旦是源54和56的頻率沒有這 樣一條從電極36到地的低阻抗通路。結(jié)果，依照與前述的第二示例 性情況相同的方式，源52的低頻耦合到區(qū)域8內(nèi)的等離子體。低阻 抗通路自第三網(wǎng)絡(luò)的輸出端子，經(jīng)開關(guān)108到電極36,然后從區(qū)域8 內(nèi)的等離子體到(.1)電4及16， 乂人而經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)、第四開關(guān)和第五 電阻器而4妄地，(2)電4及42, /人而4妄地。因此，處在中頻的大體電場處于在電才及36和42,以及電4及16和36之間的區(qū)i或8內(nèi)。結(jié)果，對 離子分布的主要控制在于區(qū)域8的上部，也包括在電極16和36之間 的區(qū)域8的中心位置。在此情況下，源56的高頻下^又有的^[氐阻抗通 路在電極36和42之間。在源56的高頻下，在電極16和36之間沒有低 阻抗通3各，因為由于第五三點同軸開關(guān)^皮開i 各，電才及16與第四網(wǎng)紹-的輸出端子解耦。源56的高頻下，在電極36和34之間的距離被設(shè)置 為4吏得在高頻下在電才及34和36之間經(jīng)等離子體的阻抗大致上高于 電極36和42之間的阻抗。因此，依照與前述的第二示例情況類似的 方式，源56的高頻影響區(qū)域8內(nèi)的等離子體。
在第五示例情況下，源52和54的低頻和中頻;被施加給底電極 16,而電才及34、 36和42則4妄;也。為此，控制器觸發(fā)第三RF開關(guān)乂人而 將第二網(wǎng)絡(luò)的輸出連接到電極16，而將開關(guān)69、 71和110閉合。依 照前述的用于第 一示例情況的^f氐頻和中頻的方式，在區(qū)域8內(nèi)的等 離子體從而受到源52和54的低頻和中頻的影響。區(qū)域8內(nèi)的等離子 體不會受到源5 6的高頻的影響，其理由與第三示例情況中所闡述的 相同。
在其它示例性情況下，控制器24可以控制圖2的各種開關(guān)，從 而使得僅有源52的低頻被連接到電極16,而源54和56均不連接到任 何電極。在這種情況下，控制器24閉合開關(guān)110,而搶10以一種相 對簡單的方式來處理工件。或者，控制器24可以將源54和56的輸出 的其中之一或二者連接到電極16、 34、 36和42中的任何電極。例如， 有可能希望將源56的高頻耦合在電極16和36之間，而將源54的中頻 耦合在電極36和34之間。這樣，控制器24(1)斷開開關(guān)69、 71、 72 和IIO， (2)觸發(fā)第一RP開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)以及第四RF開 關(guān)、第九開關(guān)和第十開關(guān)，以使得源54和56的輸出分別施加到第三 網(wǎng)絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)的輸入端子，(3)觸發(fā)開關(guān)108和142以使得第三網(wǎng) 絡(luò)和第五網(wǎng)絡(luò)的輸出連接到電極36， (4)觸發(fā)第三RF開關(guān)和第四開關(guān)以使得從電極34經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)和第五電阻器接地有一條源54的中 頻的低阻抗通路，和(5)觸發(fā)第五三點同軸開關(guān)和第八開關(guān)以使 得從電極16經(jīng)第四網(wǎng)絡(luò)和電阻器13 2接地有 一 條源5 6的高頻的低陰 抗通路。因此，在區(qū)域8 ( 1 )僅對應(yīng)源56的高頻在電4及16和36之間 建立電場和(2)僅對應(yīng)源54的中頻在電極34和36之間建立電場。 由于對于源54的中頻，沒有一條從電極16到地的低阻抗通路，所以 沒有實質(zhì)電場對應(yīng)于中頻而建立于電極16和36之間的區(qū)域8內(nèi)。由 于對于源56的高頻，沒有一條從電極34到地的低阻抗通路，所以沒 有實質(zhì)電場對應(yīng)于高頻而建立于電才及34和36之間的區(qū)域8內(nèi)。而且， 應(yīng)該理解的是，與此處所述類似的適當(dāng)?shù)膸V波器電i 各可以^皮用 于提供一個在電極36和42之間的僅用于源56的高頻的低阻抗通路。
現(xiàn)在參考圖3，其為一個艙10的第二實施例的示意圖。圖3的實 施例類似于圖1,不過圖3的實施例具有更大容積的等離子體限定區(qū) 域，其延伸到了艙壁12和基底19。所以，圖3的實施例不包括柵44， 等離子體處理工件18的壓力是專門通過對真空泵9的壓力控制來進 4亍的。在圖3的實施例中，金屬環(huán)40的整個底面、環(huán)32的側(cè)壁、以 及側(cè)壁12的內(nèi)表面都被接地，并且定義等離子體限定區(qū)域的邊界的 各部分。為了避免等離子體沾污金屬環(huán)40的底面，環(huán)32的側(cè)壁或者 側(cè)壁12的內(nèi)表面，所有這些表面上都覆蓋有不會沾污區(qū)域8內(nèi)的等 離子體的化學(xué)性質(zhì)的盤片100，其中盤片由導(dǎo)電材料或者諸如本征 硅的電介質(zhì)材料所制成的。因為在圖3的實施例中.側(cè)壁12是等離 子體限定區(qū)域的一部分，因此控制側(cè)壁的溫度，控制方式與對圖l 實施例中電^l組件14的控制方式類似。
在圖3的實施例中的電才及響應(yīng)于凄t個RF頻率，并且依照如之前 圖1和圖2所述的那樣凈皮控制。由于圖3實施例中的等離子體限定區(qū) 域的大容積和復(fù)雜的形狀，使得在圖3的艙內(nèi)的電場與圖1中的搶內(nèi)的電場有相當(dāng)禾呈度的不同。不過，圖3的實施例中的電場對于等離 子體的效果則與結(jié)合圖1和圖2的實施例所述的情況多少有點相似。
雖然在本發(fā)明的實施例中描述了具體的實施例，4旦是應(yīng)該清楚 的是，可以在不背離在所附的權(quán)利要求中的本發(fā)明的精神和范圍的 前提下，對于此處所專門描述的實施例的細節(jié)作出各種變化。例如， 當(dāng)圖2的電路表明源52、 54和56的輸出在工件處理期間被同時地持 續(xù)地施力。給電4及16和/或36時，可以理解到源52、 54和/或56的至少 一個可以 一皮以力永沖形式而開關(guān)。
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權(quán)利要求
1.一種在真空等離子處理艙中利用等離子處理工件的方法，其包括采用不同頻率的電能來激發(fā)等離子體從而使得由數(shù)個頻率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象發(fā)生于等離子體內(nèi)的步驟，其中這些現(xiàn)象影響入射在該工件上的等離子體的等離子體的離子能量、等離子體的離子密度和等離子體化學(xué)性質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述數(shù)個頻率是三個。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，包括選纟奪頻率以影響等離子體的密 度、等離子體的離子能量以及等離子體的化學(xué)性質(zhì)，并且將選 中的頻率施加到等離子體上。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述數(shù)個頻率同時激發(fā)該等離 子體。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中第一頻率在100kHz到10MHz 范圍內(nèi)，第二頻率在10MHz到150MHz范圍內(nèi)，第三頻率在 27MHz到300MHz范圍內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將等離子體限定在遠離艙的 側(cè)壁的區(qū)i或內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在所述區(qū)域內(nèi)控制等離子體 的壓強。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括改變搶內(nèi)的一對電才及之間的 距離，其中等離子體就是在該對電極間被激發(fā)的。
9. 如4又利要求1所述的方法，還包括改變處于凄t個頻率中的至少 一個頻率上的功率。
10. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該區(qū)i或包括在該區(qū)域相對側(cè)上 的第 一和第二電極，以及其中該數(shù)個頻率同時施加在該第 一電才及上而第二電4及處于參考電勢。
11. 一種在真空等離子處理艙中利用等離子處理工件的方法，其包 ^舌如下步-驟采用不同頻率的電能來激發(fā)等離子體從而使得由數(shù)個頻 率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致婆t個不同的現(xiàn)象發(fā)生于 該入射到該工件的等離子體內(nèi)；利用 一對相對的電極激發(fā)等離子體；將處于凄t個頻率的至少一個的功率耦合至該電4及的至少 一個；以及有選4奪地將來自該電4及之一的處于數(shù)個頻率之一的功率 耦合至RF 4妄地。
12， 一種在真空等離子處理艙中利用等離子處理工件的方法，其包 括如下步駛必釆用不同頻率的電能來激發(fā)入射到該工件的等離子體從 而4吏得由凄t個頻率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致凄t個不 同的現(xiàn)象發(fā)生于該等離子體內(nèi)；利用 一對相對的電才及激發(fā)該等離子體；在處理工件的同時控制該相對的電才及的溫度。
13. —種用等離子體處理工件的裝置，包4舌用于用等離子體處理工 件的真空艙，以及用于用處于三個或多個頻率的電能激發(fā)等離子，從而使得由該三個或多個頻率所致的等離子體激發(fā)通知導(dǎo) 致不同現(xiàn)象發(fā)生于等離子體內(nèi)的電源裝置，其中該現(xiàn)象影響入 射到該工件上的等離子體的等離子體離子能量、等離子體離子 密度和等離子體化學(xué)性質(zhì)。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其中該數(shù)個頻率的第一個在 1 OOkHz到1 OMHz范圍內(nèi)，該數(shù)個頻率的第二個在1 OMHz到 150MHz范圍內(nèi)，而該凄t個頻率的第三個在27MHz到300MHz范圍內(nèi)。
15. —種在真空等離子處理才幾內(nèi)處理工件的方法，其中該處理才幾具 有真空艙，該真空艙具有電極裝置，用于將等離子體激發(fā)長提 供給該艙的一個區(qū)域，該區(qū)域適于響應(yīng)于適于被轉(zhuǎn)換為等離子 體用以處理工件的氣體，該電極裝置包括分別位于所述區(qū)域的 相對的第 一和第二側(cè)上的第一和第二電極，和位于所述區(qū)域的 所述第 一側(cè)的第三電才及，所述第三電才及在第 一 電才及周圍并且與 其絕緣，所述方法將處于數(shù)個頻率的能量耦合到第一、第二盒 第三電才及，乂人而用于4吏得處于數(shù)個頻率中的至少一個頻率的電 流流入第三電極，而不是處于所有頻率下的電流都流經(jīng)第三電 極。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述電極裝置包括位于所述 區(qū)域的所述第二側(cè)上的第四電極，該第四電極在第二4及周圍并 與其絕緣，該方法還包括選擇性地將能量耦合到第四電極，從 而4吏處于^t個頻率中的至少一個頻率的電《"危入第四電才及，而 不是處于所有頻率下的電流均流過第四電才及。
17. 如;f又利要求16所述的方法，其中通過將具有至少一個頻率的 電源裝置連接到第三電極，使得能量被耦合到第三電極。
18. 如4又利要求16所述的方法，其中，通過將具有至少一個頻率 的電源裝置連接到第四電極，使得能量被耦合到第四電極。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，通過將具有至少一 個頻率的電源裝置連接到第三電極，使得能量被耦合到第三電 極。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過在第三電極和 參考電勢之間連4妄一個可以偵j尋至少一個頻率通過而阻隔至 少一個頻率的濾波器裝置，使得能量被耦合到第三電極。
21. 如4又利要求16所述的方法，其特4正在于，通過在第四電才及和 參考電勢之間連4妄一個可以佳J尋至少一個頻率通過而阻隔至 少一個頻率的濾波器裝置，使得能量被耦合到第四電極。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，通過在第三電極和 參考電勢之間連4妻一個可以-使得至少一個頻率通過而阻隔至 少 一個頻率的濾波器裝置，使得能量被耦合到第三電極。
23. 如斥又利要求15所述的方法，其特征在于，通過將具有至少一 個頻率的電源裝置連接到第三電極，使得能量被耦合到第三電極。
24. 如^又利要求15所述的方法，其特4iE在于，通過在第三電才及和 參考電勢之間連4妄一個可以^使得至少一個頻率通過而阻隔至 少一個頻率的濾波器裝置，使得能量被耦合到第三電極。
25. —種在真空等離子處理艙中利用等離子處理工件的方法，其包 4舌如下步4f:采用數(shù)個頻率的電能來激發(fā)該等離子體從而使得由數(shù)個 頻率所致的等離子體的激發(fā)同時地導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象發(fā)生于該入射到該工件的等離子體內(nèi)；利用 一對相對的電極激發(fā)該等離子體；將處于該數(shù)個頻率的功率耦合至該電才幾之一而其他電相_ 處于參考電勢。
全文摘要
一種多頻等離子體蝕刻反應(yīng)器，其中在一個真空等離子體處理艙內(nèi)，通過在數(shù)個頻率下激發(fā)等離子體，從而使得由數(shù)個頻率所致的等離子體激發(fā)同時地導(dǎo)致數(shù)個不同的現(xiàn)象發(fā)生于等離子體中，由此用等離子體對工件進行處理。所述艙包括中央的頂電極和底電極，以及一個周圍的頂電極和/或底電極裝置，其或者由RF激勵，或者由一個濾波器裝置連接到一個參考電勢上，其中該濾波器裝置使得至少一個等離子體激發(fā)頻率通過，但阻隔其它頻率。
文檔編號H01J37/32GK101656200SQ20091015894
公開日2010年2月24日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者A·艾普勒, C·盧穌, D·特魯瑟爾, E·倫茲, F·考薩科維奇, J·蒂茲, J·馬克斯, L·李, M·斯利尼瓦薩恩, R·丁德薩, S·M·R·薩德賈迪 申請人:拉姆研究有限公司