專利名稱：具可變電容調(diào)諧器與反饋電路的物理氣相沉積的制作方法
具可變電容調(diào)諧器與反饋電路的物理氣相沉積背景等離子體處理被用于制造例如集成電路、集成電路的光微影處理中所使用的掩模、等離子體顯示器以及被用于太陽能技術(shù)中。制造集成電路時，半導(dǎo)體晶圓是在等離子體腔室內(nèi)進(jìn)行處理。工藝可例如為反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)工藝、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝或等離子體增強物理氣相沉積(PEPVD)工藝。在集成電路方面的最新技術(shù)進(jìn)展是將特征結(jié)構(gòu)尺寸縮減至小于32納米。進(jìn)一步縮小尺寸需要更精確地控制晶圓表面處的工藝參數(shù)，所述工藝參數(shù)包括等離子體離子能譜、等離子體離子能量的徑向分布(一致性)、等離子體離子密度以及等離子體離子密度的徑向分布(一致性)。此外，還要求這些參數(shù)在具有相同設(shè)計的反應(yīng)器之間最好能保持一致。舉例而言，晶圓表面處的離子密度決定沉積速率及競爭蝕刻速率，因此在PECVD工藝中離子密度很重要。而在靶材表面處，靶材的消耗(濺射)速率則受到靶材表面處的離子密度及靶材表面處的離子能量影響?？赏ㄟ^對濺射頻率依賴性的功率源進(jìn)行阻抗調(diào)諧來控制整個晶圓表面的離子密 度徑向分布與離子能量徑向分布。故需根據(jù)所測得的工藝參數(shù)以可再現(xiàn)的方式設(shè)定至少一個用以控制阻抗的調(diào)諧參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用以在諸如半導(dǎo)體晶圓等的工件上執(zhí)行物理氣相沉積的等離子體反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括腔室，該腔室包括側(cè)壁及頂壁，該側(cè)壁耦接至RF接地。在該腔室內(nèi)提供工件支撐件，該工件支撐件具有面向該頂壁的支撐表面以及位于該支撐表面下方的偏壓電極。在該頂壁處提供濺射靶材，且頻率為fs的RF源功率供應(yīng)器耦接至該濺射靶材。頻率為fb的RF偏壓功率供應(yīng)器耦接至該偏壓電極。第一多頻阻抗控制器耦接在(a)該偏壓電極或(b)該濺射靶材其中之一與該RF接地之間，且該控制器提供第一組頻率的可調(diào)阻抗，該第一組頻率包括欲阻擋的第一組頻率及所容許的第一組頻率。該第一多頻阻抗控制器包括一組帶通濾波器(band pass filter)及一組陷波濾波器(notchfilter)，該組帶通濾波器以并聯(lián)連接且調(diào)整至該容許的第一組頻率，且該組陷波濾波器以串聯(lián)連接且調(diào)整至該欲阻擋的第一組頻率。在一個實施例中，該些帶通濾波器包括串聯(lián)連接的電感元件與電容元件，同時該些陷波濾波器包含并聯(lián)連接的電感元件與電容元件。根據(jù)一個實施例，該帶些通濾波器及該些陷波濾波器的該些電容元件是可變的。該反應(yīng)器可進(jìn)一步包括第二多頻阻抗控制器，該第二多頻阻抗控制器耦接在該偏壓電極與該RF接地之間且提供第二組頻率的可調(diào)阻抗，該第一組頻率至少包括該源供應(yīng)器頻率fs。在一個實施例中，該第一組頻率選自包含頻率fs的諧頻(harmonics)、頻率fb的諧頻以及頻率fs與fb的互調(diào)變乘積(intermodulation product)的一組頻率中。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供一種用于等離子體處理設(shè)備的馬達(dá)驅(qū)動式自動可變電容調(diào)諧器電路。該電路可具有受反饋電路所控制的處理器，以供針對指定設(shè)定值(setpoint,例如電壓、電流、位置,等等)來調(diào)諧與匹配該晶圓上的離子能量，從而容許每個腔室之間的工藝結(jié)果一致并且改善晶圓處理。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括腔室，該腔室包括側(cè)壁及頂壁，該側(cè)壁耦接至RF接地；位于該腔室內(nèi)的工件支撐件，該工件支撐件具有面向該頂壁的支撐表面及位于該支撐表面下方的偏壓電極；位于該頂壁處的濺射靶材；第一頻率的RF源功率供應(yīng)器及的第二頻率的RF偏壓功率供應(yīng)器，該RF源功率供應(yīng)器耦接至該濺射靶材且該RF偏壓功率供應(yīng)器耦接至該偏壓電極；多頻阻抗控制器，耦接在RF接地與該偏壓電極之間且提供至少一個具第一組頻率的第一可調(diào)阻抗，該多頻阻抗控制器包括可變電容器并且能通過馬達(dá)使該可變電容器處于兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)，該可變電容器的該至少兩種狀態(tài)具有不同電容量。 根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電感元件，且該電感元件與該可變電容器串聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括處理器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電流傳感器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電壓傳感器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該可變電容器的狀態(tài)與工藝控制器中的工藝方法相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器進(jìn)一步包括用于該可變電容器的外殼。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中該可變電容器的輸出連接至該外殼。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)，其中該外殼接地。根據(jù)本發(fā)明又另一方面所提供的該物理氣相沉積等離子體反應(yīng)，其中該工藝方法是針對腔室與腔室之間的變異而加以調(diào)整的共通工藝方法。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，該等離子體反應(yīng)器包括腔室，該腔室包括側(cè)壁及頂壁，該側(cè)壁耦接至RF接地，且該腔室承受用于材料沉積的等離子體；位于該腔室內(nèi)的工件支撐件，該工件支撐件具有面向該頂壁的支撐表面及位于該支撐表面下方的偏壓電極；位于該頂壁處的源功率施加器；第一頻率的RF源功率供應(yīng)器及第二頻率的RF偏壓功率供應(yīng)器，該RF源功率供應(yīng)器耦接至該源功率施加器，且該RF偏壓功率供應(yīng)器耦接至該偏壓電極；多頻阻抗控制器，耦接在RF接地與該偏壓電極之間并且提供至少一個具第一組頻率的第一可調(diào)阻抗，該多頻阻抗控制器包括可變電容器并且能通過馬達(dá)使該可變電容器處于兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)，該可變電容器的該至少兩種狀態(tài)具有不同電容量。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電感元件，該電感元件與該可變電容器串聯(lián)連接。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括處理器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電流傳感器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電壓傳感器，以控制該可變電容器的該馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該可變電容器的狀態(tài)與工藝控制器中的工藝方法相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面所提供的等離子體反應(yīng)器進(jìn)一步包括用于該可變電容器的外殼。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該可變電容器的輸出連接至該外殼。 根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該外殼接地。根據(jù)本發(fā)明又一進(jìn)一步方面提供一種等離子體反應(yīng)器，其中該工藝方法是針對腔室與腔室之間的變異而加以調(diào)整的共通工藝方法。附圖簡要說明為了獲得并且可以更具體地了解本發(fā)明的示例性實施例，可參考實施例，對上面概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，所述實施例中的一些示出于附圖中。應(yīng)理解，本文中并未討論某些已知工藝，以避免混淆本發(fā)明。圖I繪示根據(jù)第一實施例的等離子體反應(yīng)器。圖2繪示圖I的等離子體反應(yīng)器內(nèi)的多頻阻抗控制器的結(jié)構(gòu)。圖3繪示圖2的靶材多頻阻抗控制器的電路實施圖。圖4繪示圖2的基座多頻阻抗控制器的電路實施圖。圖5繪示該些靶材及基座多頻阻抗控制器的一個實施例。圖6是繪示根據(jù)一個實施例的第一方法的框圖。圖7繪示用于通過圖I反應(yīng)器內(nèi)的靶材多頻阻抗控制器所控制的RF偏壓功率的不同接地返回路徑。圖8繪示用于通過圖I反應(yīng)器內(nèi)的陰極多頻阻抗控制器所控制的RF源功率的不同接地返回路徑。圖9繪示通過調(diào)整圖I反應(yīng)器內(nèi)的多頻阻抗控制器而可于整個晶圓或靶材表面上產(chǎn)生不同的離子能量徑向分布圖。

圖10繪示通過調(diào)整圖I反應(yīng)器內(nèi)的多頻阻抗控制器而可于整個晶圓或靶材表面上產(chǎn)生不同的離子密度徑向分布圖。圖11是繪示根據(jù)一個實施例的另一方法的框圖。圖12繪示根據(jù)本發(fā)明一個方面的具反饋電路的可變電容器調(diào)諧電路。圖13繪示根據(jù)本發(fā)明又一方面的具有可選擇性輸出的輸出電路。圖14繪示針對用以控制該可變電容器的步進(jìn)馬達(dá)的不同位置而用于可變電容器的電壓輸出與電流輸出。圖15至圖17繪示使用根據(jù)本發(fā)明各種方面的可變電容調(diào)諧器處理五十個晶圓的結(jié)果。
為了幫助理解，盡可能使用相同附圖標(biāo)記來標(biāo)示附圖中共有的相同元件。無需進(jìn)一步說明即可考慮一個實施例的元件與特征結(jié)構(gòu)可有益地并入其它實施例中。但應(yīng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的示范性實施例，因此不應(yīng)用以限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明可容許其它等效實施例。
具體實施方式

在一個實施例中，第一多頻阻抗控制器連接在RF接地與PVD反應(yīng)器的濺射靶材之間。此外以及任選地，第二多頻阻抗控制器連接在RF接地與晶圓基座或陰極之間。連接至頂壁或濺射靶材的第一多頻阻抗控制器控制著通過該頂壁(濺射靶材)與通過該側(cè)壁的接地阻抗比例。處于低頻時，此比例影響整個晶圓上的離子能量的徑向分布。處于非常高頻時，此比例影響整個晶圓上的離子密度的徑向分布。連接至陰極或晶圓基座的第二多頻阻抗控制器控制著通過該陰極與通過該側(cè)壁的接地阻抗比例。處于低頻時，此比例影響整個頂壁或濺射靶材上的離子能量的徑向分布。處于非常高頻時，此比例影響整個頂壁或濺射靶材上的離子密度的徑向分布。多頻阻抗控制器各控制著等離子體中存在的不同頻率通過該頂壁(就第一控制器而言)或通過該陰極(就第二控制器而言)的接地阻抗，該些不同頻率例如包括偏壓功率頻率的諧頻、源功率頻率的諧頻、源功率頻率與偏壓功率頻率的互調(diào)變乘積及它們的諧頻。可通過該多頻阻抗控制器選擇性地壓制等離子體中的該些諧頻與互調(diào)變乘積，以使具相同設(shè)計的反應(yīng)器間的性能不一致情形減至最小。確信這些諧頻與互調(diào)變乘積中有一部分是造成具相同設(shè)計的反應(yīng)器之間性能不一致的原因。用于非常高頻時，通過該頂壁或靶材的第一多頻阻抗控制器的接地阻抗(相對于通過該已接地的側(cè)壁的阻抗而言)控制著整個晶圓表面的離子密度徑向分布，并且可改變該阻抗以進(jìn)行微調(diào)。用于低頻率時，通過該頂壁或靶材的第一多頻阻抗控制器的接地阻抗(相對于通過該已接地側(cè)壁的阻抗而言)控制著整個晶圓表面的離子能量徑向分布，并且可改變該阻抗以進(jìn)行微調(diào)。用于非常高頻時，通過晶圓或陰極的第二多頻阻抗控制器的接地阻抗(相對于通過該已接地側(cè)壁的阻抗而言)控制著整個頂壁或濺射靶材上的離子密度徑向分布。用于低頻時，通過晶圓或陰極的第二多頻阻抗控制器的接地阻抗(相對于通過該已接地側(cè)壁的阻抗而言)控制著整個濺射靶材或頂壁的離子能量徑向分布。上述特征提供一種調(diào)節(jié)反應(yīng)器的性能與一致性的工藝控制機制。除了控制整個晶圓表面及整個頂壁(靶材)表面上的離子能量和/或離子密度分布之外，所述多頻阻抗控制器也可通過控制適當(dāng)頻率的接地阻抗來控制這些表面處的復(fù)合(總)離子密度及離子能量，例如用低頻控制離子能量以及用非常高頻控制離子密度。因此，所述控制器決定了晶圓及靶材表面處的工藝速率。根據(jù)所期望的效果來調(diào)諧選定的諧頻，以促進(jìn)或壓制等離子體中的諧頻的存在。調(diào)整該些諧頻會影響晶圓處的離子能量，從而影響工藝一致性。在PVD反應(yīng)器中，調(diào)諧離子能量會影響階梯覆蓋率、懸伸幾何結(jié)構(gòu)以及膜物理性質(zhì)，所述膜物理性質(zhì)例如晶粒尺寸、晶向、膜密度、粗糙度及膜組成等?？蛇M(jìn)一步使用各個多頻阻抗控制器，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整針對所選定的頻率的接地阻抗，而進(jìn)行或阻止靶材或晶圓或者晶圓及靶材二者的沉積、蝕刻或濺射作用，這將于本說明書中詳細(xì)說明。例如，在一種模式中，于晶圓上執(zhí)行沉積的同時濺射該靶材。另一種模式中，例如可于蝕刻晶圓的同時阻止靶材的濺射作用。圖I繪示根據(jù)第一實施例的PECVD等離子體反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括由圓柱狀側(cè)壁102、頂壁104及底壁106圈圍出的真空腔室100。該腔室100內(nèi)的工件支撐基座108具有支撐表面108a以用于支撐諸如半導(dǎo)體晶圓110的工件。該支撐基座108可由絕緣(例如，陶瓷)頂層112以及支撐該絕緣頂層112的導(dǎo)電基底114所組成。平面導(dǎo)電網(wǎng)(planar conductive grid) 116可封入該絕緣頂層112內(nèi)，以作為靜電卡盤(ESC)電極。直流(D. C.)卡盤電壓源118連接至該ESC電極116。偏壓頻率為fb的RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器120可經(jīng)由阻抗匹配器122而耦接至該ESC電極116或該導(dǎo)電基底114。導(dǎo)電基底114可容納某些設(shè)施，例如內(nèi)部冷卻劑通道(未示出)。若偏壓阻抗匹配器122與偏壓產(chǎn)生器120連接至該ESC電極116，而非連接至導(dǎo)電基底114時，則可提供任選的電容器119以將該阻抗匹配器122及RF偏壓產(chǎn)生器120與直流卡盤功率供應(yīng)器118隔離。
通過合適的氣體分散設(shè)備將工藝氣體引入該腔室100。例如在圖I的實施例中，該氣體分散設(shè)備是由位于側(cè)壁102中的氣體注入器124所組成，氣體分配板128包括各種不同工藝氣體的供給器(未示出)，且通過耦接至該氣體分配板128的環(huán)狀歧管126供氣至該些氣體注入器。氣體分配板128控制著供應(yīng)至該歧管126的工藝氣體混合物以及流入該腔室100的氣體流速。真空泵130經(jīng)由底壁106中的抽出口 132耦接至腔室100，而可利用該真空泵130控制腔室100內(nèi)的氣體壓力。該頂壁104的內(nèi)表面上支撐著PVD濺射靶材140。介電環(huán)105使該頂壁104與該接地的側(cè)壁102絕緣。濺射靶材140通常是欲沉積在晶圓110的表面上的材料，例如金屬。高電壓直流(D. C.)功率源142可耦接至該靶材140以促進(jìn)等離子體濺射?？蓮念l率為fs的射頻(RF)等離子體源功率產(chǎn)生器144經(jīng)由阻抗匹配器146施加RF等離子體源功率至該靶材140。電容器143使該RF阻抗匹配器146與該直流功率源142絕緣。該靶材140的功能如同電極，可將RF源功率電容耦合至腔室100內(nèi)的等離子體。第一(或「靶材」)多頻阻抗控制器150連接在該靶材140與RF接地之間。任選地，第二(或「偏壓」)多頻阻抗控制器170連接在該偏壓匹配器122的輸出之間，也就是視該導(dǎo)電基座114或該網(wǎng)狀電極116何者受該偏壓產(chǎn)生器120所驅(qū)動來決定是連接至該導(dǎo)電基座114或連接至該網(wǎng)狀電極116。工藝控制器101控制該兩個阻抗控制器150、170。該工藝控制器能響應(yīng)使用者的指令，而通過該第一和第二多頻阻抗控制器150、170中任一個來提高或降低該選定頻率的接地阻抗。參閱圖2，該第一多頻阻抗控制器150包括可變帶阻(陷波)濾波器陣列152及可變帶通(通波)濾波器陣列154。該陷波濾波器陣列152是由多個陷波濾波器所組成，每個陷波濾波器阻擋窄頻帶，且針對各個目的頻率提供一個陷波濾波器。每個陷波濾波器所表現(xiàn)出的阻抗是可變的，以針對各個目的頻率提供全面的阻抗控制。目的頻率包括偏壓頻率fb、源頻率fs、頻率fs的諧頻(harmonics of fs)、頻率fb的諧頻、頻率fs與fb的互調(diào)變乘積以及該些互調(diào)變乘積的諧頻。該帶通濾波器陣列154是由多個帶通濾波器所組成，每個帶通濾波器可供窄頻帶通過(對該窄頻帶呈現(xiàn)低阻抗)，且針對各個目的頻率提供一個帶通濾波器。每個陷波濾波器所表現(xiàn)出的阻抗是可變的，以針對各個目的頻率提供全面的阻抗控制。目的頻率包括偏壓頻率fb、源頻率fs、頻率fs的諧頻、頻率fb的諧頻、頻率fs與fb的互調(diào)變乘積以及該些互調(diào)變乘積的諧頻。仍參閱圖2，該第二多頻阻抗控制器170包括可變帶阻(陷波)濾波器陣列172及可變帶通(通波)濾波器陣列174。該陷波濾波器陣列172由多個陷波濾波器所組成，每個陷波濾波器可阻擋窄頻帶，且針對各個目的頻率提供一個陷波濾波器。每個陷波濾波器所表現(xiàn)出的阻抗是可變的，以針對各個目的頻率提供全面的阻抗控制。目的頻率包括偏壓頻率fb、源頻率fs、頻率fs與fb的諧頻及頻率fs與fb的互調(diào)變乘積。該帶通濾波器陣列174是由多個帶通濾波器所組成，每個帶通濾波器可供窄頻帶通過(對該窄頻帶呈現(xiàn)低阻抗)，且針對各個目的頻率提供帶通濾波器。每個陷波濾波器所表現(xiàn)出的阻抗是可變的，以針對各個目的頻率提供全面的阻抗控制。目的頻率包括偏壓頻率fb、源頻率fs、頻率fs與fb的諧頻以及頻率fs與fb的互調(diào)變乘積。圖3繪示具有陷波濾波器陣列152及帶通濾波器陣列154的實施例的靶材多頻控制器。該陷波濾波器陣列152包括一組陷波濾波器，該組陷波濾波器由m個獨立的陷波濾波器156-1至156-m串聯(lián)而成，其中m為整數(shù)。每個獨立的陷波濾波器156由電容C的可 變電容器158與電感L的電感器160所組成，且所述個別陷波濾波器具有諧振頻率fr=l/[2 π (LC) 1/2]。每個陷波濾波器156的電抗L和C是不同的且經(jīng)選擇，使得特定陷波濾波器的諧振頻率fr對應(yīng)于該些目的頻率之一，且每個陷波濾波器156具有不同的諧振頻率。每個陷波濾波器156的諧振頻率是該陷波濾波器156所阻擋的窄頻帶的中心點。圖3的帶通濾波器陣列154包括一組帶通濾波器，該組帶通濾波器由η個獨立的帶通濾波器162-1至162-η并聯(lián)而成，其中η為整數(shù)。每個獨立的帶通濾波器162由電容C的可變電容器164與電感L的電感器166所組成，且該帶通濾波器162具有諧振頻率fr=l/ [2 Ji (LC) 1/2]。任選地，每個帶通濾波器162可額外包括串聯(lián)轉(zhuǎn)換器(series switch) 163,以容許每當(dāng)需要時即可使該帶通濾波器停止運作。每個帶通濾波器162的電抗L和C是不同的且經(jīng)選擇，使得該諧振頻率fr對應(yīng)于該些目的頻率之一，且每個帶通濾波器162具有不同諧振頻率。每個帶通濾波器162的諧振頻率是該帶通濾波器162容許的或可通過的窄頻帶的中心點。在圖3的實施例中，該帶通濾波器陣列154中具有η個帶通濾波器162，以及該陷波濾波器陣列152中具有m個陷波濾波器。如圖4所示，可采類似方式來實施用于第二多頻阻抗控制器170的陷波濾波器陣列172及帶通濾波器陣列174。陷波濾波器陣列172包括一組陷波濾波器，該組陷波濾波器由m個獨立的陷波濾波器176-1至176-m串聯(lián)而成，其中m為整數(shù)。每個獨立的陷波濾波器176由電容C的可變電容器178與電感L的電感器180所組成，且所述個別陷波濾波器具有諧振頻率fr=l/[2Ji (LC) 1/2]。每個陷波濾波器176的電抗L和C是不同的且經(jīng)選擇，使得特定陷波濾波器的諧振頻率fr對應(yīng)于該些目的頻率之一，且每個陷波濾波器176具有不同的諧振頻率。每個陷波濾波器176的諧振頻率是該陷波濾波器176所阻擋的窄頻帶的中心點。圖4的帶通濾波器陣列174包括一組帶通濾波器，該組帶通濾波器由η個獨立的帶通濾波器182-1至182-η并聯(lián)而成，其中η為整數(shù)。每個獨立的帶通濾波器182由電容C的可變電容器184與電感L的電感器186所組成，該帶通濾波器182具有諧振頻率fr=l/[2 π (LC) 1/2]。任選地，每個帶通濾波器182可額外包括串聯(lián)轉(zhuǎn)換器183，以容許每當(dāng)需要時即可使該帶通濾波器停止運作。每個帶通濾波器182的電容C的電抗與電感L的電抗是不同的且經(jīng)選擇，使得該諧振頻率fr對應(yīng)于該些目的頻率之一，且每個帶通濾波器182具有不同諧振頻率。每個帶通濾波器182的諧振頻率是該帶通濾波器182容許的或可通過的窄頻帶的中心點。在圖4的實施例中，該帶通濾波器陣列174中具有η個帶通濾波器182，以及該陷波濾波器陣列172中具有m個陷波濾波器176。利用工藝控制器101可精確控制所選定的頻率通過各別多頻阻抗控制器的RF接地返回路徑，而獨立地管理該第一多頻阻抗控制器150的每個可變電容器158、164以及該第二多頻阻抗控制器170的每個可變電容器178、184?，F(xiàn)參閱圖5，該第一(靶材)多頻阻抗控制器150的帶通濾波器陣列154中η個帶通濾波器162-1至162-11的諧振頻率為該源功率頻率fs與偏壓功率頻率fb的諧頻(harmonics)及互調(diào)變乘積(intermodulation products),該諧振頻率可包括下列頻率2fs、3fs、fb、2fb、3fb、fs+fs,2(fs+fb)、3 (fs+fb)、fs-fb,2(fs-fb)、3 (fs-fb)。在此例子·中，n=ll。該第一多頻阻抗控制器的陷波濾波器陣列152中m個陷波濾波器156_1至156-12的諧振頻率也是該源功率頻率fs與偏壓功率頻率fb的諧頻及互調(diào)變乘積,該諧振頻率可包括下列頻率fs、2fs、3fs、fb、2fb、3fb、fs+fb,2(fs+fb)、3 (fs+fb)、fs-fb,2(fs-fb)、3 (fs-fb)。在此例子中，m=12。具有諧振頻率fs的陷波濾波器156-1阻擋了該源功率產(chǎn)生器144的基頻(fundamental frequency),以避免該源功率產(chǎn)生器144通過該阻抗控制器150而短路。仍參閱圖5，該第二(偏壓)多頻阻抗控制器170的帶通濾波器陣列174中η個帶通濾波器182-1至182-11的諧振頻率為該源功率頻率fs與偏壓功率頻率fb的諧頻及互調(diào)變乘積，該諧振頻率可包括下列頻率2fs、3fs、fs、2fb、3fb、fs+fb、2(fs+fb)、3(fs+fb)、fs-fb、2(4-4)、3^-4)，在此例中11=11。該第二(偏壓)多頻阻抗控制器170的陷波濾波器陣列172中m個陷波濾波器176-1至176-12的諧振頻率亦為該源功率頻率fs與偏壓功率頻率fb的諧頻及互調(diào)變乘積，該諧振頻率可包括下列頻率fb、2fs、3fs、fs、2fb、3fb、fs+fb、2 (fs+fb)、
3(fs+fb)、fs-fb、2 (fs-fb)、3 (fs-fb)。在此例子中，m=12。該具有諧振頻率fb的陷波濾波器176-1阻擋了該偏壓功率產(chǎn)生器120的基頻，以避免該偏壓功率產(chǎn)生器120通過該阻抗控制器150而短路。如上述，每個帶通濾波器(162、182)可包括任選的轉(zhuǎn)換器(各為163、183)，以當(dāng)該帶通濾波器的諧振頻率被陷波濾波器阻擋時，可使該帶通濾波器停止運作。例如，圖3的每個帶通濾波器162可包括串聯(lián)轉(zhuǎn)換器163，并且圖4的每個帶通濾波器182可包括串聯(lián)轉(zhuǎn)換器183。然而，若根據(jù)先前的知識以透過各別控制器來阻擋某些頻率以及容許某些頻率通過來實施該些多頻阻抗控制器150、170時，則在特定控制器中，將針對每個欲利用控制器阻擋的頻率設(shè)置一個陷波濾波器，但在該控制器中不會針對所阻擋的頻率設(shè)置帶通濾波器。在這種實施方式中，在個別控制器內(nèi)，該些陷波濾波器將只能調(diào)整成該些欲阻擋的頻率，同時該些帶通濾波器將只能調(diào)整成該些容許通過的頻率，在一個實施例中，這兩組頻率是互相排擠的(mutually exclusive)。這種實施方式可免除對帶通濾波器的串聯(lián)轉(zhuǎn)換器163、183的需求。圖6繪示圖I至圖3的反應(yīng)器的操作方法。該方法中，來自晶圓的偏壓功率電流如圖7所示般地分配給朝向靶材的中央路徑I。以及朝向側(cè)壁的邊緣路徑Is。來自靶材的源功率電流也如圖8所示分配給朝向晶圓的中央路徑i。以及朝向側(cè)壁的邊緣路徑is。因此，對于來自靶材且頻率為源功率頻率fs的RF源功率而言，該方法包括建立經(jīng)由該偏壓阻抗控制器170而通過晶圓的中央RF接地返回路徑(center RF ground return path)以及建立通過側(cè)壁的邊緣RF返回路徑(edge RF ground return path),見圖6的框200。對于來自晶圓基座且頻率為fb的RF偏壓功率而言，該方法包括建立經(jīng)由該靶材阻抗控制器150而通過靶材的中央RF接地返回路徑以及建立通過側(cè)壁的邊緣RF接地返回路徑(圖6的框210)。在該方法的一個方面中，通過相對于源功率頻率4通過該側(cè)壁的接地阻抗而言，降低在頻率fs通過該偏壓多頻阻抗控制器170的接地阻抗，以提高晶圓中心上方的離子密度，同時降低晶圓邊緣上方的離子密度(見圖6的框215)。這樣會提高呈現(xiàn)如圖9中實線所繪示的中央高離子密度分布的傾向?？赏ㄟ^將該帶通濾波器182-3的諧振頻率調(diào)整成更接近該源頻率fs來執(zhí)行此步驟。在另一個方面中，借著相對于頻率fs通過該側(cè)壁的接地阻抗而言，提高在頻率fs通過該偏壓多頻阻抗控制器170的接地阻抗，以降低晶圓中心上方的離子密度，同時提高晶圓邊緣上方的離子密度(見圖6的框220)。這樣會提高呈現(xiàn)如圖9中虛線所繪示的中央 低、邊緣高離子密度分布的傾向?？赏ㄟ^將該帶通濾波器182-3的諧振頻率調(diào)整成更偏離該源頻率fs來執(zhí)行此步驟。在進(jìn)一步的方面中，借著相對于頻率fb通過該側(cè)壁的接地阻抗而言，降低偏壓功率頻率fb通過該靶材多頻阻抗控制器150的接地阻抗，以提高晶圓中心上方的離子能量，同時降低晶圓邊緣上方的離子能量(見圖6的框225)。這樣會增加呈現(xiàn)如圖10中實線所繪示中央高離子能量分布的傾向?？赏ㄟ^將該帶通濾波器162-3的諧振頻率調(diào)整成更接近該偏壓頻率fb來執(zhí)行此步驟。在又進(jìn)一步的方面中，借著相對于頻率fb通過該側(cè)壁的接地阻抗而言，提高頻率fb通過該靶材多頻阻抗控制器150的接地阻抗，以降低晶圓中心上方的離子能量，同時提高晶圓邊緣上方的離子能量(見圖6的框230)。這樣會增加呈現(xiàn)如圖10中虛線所繪示中央低邊緣高的離子能量分布的傾向?？赏ㄟ^將該帶通濾波器162-3的諧振頻率調(diào)整成更偏離該偏壓頻率fb來執(zhí)行此步驟。圖11顯示一種壓制在所選的晶圓表面或靶材表面處的諧頻和/或互調(diào)變乘積或互調(diào)變乘積的諧頻的方法?？蓧褐撇煌砻嫣幍牟煌l率。例如在一個應(yīng)用中可執(zhí)行此方法，以使具相同設(shè)計的反應(yīng)器之間的腔體一致性(chamber matching)最佳化。見圖11的框300，為了壓制在晶圓表面處與某一諧頻或互調(diào)變乘積對應(yīng)的特定頻率分量(frequencycomponent),處于該頻率的等離子體電流分量被轉(zhuǎn)移至除晶圓表面以外的表面處,例如被轉(zhuǎn)移至該側(cè)壁或頂壁或靶材。提高在該特定頻率通過該基座多頻阻抗控制器170的接地阻抗，以使非所欲的頻率分量從晶圓轉(zhuǎn)移到頂壁處(見圖11的框305)。此步驟可通過使該帶通濾波器陣列174中最接近該頻率的一個帶通濾波器(若有的話)解諧或停止運作(見步驟310)而實現(xiàn)。此外，可將陷波濾波器陣列172中對應(yīng)的陷波濾波器調(diào)整成更接近該特定頻率(見步驟315)。任選地或另外，通過將該非所欲的頻率分量轉(zhuǎn)移至靶材140而拉離晶圓表面?？赏ㄟ^降低該特定頻率通過該靶材多頻阻抗控制器150的接地阻抗而達(dá)成此步驟，以引導(dǎo)該非所欲的接地分量通過該靶材140并離開晶圓(見框320)?？赏ㄟ^調(diào)整所述帶通濾波器156中具有與該非所欲的分量頻率相近的對應(yīng)諧振頻率的帶通濾波器來實現(xiàn)此后一步驟(見框325)。為了壓制該靶材表面上對應(yīng)于某一諧頻或互調(diào)變乘積的特定頻率分量(見框330)，提高在該特定頻率通過該靶材多頻阻抗控制器150的接地阻抗(見框335)?？赏ㄟ^使該帶通濾波器陣列154中最接近該頻率的一個帶通濾波器解諧或解除連接(見框340)而實現(xiàn)此步驟。此外，可將該陷波濾波器陣列152中的該對應(yīng)的陷波濾波器調(diào)整成更接近該特定頻率(見框345)。任選地以及另外，降低在該同一頻率通過該基座多頻阻抗控制器170的接地阻抗，以從該靶材轉(zhuǎn)移出該些接地分量(見框350)?？赏ㄟ^將該帶通濾波器陣列174中的一個帶通濾波器調(diào)整至該特定頻率(見框355)來實現(xiàn)此后一步驟?？蓪嵤┥鲜霾襟E中的一些步驟來增進(jìn)該晶圓表面或該靶材表面任表面上所期望的頻率分量。該等離子體電流頻率分量可選擇能增進(jìn)或提升該等離子體的特定行為(例如濺射、沉積或蝕刻)的頻率。例如，可為了這類目的而將所選定的等離子體電流頻率分量引導(dǎo)或轉(zhuǎn)移至該靶材?？赏ㄟ^執(zhí)行框325來實現(xiàn)此引導(dǎo)或轉(zhuǎn)移動作，在該框325中，將選定的 等離子體電流頻率分量轉(zhuǎn)移至靶材140?？赏ㄟ^額外執(zhí)行框315以將該選定的頻率分量驅(qū)尚晶圓表面而更完整地完成該轉(zhuǎn)移。為了相同或其它目的，例如為了提高晶圓表面處的蝕刻速率、沉積速率或濺射速率，可將另一個選定的等離子體電流頻率分量轉(zhuǎn)移至晶圓表面。可通過執(zhí)行框355來實現(xiàn)此轉(zhuǎn)移，在該框355中，選定的等離子體電流頻率分量被轉(zhuǎn)移至晶圓表面?？赏ㄟ^額外執(zhí)行框345的步驟將該選定的頻率分量驅(qū)離靶材表面而更完全地完成該轉(zhuǎn)移。作為一個實例，該選定的頻率分量可能是促進(jìn)特定等離子體作用(例如濺射)的頻率，該頻率可為基頻、諧頻或互調(diào)變乘積。若欲濺射晶圓但不濺射靶材，則可通過提高在該頻率通過該靶材阻抗控制器150的阻抗，同時降低在同一頻率通過該偏壓阻抗控制器170的阻抗，而使該頻率分量從靶材轉(zhuǎn)移至晶圓。反之，若欲濺射靶材但不濺射晶圓，則通過降低在該頻率通過該靶材阻抗控制器150的阻抗，同時提高在同一頻率通過該偏壓阻抗控制器170的阻抗，而使該頻率分量從晶圓轉(zhuǎn)移至靶材?？墒褂锰囟ㄒ唤M的多個頻率分量來得到期望的等離子體效果。在這種情況下，可使用如上述般同時運作的多個陷波和/或帶通濾波器依照上述方式來控制該多個頻率分量。可在不具濺射靶材的等離子體反應(yīng)器中實施該些上述特征，例如可在適用于除物理氣相沉積以外的工藝的等離子體反應(yīng)器中實施。在此種反應(yīng)器中，例如可缺少圖I的靶材140及直流(DC)源142，并且該射頻(RF)源功率產(chǎn)生器144及匹配器146可連接至頂壁104。在此情況下，頂壁104的作用如同采用電極形式的等離子體源功率施加器，用以將等離子體源功率電容耦合至該腔室100中。在替代的實施例中，該源功率產(chǎn)生器144及匹配器146可例如耦接至位于頂壁處的另一個RF源功率施加器，例如耦接至線圈天線。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施例中，通過采用可變電容器且利用馬達(dá)(例如，步進(jìn)馬達(dá))對該可變電容器進(jìn)行設(shè)定，以達(dá)到調(diào)諧該基座上的晶圓對該靶材的電容耦合或電感耦合作用。該可變電容器調(diào)整該基板阻抗，從而調(diào)整建立在基板上的偏壓量。上述內(nèi)容已示出了可通過阻抗控制器170中的可變電容器178和/或184來調(diào)整該阻抗控制器170的阻抗。期望能將用于處理類似產(chǎn)品或基板的具有特定共同設(shè)計的反應(yīng)腔室設(shè)定成具有相同或接近相同的操作條件。可通過使操作器或處理器或兩者的結(jié)合能提供具有相同或接近相同設(shè)定的控制器來實現(xiàn)此項期望。這些設(shè)定可包括用于功率源的操作設(shè)定及其它諸如此類的設(shè)定。在處理腔室的一個實施例中，阻抗控制器內(nèi)的共通阻抗設(shè)定是可使至少兩個處理腔室達(dá)到相同或接近相同的操作條件的共通設(shè)定。在進(jìn)一步實施例中，該阻抗設(shè)定涉及該基座與接地之間的可變阻抗的阻抗設(shè)定。在又一個進(jìn)一步實施例中，可使用可變電容器，該可變電容器可經(jīng)操作而具有數(shù)種電容量或電容量范圍中的其中一種電容量，而可通過該可變電容器使該阻抗是可改變的。此類可變電容器為已知電容器，并且可例如自美國加州圣荷西市的Comet NorthAmerica公司取得。即便所述處理腔室具有相同設(shè)計，但每個腔室之間可能有變異，因此可改變個別參數(shù)以達(dá)到相同或接近相同的處理結(jié)果。可為腔室提供能達(dá)成期望結(jié)果的特定(共通)工藝方法。該腔室的控制器可調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)工藝方法中的至少一個參數(shù)，以針對已知的變異進(jìn)行所需的設(shè)定調(diào)整，以達(dá)到期望的結(jié)果。 在一個實施例中，可使腔室中的該可變電容器的設(shè)定相較于標(biāo)準(zhǔn)方法而言具有變化(variation)，以實現(xiàn)期望的阻抗調(diào)整，以獲得與所期望的工藝結(jié)果相關(guān)的最佳離子能量或密度分布。在進(jìn)一步實施例中，可將所期望的電容量或電容設(shè)定編寫在該腔室的控制器中。該可變電容器可設(shè)定至特定位置以獲得期望的電容量。根據(jù)期望的設(shè)定值，處理器可控制馬達(dá)(例如，步進(jìn)馬達(dá))對該可變電容器進(jìn)行期望的設(shè)定?？衫迷撛O(shè)定點處的電壓或電流值來決定該可變電容器的期望設(shè)定值。該處理器經(jīng)編程以改變該電容器的電容量直到達(dá)到該電壓或電流值為止。在該情況下，該可變電容器與電壓或電流傳感器聯(lián)結(jié)，且該電壓或電流傳感器向該處理器提供反饋并持續(xù)調(diào)整該可變電容器的電容量，直到所測得的電壓或電流達(dá)到期望值為止。上述方式容許針對例如特定工藝方法(該特定工藝方法將根據(jù)每個腔室之間的變異進(jìn)行調(diào)整)所期望的共通結(jié)果來設(shè)定該可變電容器，同時仍可達(dá)到想要的結(jié)果。亦容許腔室設(shè)有選項單驅(qū)動的自動控制器，其中該些類似的腔室經(jīng)編程且受控制，以當(dāng)選定某個選項時可處理及傳送相同或接近相同的結(jié)果(products)，而無需手動調(diào)整參數(shù)設(shè)定。在一個實施例中，可執(zhí)行校準(zhǔn)步驟以判斷必需將設(shè)定值(例如，可變電容器的設(shè)定)調(diào)整至何種程度來實現(xiàn)預(yù)定結(jié)果。一旦完成校準(zhǔn)，可對工藝控制器進(jìn)行編程以將該可變電容器設(shè)置在所需位置。在進(jìn)一步實施例中，該可變電容器的位置可與所施加的電流或電壓相關(guān)聯(lián)以達(dá)到最佳設(shè)定。傳感器與處理器合作使該可變電容器設(shè)置在與所期望的電壓或電流值對應(yīng)的位置中。上述內(nèi)容實現(xiàn)了根據(jù)所期望與預(yù)定的結(jié)果且考慮每個腔室間的變異來調(diào)諧該腔室阻抗的任務(wù)?，F(xiàn)將回到圖12來說明使用可變電容器的本發(fā)明的一個或多個方面。圖12顯示根據(jù)本發(fā)明一個方面的具有反饋電路的可變電容器調(diào)諧電路。此電路可用于各種RF物理氣相沉積型的腔室中。例如，該可變電容器10可用于圖1、2及4的盒170中。因此了解到也可包括已知可用于改善工藝處理的其它部件。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如圖12所示，可包括由馬達(dá)控制的可變電容器10。該電路容許金屬或非金屬層沉積在晶圓/基板上。如以下將描述地，該可變電容調(diào)整電路能自動指定設(shè)定值。該設(shè)定值可為電流、電壓或該可變電容器的全部電容量的百分比值。該設(shè)定值可依據(jù)期望的工藝處理而決定。
參閱圖12，本發(fā)明的可調(diào)性調(diào)諧器電容電路I可包括可變電容器10、可接地的輸出16、任選的傳感器電路18、任選的電感器(inductor) 20、界面22、處理器24、馬達(dá)控制器26及馬達(dá)28。該電路具有連接至該基座的連結(jié)點27。該任選的電感器20可為可變電感器。該馬達(dá)28優(yōu)選為步進(jìn)馬達(dá)，該步進(jìn)馬達(dá)以能夠改變該可變電容器10的電容量的方式附接至該可變電容器10。傳感器18可例如設(shè)置在該電路中以感測通過電容器的電流?？赏ㄟ^電感器20提供通過該可變電容器10的電流，并且該電流可行經(jīng)傳感器18。電感器20是任選的?？稍O(shè)置該電感器以創(chuàng)造出本發(fā)明的具有某些帶通特性的調(diào)諧器電路。傳感器18也是任選的，并且若使用時，傳感器18可設(shè)置在該電路中的點27、12或14處。該可變電容器可設(shè)置于該外殼29中。該外殼可經(jīng)由任選的接地接線31而接地。該可變電容器10的輸出16可通過接線32而連接至該外殼29，從而使該輸出16與該外殼具有相同電位。當(dāng)該外殼接地且該接線32存在時，則該輸出16也具有接地電位。根據(jù)本發(fā)明的各種方面，應(yīng)可考慮圖12的電路I中可提供其它的部件。該傳感器電路18是任選的，且該傳感器電路18可包括傳感器以測定該可變電容器10的輸出。所述傳感器可為電壓傳感器或電流傳感器?，F(xiàn)將討論使用這些傳感器提供反饋，以控制該馬達(dá)以及控制該可變電容器10的操作設(shè)定值。若包括傳感器電路18，該傳感器電路18可向界面22提供反饋信號。該界面22將該反饋信號提供給處理器24。處理器24可能是專用的電子電路，或該處理器24也可是微處理器或微控制器電路。該界面22是任選的。界面22可提供手動界面以設(shè)定該可變電容器的位置。界面22也可提供能反應(yīng)出該可變電容器的電容設(shè)定的信號。界面22可連接該馬達(dá)以提供可移動的尺標(biāo)(movable scale)，該可移動的尺標(biāo)提供該可變電容器的實際設(shè)定的目測指標(biāo)。該處理器24根據(jù)該模式控制信號及該傳感器的輸出來控制該馬達(dá)控制器26，而該馬達(dá)控制器26則控制著馬達(dá)28。該馬達(dá)控制器26使該馬達(dá)28 (優(yōu)選為步進(jìn)馬達(dá))步進(jìn)通過該馬達(dá)28的多個位置，以改變該可變電容器10的電容量，而該可變電容器10的電容量是該模式控制信號及該些傳感器的輸出的函數(shù)。因此，該可變電容器可設(shè)定在一定電容量范圍中，例如至少設(shè)為第一電容量與第二電容量，該第一與第二電容量為不相同的電容量。該可變電容器落在一定電容量范圍中的每個電容量對應(yīng)于該可變電容器的狀態(tài)。該可變電容器的狀態(tài)對應(yīng)于某一頻率的阻抗值。在一個實施例中，可變電容器設(shè)定為第一狀態(tài)以達(dá)到第一頻率的阻抗。在一個實施例中，可變電容器10的狀態(tài)可定義為該界面22的位置，或定義為該馬達(dá)28的位置，或定義為該傳感器18所測得的電流或電壓，或是任何可定義該可變電容器的狀態(tài)的其它現(xiàn)象。在進(jìn)一步實施例中，可針對于腔室中執(zhí)行工藝以實現(xiàn)所欲結(jié)果的工藝方法，將該可變電容器的狀態(tài)編碼在工藝控制器中。可針對與期望結(jié)果相關(guān)的每個腔室之間的變異來調(diào)整該可變電容器的狀態(tài)。因此，當(dāng)工藝控制器經(jīng)啟動以于腔室中執(zhí)行預(yù)定工藝時，可例如從儲存有工藝方法的內(nèi)存中提取出該可變電容器的期望狀態(tài)，并且指示該處理器24通過例如馬達(dá)控制器26經(jīng)由馬達(dá)控制器28將該可變電容器10設(shè)定于該期望位置。應(yīng)了解，期望的位置可能取決于諸如電流或電壓等的可變因子。在該腔室的工藝期間，該電流可能改變。該處理器24能使該可變電容器順應(yīng)工藝期間的電壓或電流變化，或能使該可變電容器根據(jù)預(yù)定的控制指令進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)電流或電壓的變化。
在進(jìn)一步實施例中，該可變電容器的狀態(tài)與該腔室內(nèi)的工藝階段有關(guān)。工藝控制器可例如根據(jù)該工藝的階段提供指令，以改變該可變電容器的狀態(tài)而成為新的狀態(tài)。圖13顯示根據(jù)本發(fā)明的一個方面的傳感器電路18的實施例。在此實施例中，該傳感器電路18包括電流傳感器60、電壓傳感器62以及轉(zhuǎn)換器64。該轉(zhuǎn)換器64從該可變電容器10直接或間接接收輸入。傳送至該轉(zhuǎn)換器64的輸入也提供給該輸出16。根據(jù)控制輸入70上的信號值，轉(zhuǎn)換器64選擇性地將轉(zhuǎn)換器64輸入處所接收到的功率提供至轉(zhuǎn)換器64的多個輸出中的一個輸出上。如圖12所示，該處理器24遵照該模式控制輸入信號提供該控制輸入70。該處理器24根據(jù)圖12中線30的輸入來決定所期望的設(shè)定值為何以及決定如何控制該轉(zhuǎn)換器64。若期望恒定的電壓，該設(shè)定值可為電壓值。當(dāng)該模式控制輸入指定電壓控制模式時，該處理器24使該轉(zhuǎn)換器64將該電壓傳感器60連接至該可變電容器10的輸出，并且該處理器24依據(jù)該電壓傳感器60的輸出來控制該馬達(dá)控制器26，以使該可變電容 器10的輸出維持恒定電壓。當(dāng)該模式控制輸入信號指定電流控制模式時，該處理器24使該轉(zhuǎn)換器64將該電流傳感器62連接至該可變電容器10的輸出，并且遵照該電流傳感器62的輸出來控制該馬達(dá)控制器26，以使該可變電容器10的輸出維持恒定電流。當(dāng)該模式控制輸入信號指定設(shè)定值模式時，該處理器24依據(jù)該模式控制輸入信號所指定的設(shè)定值來控制該馬達(dá)控制器，以使該馬達(dá)遵照所指定的設(shè)定值來改變該可變電容器的電容量。該處理器24也可為專用接口電路。如剛剛描述過的，該接口電路或處理器24的主要用途是根據(jù)該模式控制輸入、該電壓傳感器輸出及該電流傳感器輸出來控制該馬達(dá)控制器。若該模式控制輸入指定設(shè)定值時，該馬達(dá)控制器26經(jīng)控制以產(chǎn)生該輸入所指定的電容量。若該模式控制輸入指定電壓模式時，該馬達(dá)控制器26則根據(jù)該電壓傳感器62的輸出來控制該馬達(dá)28，以使電容器10維持恒定電壓。若該模式控制輸入指定電流模式，該馬達(dá)控制器26則控制該馬達(dá)28以使電容器10維持恒定電流。如先前所述，圖13的控制電路是任選的。若只想要一個可選擇的設(shè)定值，則處理器24可接收所期望的設(shè)定值并且通過馬達(dá)控制器26控制馬達(dá)28以達(dá)到該期望的設(shè)定值?？梢罁?jù)希望的處理來選擇此設(shè)定值。若想要恒定的電壓設(shè)定值，也可提供電壓傳感器。若想要恒定的電流設(shè)定值，則提供電流傳感器。根據(jù)本發(fā)明的不同方面可使用任何種類的已知電壓傳感器。同樣地，根據(jù)本發(fā)明的不同方面可使用任何種類的已知電流傳感器。電壓傳感器及電流傳感器皆為該領(lǐng)域中公知的。圖14繪示通過馬達(dá)控制器26使馬達(dá)28步進(jìn)通過不同位置時，該可變電容器10的電壓輸出V及電流輸出I。可看出，根據(jù)本發(fā)明不同方面，通過馬達(dá)28與馬達(dá)控制器26可適當(dāng)且精確地控制該可變電容器10。圖15至圖17繪示在物理氣相沉積工藝中使用根據(jù)本發(fā)明不同方面的具反饋的可變電容調(diào)諧器在50個晶圓上的處理結(jié)果。Rs為片電阻(sheet resistance), Rs是本領(lǐng)域中公知的術(shù)語。片電阻是經(jīng)面積標(biāo)準(zhǔn)化后的電阻，因此片電阻僅取決于材料電阻率與厚度。圖15繪示50個晶圓上的片電阻值(Rs)。此圖顯示使用本發(fā)明的可變電容調(diào)諧器時，可接受的片電阻(Rs)變化。圖16繪示在物理氣相沉積工藝中使用本發(fā)明的可變電容調(diào)諧器電路于五十個晶圓上所取得的厚度變化。再一次地，圖16顯示使用本發(fā)明的可變調(diào)諧器電路時可接受的晶圓厚度變化。圖17繪示在物理沉積工藝中使用本發(fā)明的可變電容調(diào)諧器電路于五十個晶圓上所取得的電阻率變化。再一次地，圖16顯示使用本發(fā)明的可變調(diào)諧器電路時可接受的晶圓電阻率變化。也提出一種可在支撐于基座上的晶圓上提供諸如物理氣相沉積或蝕刻的等離子體處理的新穎方法。該方法包括于該基座上支撐晶圓，以及依據(jù)該可變電容器的電容量以一定頻率范圍供應(yīng)功率給該基座。
輸出信號向電路指定操作設(shè)定值，該電路指定用于該可變電容器的電容量。該方法也可包括通過傳感器感測電壓或電流且將該傳感器的輸出值反饋至反饋電路，該反饋電路控制該馬達(dá)控制器而將該可變電容器置于期望位置。如上所示，該傳感器可為電壓傳感器，以及該反饋電路可監(jiān)視該可變電容器的該 輸出處的電壓并且控制該馬達(dá)控制器以使該可變電容器的該輸出處的電壓保持恒定值。該傳感器也可為電流傳感器，以及該反饋電路可監(jiān)視該可變電容器的該輸出處的電流并且控制該馬達(dá)控制器以使該可變電容器的該輸出處的電流保持恒定值。
雖然上述內(nèi)容涉及本發(fā)明的多個實施例，但在不偏離本發(fā)明基本范圍下，可做出本發(fā)明的其它與進(jìn)一步實施例，并且本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求書來確定。
權(quán)利要求
1.一種物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，包括 腔室，所述腔室包括側(cè)壁及頂壁，所述側(cè)壁連接至RF接地； 工件支撐件， 所述工件支撐件位于所述腔室內(nèi)且具有面向所述頂壁的支撐表面及位于所述支撐表面下方的偏壓電極； 濺射靶材，位于所述頂壁處； 第一頻率的RF源功率供應(yīng)器及第二頻率的RF偏壓功率供應(yīng)器，所述第一頻率的RF源功率供應(yīng)器耦接至所述濺射靶材且所述第二頻率的RF偏壓功率供應(yīng)器耦接至所述偏壓電極； 多頻阻抗控制器，所述多頻阻抗控制器提供具第一組頻率的至少第一可調(diào)阻抗，所述多頻阻抗控制器包括可變電容器并且能通過馬達(dá)使所述可變電容器處于兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)，所述可變電容器的所述至少兩種狀態(tài)具有不同電容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電感元件，所述電感元件與所述可變電容器串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括處理器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電流傳感器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電壓傳感器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述可變電容器的狀態(tài)與工藝控制器中的工藝方法相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，進(jìn)一步包括用于所述可變電容器的外殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器，其中所述工藝方法是針對每個腔室之間的變異而調(diào)整的共通工藝方法。
9.一種等離子體反應(yīng)器，包括 腔室，所述腔室包括側(cè)壁及頂壁，所述側(cè)壁連接至RF接地，所述腔室承受用于材料沉積的等尚子體； 工件支撐件，所述工件支撐件位于所述腔室內(nèi)且具有面向所述頂壁的支撐表面及位于所述支撐表面下方的偏壓電極； 源功率施加器，位于所述頂壁處； 第一頻率的RF源功率供應(yīng)器及第二頻率的RF偏壓功率供應(yīng)器，所述第一頻率的RF源功率供應(yīng)器耦接至所述源功率施加器，且所述第二頻率RF偏壓功率供應(yīng)器耦接至所述偏壓電極； 多頻阻抗控制器，所述多頻阻抗控制器提供具第一組頻率的至少第一可調(diào)阻抗，所述多頻阻抗控制器包括可變電容器并且能通過馬達(dá)使所述可變電容器處于兩種狀態(tài)中的至少一種狀態(tài)，所述可變電容器的所述至少兩種狀態(tài)具有不同電容量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電感元件，所述電感元件與所述可變電容器串聯(lián)連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括處理器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電流傳感器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述多頻阻抗控制器進(jìn)一步包括電壓傳感器，以控制所述可變電容器的所述馬達(dá)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述可變電容器的狀態(tài)與工藝控制器中的工藝方法相關(guān)聯(lián)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體腔室，其中所述工藝方法是針對每個腔室之間的變異而調(diào)整的共同工藝方法。
全文摘要
本申請?zhí)峁┯靡栽诨蔚木A上執(zhí)行等離子體處理的設(shè)備及方法。該設(shè)備可包括基座、可變電容器、馬達(dá)、馬達(dá)控制器以及來自該可變電容器的輸出，該基座上可支撐晶圓，該可變電容器具有可變的電容量，該馬達(dá)附接至該可變電容器并可改變該可變電容器的電容量，該馬達(dá)控制器連接至該馬達(dá)以使該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并且來自該可變電容器的輸出連接至該基座。該可變電容器的期望狀態(tài)與工藝控制器中的工藝方法相關(guān)。當(dāng)執(zhí)行該工藝方法時，該可變電容器處于該期望狀態(tài)。
文檔編號C23C14/34GK102869808SQ201180022140
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者穆罕默德·M·拉希德, 羅納德·D·迪多爾, 邁克爾·S·考克斯, 基思·A·米勒, 唐尼·揚, 約翰·C·福斯特, 阿道夫·M·艾倫, 拉拉·哈夫雷查克 申請人:應(yīng)用材料公司