專利名稱：多頻電容耦合等離子體刻蝕腔的制作方法
多頻電容耦合等離子體刻蝕腔根據(jù)35U. S. C. sctn. 119 (e)，本申請主張享有申請?zhí)枮?1/166，994，申請日為 2009年4月6日的美國臨時專利申請的利益，合并該申請的全部公開內(nèi)容于此作為參考。
背景技術(shù)：
等離子體處理的發(fā)展促進(jìn)了半導(dǎo)體工業(yè)的成長。等離子體處理可能涉及不同的等離子體產(chǎn)生技術(shù)，例如電感耦合等離子體處理系統(tǒng)、電容耦合等離子體處理系統(tǒng)、微波產(chǎn)生等離子體處理系統(tǒng)和類似系統(tǒng)。在涉及材料的刻蝕和/或淀積的工藝中，制造商經(jīng)常使用電容耦合等離子體處理系統(tǒng)以制造半導(dǎo)體裝置。用新的先進(jìn)材料、不同材料的復(fù)雜堆疊、更薄的層、更小的特征尺寸和更小公差組裝的下一代半導(dǎo)體裝置可能要求等離子體處理系統(tǒng)對于等離子體處理參數(shù)有更精確的控制和更寬的操作窗。因此，對于襯底等離子體處理的重要考慮涉及到電容耦合等離子體處理系統(tǒng)控制復(fù)數(shù)個等離子體相關(guān)處理參數(shù)的處理能力?？刂频入x子體相關(guān)處理參數(shù)的慣用方法可以包括使用無源RF耦合電路、射頻(RF)發(fā)生器或直流電源。圖IA示出了在等離子體刻蝕工藝中現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理系統(tǒng)100的簡化示意圖。等離子體處理系統(tǒng)100包括限制腔102、上電極104、下電極106和RF驅(qū)動器108。 限制腔102、上電極104和下電極106被設(shè)置為提供等離子體形成空間110。RF驅(qū)動器108 與下電極106電連接，而上電極104電接地。操作中，襯底112通過靜電力被維持在下電極106上。氣源(未示出)給等離子體形成空間110提供刻蝕氣體。RF驅(qū)動器108給下電極106提供驅(qū)動信號，因此在下電極 106和上電極104之間提供了電壓差。該電壓差在等離子體形成空間110中產(chǎn)生電磁場，其中等離子體形成空間110中的氣體被電離形成等離子體114。等離子體114刻蝕襯底112 的表面。圖IB示出了慣用刻蝕處理中等離子體處理系統(tǒng)底部的放大圖。如圖中所示，等離子體鞘116形成于等離子體114和襯底表面112之間。等離子體鞘116承受著等離子體114 電勢和下電極106電勢之間的電勢差。通過跨越等離子體鞘116的電勢差，來自等離子體 114的等離子118朝著襯底112的表面加速。等離子118對襯底112的撞擊致使襯底112 表面上的材料被刻蝕掉。在刻蝕工藝中，中性物質(zhì)流和來自等離子體的離子致使在襯底112 上將淀積聚合物層。通過這種方式，等離子體114可以被用于刻蝕和/或淀積材料到襯底 112上以制造電子設(shè)備。實際上，精確控制等離子體參數(shù)和刻蝕/淀積行為的需要要求等離子體處理系統(tǒng)比圖IA和圖IB中的等離子體處理系統(tǒng)100更復(fù)雜。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)200的簡化示意圖。如圖2所示，等離子體處理系統(tǒng)200包括上電極204、下電極206、接地上延伸環(huán)210、上絕緣體212、接地下延伸環(huán)214、下絕緣體216、RF匹配電路218、RF發(fā)生器220、RF匹配電路222和RF發(fā)生器224。圖2的等離子體處理系統(tǒng)200的基本設(shè)置與上述圖IA的等離子體處理系統(tǒng)100 相似，但不同的是上電極204接地被替換為通過RF匹配電路222連接到RF發(fā)生器224。以這種方式，上電極204的RF偏壓能被獨立地控制。另外，等離子體處理系統(tǒng)200包含接地上延伸環(huán)和接地下延伸環(huán)，以消耗(drain)來自等離子體邊界的RF電流。在等離子體處理系統(tǒng)200的例子中，通過下絕緣體216將下電極206與接地下延伸環(huán)214電絕緣。相似地， 通過上絕緣體212將上電極204與接地上延伸環(huán)210電絕緣。等離子體處理系統(tǒng)200可以是單頻、雙頻(DFC)或三頻RF電容放電系統(tǒng)。RF發(fā)生器2 提供的射頻的非限制性例子包括2、27和60MHz。在等離子體處理系統(tǒng)200中，襯底 208可以被配置在下電極206的上方進(jìn)行處理?？紤]到其中的情況，舉例來說，正在處理襯底208。在等離子體處理中，帶有接地路徑的RF發(fā)生器220提供低功率RF偏壓通過RF匹配電路218到下電極206。作為一個例子，RF匹配電路218可以被用于最大化至等離子體處理系統(tǒng)200的功率輸送。來自提供給下電極206的RF發(fā)生器220的驅(qū)動信號在下電極206和上電極204之間提供了電壓差。 該電壓差產(chǎn)生致使氣體被電離的電磁場，因此在上電極204和下電極206之間產(chǎn)生等離子體(為簡化示意圖沒有示出氣體和等離子體)。等離子體可以用于刻蝕和/或淀積材料到襯底208上以制造電子設(shè)備?？紤]到其中的情況，舉例來說，在刻蝕處理中制造商可能想要調(diào)整上電極204的電壓以對等離子體處理參數(shù)提供額外的控制。帶有接地路徑的RF發(fā)生器2M通過RF匹配電路222可以調(diào)節(jié)上電極204的電壓。在圖2例子中的RF發(fā)生器2 可以是高功率的?，F(xiàn)在將參考圖3描述另一種現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理系統(tǒng)。圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)300的簡化示意圖。如圖3中所示，等離子體處理系統(tǒng)300包括上電極204、下電極206、接地上延伸環(huán)210、上絕緣體212、接地下延伸環(huán)214、下絕緣體216、RF匹配電路218、RF發(fā)生器220、RF濾波器322和直流電源324。 在等離子體處理系統(tǒng)300中，襯底208可以被配置在下電極206之上進(jìn)行處理。圖3的等離子體處理系統(tǒng)300與上述圖2的多頻電容耦合等離子體處理系統(tǒng)200 相似，但與圖3例子中不同處在于，帶有接地路徑的直流電源3M通過RF濾波器322耦合到上電極204。RF濾波器322通常被用于提供不想要的諧振射頻能量的衰減，而不給直流電源324引入損失。不想要的諧振射頻能量在等離子體放電時產(chǎn)生并可以防止其通過RF 濾波器322返回到直流電源?？紤]到其中的情況，舉例來說，在等離子體處理中，制造商可能想要調(diào)整上電極 204的直流電勢以對等離子體處理參數(shù)提供額外的控制。在圖3的例子中，上電極204的直流電勢可以通過使用直流電源3 來調(diào)整。典型地，在上電極204上施加直流偏壓的目的是想阻止電子流向上電極204，因此讓它們局限于等離子體中。以這種方式，能夠增加等離子體密度，由此增加襯底208材料的刻蝕速率。前述等離子體處理系統(tǒng)要求使用外部的RF和/或直流電源以調(diào)整上電極上的電壓來獲得對等離子體相關(guān)參數(shù)的額外控制。因為外部的電源的實施可能昂貴，為了實現(xiàn)RF 耦合和直流偏壓，已經(jīng)開發(fā)了使用帶有直流電流接地路徑的RF耦合電路的等離子體處理系統(tǒng)。這種現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理系統(tǒng)現(xiàn)在將參考圖4和圖5進(jìn)行描述。圖4示出了慣用等離子體處理系統(tǒng)400的簡化示意圖。如圖4中所示，等離子體處理系統(tǒng)400包括上電極204、下電極206、接地上延伸環(huán)404、上絕緣體212、接地下延伸環(huán) 412、下絕緣體216、RF匹配電路218、RF發(fā)生器220、導(dǎo)電耦合部件410和RF耦合電路402。在等離子體處理系統(tǒng)400中，襯底208可以被配置在下電極206之上進(jìn)行處理。圖4的等離子體處理系統(tǒng)400與上述圖2和圖3的多頻電容耦合等離子體處理系統(tǒng)200和300相似，但不同的是，圖4的例子中上電極204被連接到無源電路(RF耦合電路 402)而不是外部的RF或直流電源。特別地，RF耦合電路402與帶有直流接地路徑的上電極204耦合。取代圖2和圖3中已使用的外部電源，在圖4中通過提供直流電流返回到接地和RF耦合電路402來獲得至上電極204的RF耦合與直流偏壓。圖4等離子體處理系統(tǒng)400不同于圖2和圖3的例子還在于，在等離子體處理系統(tǒng)400中各種延伸環(huán)是不同的，如下面將進(jìn)一步討論的。在等離子體處理系統(tǒng)400中，通過上絕緣體112上電極與接地上電極延伸環(huán)404 電絕緣。接地上電極延伸環(huán)404可以由導(dǎo)電鋁材料構(gòu)成，在其表面上覆蓋有石英層414。相似地，通過下絕緣體216下電極206與直流接地下延伸環(huán)412電絕緣。接地下延伸環(huán)412 可以由導(dǎo)電鋁材料構(gòu)成，在其表面上可覆蓋石英層416。其他導(dǎo)電材料也可以用于下電極延伸環(huán)412的構(gòu)成。導(dǎo)電耦合部件410被配置在下電極延伸環(huán)412的鋁部分之上來為直流電流返回接地提供路徑。導(dǎo)電耦合部件410可以由硅構(gòu)成?？蛇x地，導(dǎo)電耦合部件410也可以由其他導(dǎo)電材料構(gòu)成。在等離子體處理系統(tǒng)400中，導(dǎo)電耦合部件410為環(huán)形。環(huán)形有利地提供了在等離子體處理腔的底部直流電流返回到接地的徑向均勻性。盡管如此，導(dǎo)電耦合部件 410可以被制成任何合適的形狀，比如圓盤形、圓圈形和可以為直流電流返回到接地提供均勻性的類似形狀。提供控制RF耦合到接地的RF耦合電路402于上電極204。RF耦合電路402不需要電源，也就是說，RF耦合電路402是無源電路。分別地，RF耦合電路402可以被配置為變化阻抗和/或電阻以改變上電極204上的RF電勢和/或直流偏壓的電路。參考圖5，現(xiàn)在將描述RF耦合電路402的現(xiàn)有技術(shù)示例。圖5是示例RF耦合電路402的分解圖。如圖5中所示，RF耦合電路402包括電感器502、可變電容器504、RF濾波器506、變阻器508和開關(guān)510。RF耦合電路402被配置為電感器502串聯(lián)帶有接地路徑的可變電容器504，以產(chǎn)生可變阻抗輸出?？勺冸娙萜?04 的非限制性示例電容值包括在約20pF到約4000pF之間，這時運(yùn)行頻率約為2MHz。電感器 502的非限制性示例電感值約為14nH。連接RF濾波器506到變阻器508和開關(guān)510以產(chǎn)生可變電阻輸出。當(dāng)開關(guān)510 打開，圖4的上電極204是懸空的且沒有直流電流路徑。當(dāng)開關(guān)510閉合，電流路徑將會通過圖4的導(dǎo)電耦合部件410從上電極304跨越等離子體(未示出)流到直流接地下延伸環(huán) 412?？勺冸娙萜?04和電感器502被配置在電流路徑中由此提供阻抗給電流?？梢酝ㄟ^改變可變電容器504的值來調(diào)整RF耦合電路402的阻抗?？梢酝ㄟ^改變RF耦合電路 402中跨越電感器502和可變電容器504的阻抗來控制圖4的上電極204的RF電勢。如前面提到的，RF耦合電路302是無源電路并因此不需要電源。此外，變阻器508被配置于電流路徑中以給電流提供電阻?？梢酝ㄟ^改變變阻器 508的值來調(diào)整RF耦合電路402的電阻。因此，可以控制圖4上的電極204的直流電勢以提供位于在圖5開關(guān)510斷開時的直流懸浮(floating)和圖5開關(guān)510閉合時的直流接地之間的漸變的直流電勢值。通過采用RF耦合直流電流接地路徑來調(diào)整上電極204上的RF阻抗和/或直流偏壓，RF耦合電流402提供了控制等離子體處理參數(shù)的方法和設(shè)置(例如等離子體密度、離子能量和化學(xué)組成及性質(zhì))?？梢栽诓皇褂萌魏瓮獠侩娫聪峦瓿煽刂?。對于大襯底直徑，新生代等離子體刻蝕裝置將需要硬件幾何尺寸的比例縮放性 (scaling)及電流處理的良好轉(zhuǎn)換性(transferability)。不幸的是，上述等離子體處理系統(tǒng)沒有為大襯底直徑提供足夠的比例縮放性和電流處理的轉(zhuǎn)換性。對于大襯底直徑，所需要的是提供比例縮放和電流處理的轉(zhuǎn)移性并能控制等離子體相關(guān)參數(shù)的等離子體處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電容耦合等離子體處理系統(tǒng)，其為大襯底直徑提供了比例縮放性及電流處理的轉(zhuǎn)換性，等離子體均勻性、密度和徑向分布的可控性。本發(fā)明的一個方面涉及與氣體聯(lián)用的等離子體處理系統(tǒng)。該等離子體處理系統(tǒng)包括第一電極、第二電極、氣體輸入口、功率源和無源電路。氣體輸入口可操作地在第一電極與第二電極之間提供氣體。功率源可操作地將在第一電極和第二電極之間的氣體激發(fā)成等離子體。無源電路被耦合于第二電極并被配置為調(diào)整第二電極的阻抗、電勢和直流偏壓中的一個或多個。該無源射頻電路包括與電感器并聯(lián)設(shè)置的電容器。本發(fā)明其他的目的、優(yōu)點和新穎性特征在下面的說明書中部分陳述，且部分對本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對以下內(nèi)容的審閱將變得明顯，或可以通過本發(fā)明的實施認(rèn)識到。借助所附權(quán)利要求特別指出的機(jī)構(gòu)和組合，可以認(rèn)識并獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


附圖被合并并形成說明書的一部分，示出了本發(fā)明的示例實施方式，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在圖中圖IA示出了等離子體刻蝕處理期間，現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)的簡化示意圖；圖IB示出了慣用刻蝕處理期間，圖1等離子體處理系統(tǒng)底部的放大圖；圖2示出了帶有耦合到上電極的RF發(fā)生器的現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)的簡化示意圖；圖3示出了帶有連接到上電極的直流電源的現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)；圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的帶有RF電路設(shè)置的等離子體處理系統(tǒng)，RF電路設(shè)置帶有直流接地路徑并耦合到上電極；圖5示出了 RF電路設(shè)置的簡化示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明一個實施方式的等離子體處理系統(tǒng)的簡化示意圖，其中等離子體處理系統(tǒng)包含耦合到帶有直流接地路徑的跨越電感器的諧振濾波器電路裝置的上電極；圖7示出了按照本發(fā)明的一個實施方式的代表數(shù)據(jù)圖，與懸空上電極之外相似配置系統(tǒng)的刻蝕速率相比，示出了襯底上刻蝕速率的測量結(jié)果，以及與其相對的遠(yuǎn)離襯底中心的半徑或距離；
圖8示出了按照本發(fā)明的一個實施方式的代表數(shù)據(jù)圖，示出了帶有直流接地路徑的諧振濾波器電路的阻抗，以及與其相對的諧振濾波器的可變電容器組件的電容值；圖9示出了按照本發(fā)明的一個實施方式的代表數(shù)據(jù)圖，示出了下電極的直流電壓和上電極的RF電壓，以及與其相對的諧振RF電路的可變電容器組件的電容值。
具體實施例方式圖6示出了按照本發(fā)明一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)600。如圖6中所示，等離子體處理系統(tǒng)600包括上電極204、下電極206、RF匹配電路218、RF發(fā)生器220、上絕緣體 212、下絕緣體216、接地下延伸環(huán)214、接地上延伸環(huán)210、一組限制環(huán)602、RF接地裝置604 和諧振濾波器606。諧振濾波器606包括電感器608、可變電容器610和寄生電容612。在等離子體處理系統(tǒng)600中，襯底208可以被配置在下電極206之上進(jìn)行處理。RF發(fā)生器220通過RF匹配電路218提供給下電極206射頻功率。RF發(fā)生器220 提供的射頻的非限制性例子包括2MHz、27MHz和60MHz。上電極204與下電極206相對并電容耦合到下電極206。此外，上電極204被耦合到接地并通過上絕緣體112與接地上延伸環(huán)210電絕緣。下電極206被耦合到接地并通過下絕緣體216與接地下延伸環(huán)214電絕緣。上電極204能被耦合到諧振濾波器606。通過RF接地裝置604也能將上電極104 接地。寄生電容612定義為電極204接地的寄生電容。電感器608和可變電容器610彼此并聯(lián)設(shè)置并分別接地。操作中，通過氣源(未示出)將氣體614提供到等離子體形成空間618中。由RF 發(fā)生器220通過RF匹配電路218將驅(qū)動信號提供給下電極206。該驅(qū)動信號在上電極204 和下電極206之間產(chǎn)生電磁場，此電磁場將等離子體形成空間618中的氣體614轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體622。然后可以將等離子體622用于刻蝕襯底208以制成電子設(shè)備。諧振濾波器606的阻抗能夠通過改變可變電容器610的電容來控制。通過調(diào)節(jié)諧振濾波器606的阻抗，能夠控制上電極604和接地上限制環(huán)610之間的低頻RF電路路徑。 另外，更改諧振濾波器606的阻抗修改了上電極204的RF電壓和等離子體622上下鞘之間的相位關(guān)系。以這種方式，通過簡單地調(diào)節(jié)諧振濾波器606的阻抗，就能控制等離子體處理參數(shù)，諸如等離子體622的形狀和密度。例如，如果諧振濾波器606的阻抗高，低頻RF電流被阻擋不能進(jìn)入上電極204，形成大電極直流自偏壓。在這種情況下，提供直流電流路徑跨越上電極204和接地上延伸環(huán) (210)及接地下延伸環(huán)(214)之間的等離子體，在RF循環(huán)期間等離子體鞘不會塌陷在上電極204。因此，接近電極204的電子能被反射回到等離子體并在等離子體中保持被捕獲狀態(tài)、產(chǎn)生更多電離并因此增加等離子體密度。另外通過調(diào)節(jié)諧振濾波器，上下等離子體鞘能夠在接近同相(in-phase)條件下運(yùn)行，導(dǎo)致等離子體中大量電子的捕獲并因此導(dǎo)致襯底 208刻蝕速率的局部增加。因此，用這種方式，經(jīng)合適調(diào)諧的諧振濾波器606可以有與施加直流偏壓到上電極204同樣的效果，就像圖3中現(xiàn)有技術(shù)等離子體處理系統(tǒng)300所做的那樣。 以這種方式，通過簡單地調(diào)節(jié)諧振濾波器606的阻抗，就有可能控制襯底208上方等離子體622的徑向分布，并因此控制等離子體處理參數(shù)諸如刻蝕速率的徑向分布。這將在下面參考圖7進(jìn)一步討論。圖7比較了帶有懸空上電極204的等離子體處理系統(tǒng)和按照本發(fā)明一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)(其中上電極204耦合到諧振濾波器606)的作為襯底半徑函數(shù)的刻蝕速率。該圖包括的圖700中，χ軸是襯底半徑(單位mm)，y軸是襯底208的刻蝕速率(單位A/min)。曲線圖700點狀函數(shù)702和虛線狀函數(shù)704。點狀函數(shù)702代表了等離子體處理系統(tǒng)的刻蝕速率和襯底半徑的函數(shù)關(guān)系，其中上電極204是懸空的。虛線形函數(shù)704 代表了按照本發(fā)明一個方面的刻蝕速率和晶圓半徑的函數(shù)關(guān)系，其中上電極204耦合到諧振濾波器606。點706顯示，在襯底的中心即襯底半徑為Omm時，點狀函數(shù)702的特征在于有大約 3950A/min的最大刻蝕速率。隨著半徑增大，點狀函數(shù)702遞減至如點712和點714所顯示的從襯底中心算起在士 147mm處的大約3750A/min的最小刻蝕速率。點708顯示，在襯底的中心即晶圓半徑為Omm時，虛線狀函數(shù)704的特征在于有大約4750A/min的最大刻蝕速率。隨著半徑增大，虛線狀函數(shù)704遞減至如點710和點716 所顯示的從襯底中心算起在士 147mm處的大約3850A/min的最小刻蝕速率。從曲線圖700清楚地看到，帶有懸空上電極的等離子體處理系統(tǒng)和按照本發(fā)明的實施例等離子體處理系統(tǒng)的最大刻蝕速率均在襯底中心實現(xiàn)。從曲線圖700進(jìn)一步清楚地看到，帶有懸空上電極204的等離子體處理系統(tǒng)和按照本發(fā)明的實施例等離子體處理系統(tǒng)的刻蝕速率隨著與襯底中心距離的增大而減小。然而，這里的關(guān)鍵點在于作為將諧振濾波器606實現(xiàn)于上電極204的結(jié)果，刻蝕速率的徑向分布是如何改變的。按照本發(fā)明的實施例等離子體處理系統(tǒng)襯底中心即點708的刻蝕速率比帶有懸空上電極204的等離子體處理系統(tǒng)襯底中心即點706的刻蝕速率大出約20%。按照本發(fā)明的實施例等離子體處理系統(tǒng)在半徑為士 147mm即點716和點710處的襯底邊緣的刻蝕速率，比帶有懸空上電極204的等離子體處理系統(tǒng)在半徑為士 147mm即點712和點714處的刻蝕速率大出約2. 7%。因此從這里清楚地看到，耦合到上電極204的諧振濾波器606的作用主要是增大在襯底中心的刻蝕速率。雖然維持刻蝕速率的徑向均勻性往往是大多數(shù)等離子體處理應(yīng)用的目標(biāo)，但有優(yōu)先增大襯底中心刻蝕速率的能力可能在許多案例中是有用的。例如，在等離子體處理系統(tǒng) 600名義上提供導(dǎo)致中心低刻蝕速率的刻蝕速率的案例中，通過使用適當(dāng)調(diào)諧的諧振濾波器606，可以彌補(bǔ)這種偏差并因此產(chǎn)生整個襯底都有均勻刻蝕速率的最終結(jié)果。大體上，在等離子體處理系統(tǒng)600中，通過調(diào)節(jié)諧振濾波器606，技術(shù)人員就有能力簡單地調(diào)整刻蝕速率對半徑的曲線圖的形狀。該能力使得刻蝕速率能被調(diào)節(jié)或與等離子體處理系統(tǒng)的其他部分相匹配，以提供處理后刻蝕速率增大且整個表面刻蝕均勻的襯底。圖8示出了作為可變電容器610的電容的函數(shù)800的諧振濾波器606的阻抗的曲線圖。如圖8所示，曲線圖的χ軸代表可變電容器610的電容(OpF，1450pF)，而曲線圖的y 軸代表諧振濾波器606的阻抗(-2000 Ω，2500 Ω )。該案中此處的RF頻率為2MHz左右。如圖中所示，諧振濾波器606的阻抗從點802逐漸增大到點804，在點802可變電容器610接近于沒有電容，在點804時可變電容器610有大約SOOpF的電容。然后諧振濾波器606的阻抗從點804更急劇地增大到點806，在點806時可變電容器610有大約IOOOpF 的電容。然后諧振濾波器606的阻抗從點806漸近地增大，到點808，在點808時可變電容器610有大約1200pF的電容。如先前討論的，諧振濾波器606高阻抗的作用是主要在襯底的中心增加等離子體密度和襯底刻蝕速率。因此，為了能夠優(yōu)先增大中心的刻蝕速率(如圖7案例中虛線形函數(shù)704所示)，技術(shù)人員可以配置可變電容器610來導(dǎo)致最大的阻抗以維持穩(wěn)定的等離子體 622。在圖8中，清楚地看到點808(對應(yīng)于1200pF的電容值)給出了諧振濾波器606的最大可能阻抗，因為這是一個非常不穩(wěn)定的點所以可能難于在那種條件下維持等離子體622。 更合適的選擇是產(chǎn)生更小的阻抗值但仍然維持等離子體622。在這里合適選擇的例子可以是點806，其對應(yīng)的電容值大約為1000pF。圖9是可變電容器610電勢與電容的函數(shù)關(guān)系曲線圖。如圖8所示，曲線圖的χ 軸代表可變電容器610的電容(0pF，1450pF)，而曲線圖的y軸代表電勢(-1000V，1500V)。如圖9所示，虛線902代表下電極206的直流偏壓與可變電容器610的電容的函數(shù)關(guān)系，而點線904代表上電極204的峰間(peak-to-peak) RF電壓與可變電容器610的電容的函數(shù)關(guān)系。該曲線圖示出了如何通過簡單地改變可變電容器610的值，能夠調(diào)整下電極206的直流電壓和上電極204的峰間電壓。它同時也示出了圖8中對應(yīng)于點806的電容值(那里可變電容器610 = IOOOpF)如何在上電極導(dǎo)致最大的峰間電壓，同時還維持下電極206上相對高的直流偏壓值。如從前述可以領(lǐng)會到的那樣，通過使用帶有通過電感器608的直流電流接地路徑的諧振濾波器606電路，調(diào)節(jié)上電極204上的RF阻抗，本發(fā)明的實施方式提供了控制等離子體參數(shù)(例如等離子體密度、離子能和化學(xué)組成及性質(zhì))的方法和設(shè)置。諧振濾波器606 電路和直流接地路徑實施相對簡單。另外，不使用直流電源就可以實現(xiàn)控制。通過消除對電源的需要可以實現(xiàn)成本的節(jié)省，同時在電容耦合等離子體處理腔中維持等離子體處理的控制。為圖示和說明的目的前面已提供了對本發(fā)明各種優(yōu)選實施方式的描述。它并不意指所有的實施例或限制本發(fā)明為已公開的明確的形式，顯然根據(jù)上述教導(dǎo)可以做出許多修改和變化。如上所述，選擇并描述示例的實施例是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和它的實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能最好地利用本發(fā)明的各種實施方式并在適合預(yù)期的特定使用時做出各種修改。本發(fā)明的范圍意圖由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.與氣體聯(lián)用的等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)包括 第一電極；第二電極；氣體輸入口，其可操作地在所述第一電極和所述第二電極之間提供所述氣體； 功率源，其可操作地將在所述第一電極和所述第二電極之間的所述氣體激發(fā)成等離子體；和無源電路，其被耦合到所述第二電極并被配置為調(diào)節(jié)所述第二電極的阻抗、電勢和直流偏壓中的一個或多個，其中所述無源射頻電路包括與電感器并聯(lián)設(shè)置的電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述電容器和所述電感器各自接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中，所述電容器為可變電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括開關(guān)，其可操作地使所述第二電極與所述無源電路斷開以及使所述第二電極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括開關(guān)，其可操作地使所述第二電極與所述無源電路斷開以及使所述第二電極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括開關(guān)，其可操作地使所述第二電極與所述無源電路斷開以及使所述第二電極接地。
7.等離子體處理方法，其包括在第一電極與第二電極之間提供氣體；通過功率源將在所述第一電極和所述第二電極之間的所述氣體激發(fā)為等離子體；和通過包含有與電感器并聯(lián)設(shè)置的電容器的無源電路，修改所述第二電極的阻抗、電勢和直流偏壓中的一個或多個。
全文摘要
與氣體聯(lián)用的等離子體處理系統(tǒng)。該等離子體處理系統(tǒng)包括第一電極、第二電極、氣體輸入口、功率源和無源電路。所述氣體輸入口可操作地在所述第一電極和所述第二電極之間提供所述氣體。所述功率源可操作地將在所述第一電極和所述第二電極之間的所述氣體激發(fā)成等離子體。所述無源電路耦合于所述第二電極并被配置為調(diào)節(jié)所述第二電極的阻抗、電勢和直流偏壓中的一個或多個。所述無源射頻電路包括與電感器并聯(lián)設(shè)置的電容器。
文檔編號H05H1/36GK102365717SQ201080017815
公開日2012年2月29日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者安德里亞斯·費(fèi)舍爾, 拉金德爾·德辛德薩, 越石光, 阿列克謝·馬拉赫塔諾夫 申請人:朗姆研究公司