專利名稱：具有多個(gè)射頻源頻率的等離子體腔體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種等離子體增進(jìn)半導(dǎo)體基板處理裝置，且特別是有關(guān)于一種用來(lái)處理半導(dǎo)體基板的方法與裝置，其系利用多個(gè)射頻(radiofrequency，RF)來(lái)源以及一共享匹配電路(matching circuit)。
背景技術(shù)：
目前大多用一種射頻等離子體反應(yīng)裝置處理半導(dǎo)體基板，以制作微電子電路。反應(yīng)裝置會(huì)在含有待處理基板的一腔體中形成等離子體。等離子體則是由射頻等離子體源功率感應(yīng)式或電容式連接至腔體內(nèi)的應(yīng)用而形成并維持著。為了射頻源功率電容式連接至腔體內(nèi)，以一射頻源功率產(chǎn)生器提供功率到(朝向基板的)一高架電極。
為了有效使用電容式連接至等離子體的功率，射頻產(chǎn)生器的輸出阻抗(impedance)通常為50歐姆，其必須與電極與等離子體的結(jié)合而造成的負(fù)載阻抗匹配。否則，傳送至等離子體腔體的射頻功率量將隨等離子體負(fù)載阻抗中的變動(dòng)而變動(dòng)，以致于某些制程參數(shù)如等離子體密度不能維持在所需范圍內(nèi)。等離子體負(fù)載阻抗在處理期間的變動(dòng)是因?yàn)槠湟罁?jù)反應(yīng)裝置腔體內(nèi)部的條件，而有隨處理進(jìn)展不斷改變的傾向。在用于介電質(zhì)或金屬蝕刻的最理想等離子體密度下，負(fù)載阻抗與射頻產(chǎn)生器的輸出阻抗相較下是非常小的，且會(huì)在基板的處理期間改變。因此，阻抗匹配電路必須被用來(lái)主動(dòng)地維持產(chǎn)生器與負(fù)載間的一阻抗匹配。這種主動(dòng)阻抗匹配采用任一可變電抗(variable reactance)(即物理調(diào)諧電路組件的值)以及/或是一可變頻率(即調(diào)諧匹配頻寬內(nèi)輸入頻率到中心頻率)。這種阻抗匹配電路的一種問題是它們必須夠靈敏，以跟隨等離子體負(fù)載阻抗中快速的改變，因而相當(dāng)昂貴并因?yàn)槠鋸?fù)雜性而降低系統(tǒng)可靠度。
另一個(gè)問題是匹配電路在其上可提供一阻抗匹配(匹配空間)的負(fù)載阻抗的范圍被限制住。而匹配空間是有關(guān)于系統(tǒng)Q，其中Q＝Δf/f，而f是系統(tǒng)的共振頻率、Δf是在f任一側(cè)的頻帶，在其中的共振振幅是在f最高點(diǎn)共振振幅的6dB。而典型的射頻產(chǎn)生器具有一有限的能力，以在一幾乎等高(constant level)下維持正向功率(forward power)，就如同當(dāng)?shù)入x子體阻抗變動(dòng)時(shí)較多射頻功率被反射回到產(chǎn)生器一樣。典型地，這將由產(chǎn)生器調(diào)整其正向功率位準(zhǔn)而達(dá)到，以便隨著一阻抗匹配增加(以及因此反射的功率增加)時(shí)，產(chǎn)生器增加其正向功率位準(zhǔn)。當(dāng)然，這種能力被產(chǎn)生器能夠產(chǎn)生的最大正向功率限制住。通常，產(chǎn)生器能夠處理正向駐波(forward standing wave)電壓對(duì)反射的波電壓(即電壓駐波率或是VSWR)的一最大比率不可朝過3∶1。如果在阻抗中的差異增加(例如由于處理期間的等離子體阻抗變動(dòng))以致于VSWR超出3∶1，則射頻產(chǎn)生器會(huì)不再控制傳送的功率，并且在等離子體的控制上失敗。結(jié)果，處理制程有失敗的可能。因此，至少一接近的阻抗匹配必須被維持在射頻產(chǎn)生器與以電極與腔體的結(jié)合所提出的負(fù)載之間。這種接近的阻抗匹配必須在等離子體阻抗變動(dòng)的整個(gè)預(yù)期范圍上產(chǎn)生器輸出在3∶1 VSWR限制中的時(shí)候足以保持VSWR。這種阻抗匹配空間通常是用于匹配電路可在產(chǎn)生器輸出在3∶1或低于3∶1時(shí)維持VSWR的負(fù)載阻抗的范圍。
一個(gè)相關(guān)的問題是負(fù)載阻抗本身對(duì)處理參數(shù)如腔體壓力、來(lái)源功率位準(zhǔn)、來(lái)源功率頻率及等離子體密度是高度敏感的。這將限制這些處理參數(shù)的范圍(「制程窗」)，其中等離子體反應(yīng)裝置必須被操作，以避免不能接受的阻抗失配或是避免造成負(fù)載阻抗超出匹配空間的變動(dòng)。同樣地，難以提供可在一相當(dāng)窄的制程窗操作與使用或是可處理很多應(yīng)用的反應(yīng)裝置。
另一個(gè)相關(guān)的問題是負(fù)載阻抗也會(huì)被反應(yīng)裝置本身的結(jié)構(gòu)(configuration)所影響，例如某種機(jī)械圖案的尺寸或是在反應(yīng)裝置中某些材料的導(dǎo)電率或介電常數(shù)。(這種結(jié)構(gòu)上的項(xiàng)目會(huì)影響反應(yīng)裝置電特性，如雜散電容(stray capacitance)例如會(huì)依序影響負(fù)載阻抗)。由于在材料上的變化以及制造上的公差，使得難以在相同設(shè)計(jì)的不同反應(yīng)裝置間維持一致性。結(jié)果，隨著高系統(tǒng)Q以及相應(yīng)地小阻抗匹配空間，難以制造出相同設(shè)計(jì)的任兩種顯示相同制程窗或提供相同功效的反應(yīng)裝置。
又一個(gè)問題是射頻功率來(lái)源的使用效率差。已知等離子體反應(yīng)裝置是效率差的，其中傳送到等離子體的功率量有比射頻產(chǎn)生器所產(chǎn)生的功率低的傾向。所以，在產(chǎn)生器功能上的額外成本以及對(duì)可靠度的取舍下必定產(chǎn)生超過實(shí)際需要傳送到等離子體的功率。
因此，有必要尋求一種技術(shù)，能夠在等離子體反應(yīng)裝置中有效地耦合射頻功率至一等離子體，并提供寬的制程窗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種等離子體反應(yīng)裝置，其具有由數(shù)個(gè)射頻功率來(lái)源驅(qū)動(dòng)的電容式電極(capacitive electrode)，且電極電容(electrode capacitance)在所需等離子體密度(plasma density)與射頻功率頻率上與等離子體的負(fù)電容相匹配，以提供一電極等離子體共振和一寬制程窗(process window)以于其中維持等離子體。
于本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，多個(gè)射頻源經(jīng)由連接至電極一端的一調(diào)諧截線(tuning stub)一一阻抗匹配至電極-等離子體負(fù)載阻抗。這種截線具有一個(gè)長(zhǎng)度，其可在射頻源的頻率以及/或是電極-等離子體結(jié)合的共振頻率下或接近前述頻率下提供一共振。每個(gè)射頻源在沿著截線的位置或接近處被耦合到截線，在前述位置的輸入阻抗匹配于射頻源阻抗，亦即一第一來(lái)源在一個(gè)從在一第一頻率下的一短路約λ/4波長(zhǎng)的點(diǎn)被耦合至輸入同軸纜線，且從在一第二頻率下的一短路約λ/4波長(zhǎng)耦合具有第二頻率的一第二來(lái)源。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的一種等離子體反應(yīng)裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖2A與圖2B分別是圖1中的同軸截線以及圖1中沿著同軸截線的電壓與電流駐波振幅以位置函數(shù)表示的示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，一種等離子體反應(yīng)裝置包括一反應(yīng)腔體100，其具有在腔體底部支承一半導(dǎo)體基板110的一基板架(substrate support)105。一半導(dǎo)體環(huán)(ring)115環(huán)繞基板110。這個(gè)半導(dǎo)體環(huán)115被一介電(石英)環(huán)120支撐在接地腔體主體127上。于一實(shí)例中，環(huán)120的厚度為10mm且介電系數(shù)為4。而腔體100被裝設(shè)成在其頂部有一個(gè)由一介電(石英)封膠而支撐在接地腔體主體127上的基板110上方一預(yù)定間隔長(zhǎng)度的碟狀高架(overhead)鋁電極125。此一高架電極125也可以是一種以半金屬(如硅或碳化硅)覆蓋其內(nèi)面的金屬(如鋁)，或是本身就是一種半金屬材料。具有一第一頻率的第一射頻產(chǎn)生器(RF generator)150與具有一第二頻率的一第二射頻產(chǎn)生器220會(huì)供應(yīng)功率到電極125。從產(chǎn)生器150與220而來(lái)的射頻功率經(jīng)由一同軸纜線162被耦合匹配至產(chǎn)生器150并到一連接至電極125的同軸截線135中。截線135具有一特性阻抗(impedance)、共振頻率以及提供在電極125與射頻功率產(chǎn)生器150、220間的一阻抗匹配，以下進(jìn)一步詳細(xì)描述。腔體主體被連接到射頻功率產(chǎn)生器150、220的射頻回轉(zhuǎn)(射頻接地)。從高架電極125到射頻接地的射頻路徑受到半導(dǎo)體環(huán)115、介電環(huán)120與介電封膠130的電容的影響。而為了供應(yīng)至電極125的射頻功率，基板架105、基板110與半導(dǎo)體環(huán)115則提供初始射頻回轉(zhuǎn)路徑(primary RF return path)。
于本發(fā)明的一實(shí)例中，包含電極125、介電環(huán)120與介電封膠130的高架電極組件126有關(guān)射頻回轉(zhuǎn)或接地所測(cè)得的電容約為180微微法拉(pico farad)。電極組件電容會(huì)被電極面積、間隔長(zhǎng)度(基板架到高架電極間的距離)影響，以及被影響雜散電容的因素所影響，特別是封膠130與介電環(huán)120的介電值將依序被使用材料的介電系數(shù)與厚度所影響。更普遍地是在一特別的來(lái)源功率頻率、等離子體密度與操作壓力下，電極組件(未標(biāo)示號(hào)碼或數(shù)量)的電容在數(shù)量上是等于或幾乎等于等離子體的負(fù)電容(一個(gè)復(fù)雜的量)，這將于下面討論。
很多影響前述關(guān)系的因素大部分是由于需要被反應(yīng)裝置施行的等離子體處理需求的事實(shí)、基板的尺寸以及需要在基板上實(shí)行一致處理而預(yù)定的。因此，等離子體電容是一種等離子體密度與來(lái)源功率頻率的函數(shù)，而電極電容則是一種基板架對(duì)電極間隔(高度)、電極直徑與組件的絕緣體的介電直的函數(shù)。等離子體密度、操作壓力、間隔與電極直徑必須符合以反應(yīng)裝置實(shí)行的等離子體處理的需求。尤其，離子密度必須在某一范圍內(nèi)。舉例來(lái)說，硅與介電質(zhì)的等離子體蝕刻處理通常需要等離子體離子密度在109～1012ions/cc的范圍內(nèi)?；咫姌O間隔則提供8英吋基板一個(gè)理想的等離子體離子分布一致性(uniformity)，例如，假如間隔是約2英吋。而電極直徑如果不大于基板的話，則通常至少要像基板一樣大。操作壓力同樣具有用于典型蝕刻與其它等離子體處理的實(shí)際范圍。
已知其它因素仍可被選擇來(lái)達(dá)到上述關(guān)系，特別是用于高架電極組件126的來(lái)源頻率的選擇以及電容的選擇。在前述加在電極的尺寸的限制以及加在等離子體的限制(例如密度范圍)中，電極電容可被匹配到等離子體的負(fù)電容的大小，如果來(lái)源功率頻率被選至一特高頻(very highfrequency，VHF)頻率時(shí)，并且假如電極組件126的絕緣體成分的介電值被適當(dāng)?shù)剡x擇。這種選擇可在來(lái)源功率頻率與等離子體-電極共振頻率(plasma-electrode resonance frequency)之間達(dá)到匹配或是幾乎匹配。
于是在一實(shí)例中，對(duì)于一個(gè)8英吋基板而言，高架電極直徑大概是11英吋、間隔約2英吋、等離子體密度與操作壓力則如前述是典型用于蝕刻制程的值、封膠130的介電材料具有一介電系數(shù)約為9以及1英吋程度的厚度、環(huán)115具有稍微超過10英吋的一內(nèi)徑以及約13英吋的一外徑、環(huán)120具有一介電系數(shù)約為4以及10mm程度的厚度、特高頻源功率頻率是162MHz與215MHz(雖然其余特高頻頻率同樣有效)以及來(lái)源功率頻率、等離子體-電極共振頻率與截線共振頻率都是相互匹配或幾乎匹配的。
更特別的是于一實(shí)例中，隨著來(lái)源功率頻率是162MHz與215MHz以及相應(yīng)的等離子體-電極共振頻率與截線共振頻率都被選擇在來(lái)源頻率之間例如是188MHz，這些頻率彼此會(huì)稍微抵銷，以便達(dá)到一個(gè)有利于降低系統(tǒng)Q的失調(diào)效應(yīng)(de-tuning effect)。這種系統(tǒng)Q的降低使反應(yīng)裝置性能較不易受改變腔體內(nèi)條件影響，以便整個(gè)處理更加穩(wěn)定并且在一較寬大的制程窗上實(shí)行。
同軸截線135是一種特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠更加幫助整體系統(tǒng)穩(wěn)定性，而其寬制程窗能力也和很多其它有用的優(yōu)點(diǎn)一樣。同軸截線135包括一內(nèi)圓柱狀導(dǎo)體140以及一外同心圓柱狀導(dǎo)體145。一個(gè)具有相關(guān)介電系數(shù)約為1的絕緣體147(是指圖1中的斜線部位)填在內(nèi)及外導(dǎo)體140與145之間的內(nèi)外空間。內(nèi)及外導(dǎo)體140與145是鍍鎳的鋁。于一實(shí)例中，外導(dǎo)體145具有一直徑約4.32英吋以及內(nèi)導(dǎo)體140具有一直徑約1.5英吋。截線特性阻抗是由內(nèi)及外導(dǎo)體140與145的半徑以及絕緣體147的介電系數(shù)決定的。前述實(shí)施例的截線135具有一特性阻抗65Ω(歐姆)。更普遍地，截線特性阻抗超出來(lái)源150、220的功率輸出阻抗約20％～40％，且于一實(shí)例系約30％。截線135具有一軸長(zhǎng)約39英吋-各自在188MHz的一半波長(zhǎng)—以于特高頻源功率頻率162MHz與215MHz之間的一頻率188MHz附近具有一共振。
沿截線135軸長(zhǎng)的特定點(diǎn)提供分接頭(tap)160、230，以供應(yīng)射頻功率從前述射頻產(chǎn)生器150、220到截線135。產(chǎn)生器150、220的射頻功率端150a、220a以及射頻回轉(zhuǎn)端150b、220b被分別在截線135上的分接頭160、230連接到內(nèi)及外同軸截線導(dǎo)體140、145。這些連接是在已知方法中，經(jīng)由具有與產(chǎn)生器150、220的輸出阻抗匹配的特性阻抗(通常是50歐姆)的一種產(chǎn)生器對(duì)截線同軸纜線(generator-to-stub coaxialcable)162、232所制得的。在截線135的遠(yuǎn)端135a有一個(gè)終止導(dǎo)體(terminating conductor)165一起短路內(nèi)及外導(dǎo)體140與145，以便截線135在其遠(yuǎn)端135a被短路。而在截線135的近端135b(不短路端)，外導(dǎo)體145經(jīng)由一環(huán)狀導(dǎo)體罩或支架175被連接到腔體主體，而內(nèi)導(dǎo)體140經(jīng)由一導(dǎo)體柱或支架176被連接到電極125中心。一介電環(huán)180夾在導(dǎo)體柱176與電極125間并分隔開導(dǎo)體柱176與電極125，其中介電環(huán)180在一實(shí)例中具有一厚度約1.3英吋以及介電系數(shù)約為9。
內(nèi)導(dǎo)體140通常提供一導(dǎo)管作為如處理氣體與冷卻劑的使用。這個(gè)特征的主要優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)等離子體反應(yīng)裝置不同的是氣體管線170與冷卻劑管線173不用橫越大電位差(potential difference)。因此它們可由較不貴且更可靠的材料如金屬為此制造。金屬氣體管線170提供氣體到位于高架電極125中或是鄰近高架電極125的氣體入口172，而金屬冷卻劑管線173提供冷卻劑到高架電極125中的通路(passage)或外罩(jacket)174。
因此由射頻產(chǎn)生器150、220與高架電極組件126之間的這種特殊裝配截線匹配提供一個(gè)主動(dòng)且共振的阻抗轉(zhuǎn)換，同時(shí)處理等離子體負(fù)載、使反射功率減到最少及提供非常寬的阻抗匹配空間適應(yīng)負(fù)載阻抗中的寬闊變化。結(jié)果，提供了寬的制程窗與制程彈性，跟先前不能得到的功率使用效率，同時(shí)減少或避免典型阻抗匹配裝置的需求。如前所注記，截線共振頻率也被從理想匹配抵銷，進(jìn)而增加整個(gè)系統(tǒng)Q、系統(tǒng)穩(wěn)定性與制程窗以及多重制程能力。
如前述，主要特征是為了在電極-等離子體共振頻率下與等離子體共振以及來(lái)源功率頻率與電極-等離子體頻率的匹配(或接近匹配)，而安裝高架電極組件126。電極組件126具有一占優(yōu)勢(shì)的電容電抗，而等離子體電抗是頻率、等離子體密度與其它參數(shù)的復(fù)合函數(shù)。(將在后面詳細(xì)描述，且等離子體就電抗方面分析，其系牽涉虛項(xiàng)的復(fù)合函數(shù)且通常與負(fù)電容有關(guān)。)電極-等離子體共振頻率是由電極組件126與等離子體的電抗決定(模擬于一電容器/誘導(dǎo)器共振電路的共振頻率由電容器與誘導(dǎo)器的電抗決定)。因此根據(jù)其等離子體密度，電極-等離子體共振頻率可不必是任一來(lái)源功率頻率。所以在實(shí)施本發(fā)明上，這個(gè)問題是發(fā)現(xiàn)在來(lái)源功率頻率的等離子體電抗使得電極-等離子體共振頻率等于或是幾乎等于來(lái)源功率頻率，其有等離子體密度與電極尺寸的特定范圍的實(shí)際限制的束縛。問題甚至更難，因?yàn)?影響等離子體電抗的)等離子體密度以及(影響電極電抗的)電極尺寸必須符合某些制程限制。具體而言，對(duì)于介電質(zhì)與金屬等離子體蝕刻制程，等離子體密度應(yīng)在109～1012ions/cc的范圍內(nèi)，這是等離子體電抗上的限制。此外，舉例來(lái)說為了處理8英吋直徑基板，一個(gè)更加均勻的等離子體離子密度分布是由一基板對(duì)電極間隔或高度約2英吋以及電極直徑與基板直徑相同程度或是更大來(lái)達(dá)到，這是電極電抗上的限制。
由匹配(或幾乎匹配)電極電容到等離子體的負(fù)電容量，電極-等離子體共振頻率與來(lái)源功率頻率至少是幾乎匹配的。以前面列舉的一般金屬與介電質(zhì)蝕刻處理?xiàng)l件(即等離子體密度應(yīng)在109～1012ions/cc、2英吋間隔以及電極直徑大約11英吋)而言，如果來(lái)源功率頻率是在特高頻頻帶中，則匹配是有可能的。其它條件(如不同的基板直徑、不同的等離子體密度等)可能指定一個(gè)不同的頻率范圍，以于施行本發(fā)明的這個(gè)特征中實(shí)現(xiàn)此一匹配。詳細(xì)描述如下，對(duì)處理8英吋基板包含介電質(zhì)與金屬等離子體蝕刻與化學(xué)氣相沉積的數(shù)個(gè)主要應(yīng)用中，在有利的等離子體處理?xiàng)l件下，在具有如上述等離子體密度的一種典型工作范例中的等離子體電容系在-50與-400微微法拉之間。在這個(gè)實(shí)施例中，由使用電極直徑為11英吋、間隔長(zhǎng)度(電極到基座的間隔)大概是2英吋、選擇具有介電系數(shù)為9與1英吋厚度的一介電材料封膠130以及具有介電系數(shù)為4與10mm厚度的一介電材料環(huán)120，而使高架電極126的電容被匹配至負(fù)等離子體電容量。
電極組件126與等離子體的組合在供應(yīng)至電極125的功率頻率間的一電極-等離子體共振頻率下共振，并假定它們的電容剛剛好如描述般匹配。對(duì)于有利的蝕刻等離子體處理配方、環(huán)境與等離子體而言，電極-等離子體共振頻率與來(lái)源功率頻率可在特高頻頻率下匹配或幾乎匹配，而且這種匹配或幾乎匹配被施行是非常有利的。來(lái)源功率頻率是162MHz與215MHz，而共振頻率隨著落在兩來(lái)源頻率之間。于一實(shí)例中，與前述等離子體負(fù)電容值相對(duì)應(yīng)的電極-等離子體共振頻率大概是188MHz。
等離子體電容是除了別的等離子體電子密度以外的函數(shù)。如果有必要，這是關(guān)于等離子體離子密度維持在109～1012ions/cc之間，以便提供優(yōu)異的等離子體處理?xiàng)l件。這個(gè)密度與來(lái)源功率頻率及其余參數(shù)一起決定等離子體負(fù)電容，密度的挑選因此被最佳的等離子體處理?xiàng)l件的需要限制住，這將于后面更詳細(xì)地描述。但是高架電極組件電容是被很多物理因素如間隔長(zhǎng)度(電極125到基板的間隔)、電極125面積、電極125與接地腔體主體127之間的介電封膠130的介電系數(shù)的選擇、半導(dǎo)體環(huán)115與腔體主體間的介電環(huán)120的介電系數(shù)的選擇、封膠130與環(huán)115的介電結(jié)構(gòu)的厚度以及環(huán)180的介電系數(shù)與厚度所影響。這允許電極組件電容經(jīng)由影響高架電極電容的這些與其它物理因素間的選擇而作一些調(diào)整。調(diào)整的范圍系足以達(dá)到高架電極組件電容至負(fù)等離子體電容量的匹配的必須程度。尤其，挑選封膠130與環(huán)120的介電材料與尺寸來(lái)提供所需介電系數(shù)與結(jié)果的介電值。然后電極電容與等離子體電容的匹配仍可被達(dá)成，盡管特別是間隔長(zhǎng)度的一些影響電極電容的相同物理因素的事實(shí)將于下面實(shí)例中被指出或限制處理較大直徑基板的需求、在基板的整個(gè)直徑上以優(yōu)異一致性分布的等離子體離子密度實(shí)行的需求以及具有離子密度與離子能量的良好控制的需求。
為了前述有利于等離子體蝕刻處理的等離子體離子密度范圍以及為了適于處理8英吋基板的腔體尺寸，通過使用直徑11英吋的電極、大概2英吋的間隔長(zhǎng)度與具有介電系數(shù)約4的環(huán)120的材料達(dá)到匹配-50至-400微微法拉的等離子體電容的電極組件126的電容。
假如是前述對(duì)于等離子體電容與匹配高架電極電容的范圍，則電極-等離子體共振頻率大概是在來(lái)源功率頻率162MHz與215MHz之間。
在這個(gè)方法中電極組件126的電容的選擇的重大優(yōu)點(diǎn)，以及之后匹配結(jié)果的電極-等離子體共振頻率與來(lái)源功率頻率，系在兩個(gè)來(lái)源功率頻率之間的電極與等離子體的共振提供了一較寬的阻抗匹配與較寬的制程窗，以及結(jié)果對(duì)在處理?xiàng)l件中的改變有極大的免疫(immunity)，且因此有較佳功效穩(wěn)定度。整個(gè)處理系統(tǒng)被提供成對(duì)于操作條件的變化較不敏感，例如在等離子體阻抗的變動(dòng)，以及因此在一較大范圍的處理應(yīng)用性(applicability)更為可靠。如之后于說明書中作的討論，更進(jìn)一步由電極-等離子體共振頻率與來(lái)源功率頻率間小的補(bǔ)償而增進(jìn)這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
截線135提供一阻抗轉(zhuǎn)換，其系在射頻產(chǎn)生器150、220的50歐姆輸出阻抗與由造成電極組件126與腔體內(nèi)的等離子體的組合的負(fù)載阻抗之間。對(duì)于此一阻抗匹配，在產(chǎn)生器-截線的連接與在截線-電極的連接必定是小的或是沒有射頻功率的反射(至少?zèng)]有反射超出射頻產(chǎn)生器150、220的VSWR限度)。現(xiàn)將描述如何實(shí)現(xiàn)。
在接近產(chǎn)生器150、220(即188MHz)的所需特高頻頻率的頻率以及在用于等離子體蝕刻處理的等離子體密度與腔體壓力(即，分別為109～1012ions/cm3與10mT～200mT)下，等離子體本身的阻抗系約(0.3+(i)7)歐姆，其中0.3是等離子體阻抗的實(shí)數(shù)部分、i＝(-1)1/2，而7是等離子體阻抗的虛數(shù)部分。由電極-等離子體組合造成的總負(fù)載阻抗系一種等離子體阻抗與電極組件126的電容的函數(shù)。如前所述在這個(gè)工作范例中，選擇電極組件126的電容，以達(dá)到電極組件126與具備約188MHz的電極-等離子體共振頻的等離子體間的共振。因?yàn)榻鼐€135的共振頻率被設(shè)定于或接近電極-等離子體共振頻以便兩者至少幾乎一起共振，所以在截線-電極界面的射頻功率的反射會(huì)被減至最小或被避免。
同時(shí)，因?yàn)檠刂鼐€135的軸長(zhǎng)的分接頭160、230的位置系在分接頭160、230及在截線135的駐波電壓對(duì)駐波電流的比例接近產(chǎn)生器150、220的輸出阻抗或是纜線162的特性阻抗(都約為50歐姆)，所以在產(chǎn)生器-截線界面的射頻功率的反射會(huì)被減至最小或被避免。現(xiàn)將描述分接頭160、230如何被定位以便達(dá)到這樣的情況。
同軸截線135的軸長(zhǎng)是如前述接近電極-等離子體共振頻的「截線」頻率(即188MHz)的四分之一波長(zhǎng)的倍數(shù)。于本發(fā)明的一實(shí)例中，這個(gè)倍數(shù)可以是2，以致于同軸截線長(zhǎng)度約為「截線」頻率的一半波長(zhǎng)或約31英吋。
為了使用一頻率源的系統(tǒng)的匹配，分接頭160是在沿著截線135的長(zhǎng)度的一個(gè)特殊的軸位置。在這個(gè)位置，在產(chǎn)生器150的輸出頻率的一射頻訊號(hào)的駐波電壓與駐波電流的振幅間比例相當(dāng)于一個(gè)匹配于產(chǎn)生器150的輸出頻率的輸入阻抗(例如50歐姆)。這被描述于圖2A與圖2B，其中在截線135中的電壓與電流駐波分別具有一個(gè)零(null)與一個(gè)尖端(peak)在短路外截線端135a。分接頭160的一所需位置是在從短路端往內(nèi)部的一距離A，在此處駐波電壓與電流的比例相當(dāng)于50歐姆。這個(gè)位置可被立即發(fā)現(xiàn)，其系由有技能的工作者憑經(jīng)驗(yàn)決定何處的駐波比例是50歐姆。提供一匹配至射頻產(chǎn)生器輸出阻抗(50歐姆)的分接頭160的距離或位置A如后續(xù)所述是截線135的特性阻抗的函數(shù)。當(dāng)分接頭160準(zhǔn)確地位于距離A時(shí)，假使射頻產(chǎn)生器是在3∶1電壓駐波率(VSWR)上可維持固定傳送功率的典型類型的話，則阻抗匹配空間在負(fù)載阻抗的實(shí)數(shù)部分提供一個(gè)9∶1的變化。
在有兩個(gè)射頻功率源的一實(shí)例中，阻抗匹配空間被大幅擴(kuò)大，以提供在負(fù)載阻抗的實(shí)數(shù)部分中一個(gè)幾乎60∶1的變化。這種戲劇般的結(jié)果系通過從大約50歐姆稍微變動(dòng)分接頭160、230而達(dá)到。為了較高的來(lái)源頻率，分接頭160將被設(shè)于接近同軸截線135的短路外部端135a，而為了較低的來(lái)源頻率，分接頭將被設(shè)于較遠(yuǎn)于同軸截線135的短路外部端135a并超過大約50歐姆點(diǎn)。本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)是在這些變動(dòng)的分接頭位置，無(wú)論哪個(gè)變得相稱，在分接頭160、230的射頻電流的貢獻(xiàn)是減去或增加截線中的電流，以補(bǔ)償?shù)入x子體負(fù)載阻抗中的變動(dòng)。這種補(bǔ)償足以增加匹配空間從在負(fù)載阻抗的實(shí)數(shù)部分提供一個(gè)9∶1的振動(dòng)(swing)到一個(gè)60∶1的振動(dòng)。
這個(gè)作用被覺得是由于在截線135中駐波電流的相位的傾向而隨著分接頭在A被從「匹配」位置移開，變得對(duì)有電極-等離子體負(fù)載阻抗的一阻抗匹配失調(diào)更敏感。如前所述，電極組件126在正常操作下被匹配至等離子體的負(fù)電容。這個(gè)電容在接近特高頻源功率頻率(162MHz與215MHz)的一頻率下是-50到-400微微法拉。在此電容下，等離子體顯出一等離子體阻抗約(0.3+i7)歐姆。因此，0.3是為了系統(tǒng)協(xié)調(diào)的等離子體阻抗的實(shí)數(shù)部分。當(dāng)?shù)入x子體條件變動(dòng)時(shí)，等離子體電容與阻抗由其正常值變動(dòng)。當(dāng)匹配電極的等離子體電容變動(dòng)時(shí)，電極-等離子體負(fù)載阻抗的相位改變，而影響截線135中的電流相位。當(dāng)截線的駐波電流的相位因而移動(dòng)時(shí)，根據(jù)相位移動(dòng)的方向，供應(yīng)至分接頭160、230的射頻產(chǎn)生器電流將不是增加就是減少截線駐波電流。分接頭160、230將從一大約50歐姆的位置被取代。
在負(fù)載阻抗的實(shí)數(shù)部分中用以提供一個(gè)60∶1的振動(dòng)的匹配空間的這種擴(kuò)大增加了制程窗與反應(yīng)裝置的可靠度。這是因?yàn)楫?dāng)一特殊制程或應(yīng)用期間操作條件有變動(dòng)時(shí)，或是當(dāng)反應(yīng)裝置為了不同應(yīng)用而被以不同操作配方操作時(shí)，等離子體阻抗將改變，特別是阻抗的實(shí)數(shù)部分。在習(xí)知技術(shù)中，此一改變會(huì)立即超過用于系統(tǒng)中的傳統(tǒng)匹配電路范圍，使得傳送的功率不再被控制以支持一可實(shí)行的處理，且這個(gè)處理會(huì)失敗。在本發(fā)明中，在其上的傳送功率可被維持在所需位準(zhǔn)的負(fù)載阻抗的實(shí)數(shù)部分的范圍已被大幅增加，以便在從前會(huì)導(dǎo)致處理失敗的等離子體阻抗中的改變?cè)诶帽景l(fā)明概念的反應(yīng)裝置上具有微不足道的影響或沒有影響。因此，本發(fā)明能夠使反應(yīng)裝置于一特定處理或應(yīng)用期間禁得起在操作條件中較遠(yuǎn)大的改變。反應(yīng)裝置可被選擇性地使用于牽涉一較寬范圍的處理?xiàng)l件的多個(gè)不同的應(yīng)用中，此系一重要優(yōu)點(diǎn)。
作為一個(gè)另外的優(yōu)點(diǎn)，提供這種變寬的阻抗匹配的同軸截線135是一種簡(jiǎn)單的被動(dòng)組件，其具有不「移動(dòng)部分」，如一可變電容器/服務(wù)器或一可變頻率/伺服型的傳統(tǒng)阻抗匹配裝置。因此這不貴且比其所取代的阻抗匹配裝置更可靠。
通過使用在大約50歐姆點(diǎn)產(chǎn)生的一共振頻率的兩個(gè)來(lái)源頻率，系統(tǒng)已經(jīng)稍微「解調(diào)(de-tuned)」。因此其具有一較低的「Q」。兩個(gè)來(lái)源功率頻率的使用(除了在利于蝕刻操作條件下促進(jìn)電極與等離子體電容的匹配)也成比例地減少Q(mào)。
減少系統(tǒng)Q會(huì)拓寬系統(tǒng)的阻抗匹配空間，以便其阻抗不受等離子體條件中的改變或是制造公差的偏差(deviation)所影響。舉例來(lái)說，由于等離子體條件中的變動(dòng)而使電極-等離子體共振頻率變動(dòng)。隨著一較小的Q，截線135與(如前述)必須用于一阻抗匹配的電極-等離子體結(jié)合間的共振在等離子體-電極共振中對(duì)于一既定改變來(lái)說改變較少。結(jié)果，等離子體條件中的變動(dòng)在阻抗匹配上的影響較小。特別是，在等離子體條件中的一預(yù)定偏差在射頻產(chǎn)生器150、220的輸出下產(chǎn)生一較小的VSWR增加。因此，反應(yīng)裝置可在一較寬的等離子體處理?xiàng)l件(壓力、來(lái)源功率位準(zhǔn)、來(lái)源功率頻率、等離子體密度等等)下操作。此外，一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是制造公差可被放寬，以節(jié)省成本，并達(dá)到相同模式設(shè)計(jì)的反應(yīng)裝置間的一較一致的功效。一相關(guān)優(yōu)點(diǎn)是相同反應(yīng)裝置具有一夠?qū)挼闹瞥檀埃员阌糜诓僮鞑煌闹瞥膛浞脚c不同的應(yīng)用，如金屬蝕刻、介電質(zhì)蝕刻以及/或是化學(xué)氣相沉積。
拓寬調(diào)諧空間或減少系統(tǒng)Q的另一選擇是去減少截線135的特性阻抗。然而，截線特性阻抗超過產(chǎn)生器輸出阻抗，以保存適當(dāng)?shù)钠ヅ淇臻g。因此，在此一實(shí)例中，降低系統(tǒng)Q，但只降低到截線135的特性阻抗超過訊號(hào)產(chǎn)生器150、220的輸出阻抗的量的范圍。
同軸截線135的特性阻抗是內(nèi)、外導(dǎo)體140、145的半徑與絕緣體147的介電系數(shù)的函數(shù)。截線特性阻抗被選擇來(lái)提供等離子體功率源150、220的輸出阻抗與電極135的輸入阻抗間需要的阻抗變化。特性阻抗位于一最小特性阻抗與一最大特性阻抗間。改變截線135的特性阻抗將改變圖2的波形(waveform)，且因此改變分接頭160、230的所需位置(即，截線135的遠(yuǎn)端的位置A)。
在基板表面的離子能量可由等離子體密度/高架電極功率而被獨(dú)立控制。這種離子能量的獨(dú)立控制可通過供應(yīng)一高頻(HF)頻率偏功率源到基板而達(dá)到。這個(gè)頻率(通常是13.56MHz)較低于供應(yīng)至決定等離子體密度的高架電極的特高頻功率。偏功率通過經(jīng)一傳統(tǒng)阻抗匹配電路210耦合至基板架105的一偏功率高頻訊號(hào)產(chǎn)生器200而被供應(yīng)到基板。偏壓產(chǎn)生器200的功率位準(zhǔn)控制接近基板表面的離子能量，以及通常是等離子體源功率產(chǎn)生器150的功率位準(zhǔn)的分?jǐn)?shù)。
請(qǐng)參考前述，同軸截線135包括在外部截線端的一短路導(dǎo)體165，其提供內(nèi)、外同軸截線導(dǎo)體140、145間的一短路電路。短路導(dǎo)體165如圖2所示建立特高頻駐波電流尖端與駐波電壓為零的位置。然而，因?yàn)槲挥谔馗哳l源功率頻率間的截線共振與等離子體/電極共振的耦合，短路導(dǎo)體165不會(huì)在特高頻供應(yīng)功率短路。然而，在其它頻率導(dǎo)體165會(huì)出現(xiàn)一直接的短路到地面，例如(從高頻偏壓產(chǎn)生器200而來(lái))供應(yīng)至基板的高頻偏功率源。短路到地面的較高頻率則例如是產(chǎn)生于等離子體鞘(sheath)中的特高頻源功率頻率的諧波(harmonics)。
基板與基板架105的結(jié)合、高頻阻抗匹配電路210及與其連接的高頻偏功率源200提供了對(duì)于供應(yīng)至高架電極的特高頻功率而言一非常低的阻抗或接近短路至地面。結(jié)果，系統(tǒng)被反接地(cross-grounded)，而高頻偏壓訊號(hào)經(jīng)由高架電極125以及短路的同軸截線135被回復(fù)到接地，且在高架電極125上的特高頻功率訊號(hào)通過基板、高頻偏阻抗匹配210及高頻偏功率產(chǎn)生器200經(jīng)由一極低的阻抗路徑(用于特高頻)被回復(fù)到接地。
由于電極125與相對(duì)短路的電極對(duì)基板間隔的大面積，在高架電極125的平面與基板平面之間的腔體側(cè)壁的暴露部分對(duì)于作為供應(yīng)至高架電極125的特高頻功率的一直接回轉(zhuǎn)路徑上扮演微不足道的或是沒有關(guān)系的角色。事實(shí)上，腔體側(cè)壁可能通過使用磁性隔絕或一介電涂層或一環(huán)狀介電鑲嵌或可移式襯里，而被隔絕于等離子體。
為了限制在垂直電極對(duì)基座途徑(pedestal pathway)內(nèi)由高架電極125發(fā)出以及從腔體100其它部分如側(cè)壁離開的特高頻等離子體源功率的電流流動(dòng)，基板110平面中有效的接地或回轉(zhuǎn)電極面積被擴(kuò)大越過基板或基板架105的物理面積外，以便其超過高架電極125的面積。這可通過通常共面并環(huán)繞基板110的環(huán)狀半導(dǎo)體環(huán)115的供應(yīng)而達(dá)成。半導(dǎo)體環(huán)115提供一偏離電容至接地腔體主體，以延伸用于供應(yīng)至高架電極的特高頻功率的基板110平面中的「回轉(zhuǎn)」電極的有效半徑。半導(dǎo)體環(huán)115通過介電環(huán)120與接地的腔體主體隔絕。而環(huán)120的厚度與介電系數(shù)被選擇以經(jīng)由基板110與經(jīng)由半導(dǎo)體環(huán)115達(dá)到一所需的特高頻接地電流比例。于一實(shí)例中，介電環(huán)120是石英，其具有一介電系數(shù)9以及一厚度10mm。
為了限制在電極125與基板表面間的垂直路徑內(nèi)由偏壓產(chǎn)生器200而來(lái)的高頻等離子體偏功率的電流流動(dòng)以及避免電流流動(dòng)至腔體其它部分(如側(cè)壁)，高架電極125提供一有效的高頻回轉(zhuǎn)電極面積大于基板或基板架105的面積。在基板架105平面中的半導(dǎo)體環(huán)115在耦合高頻偏功率到腔體中不是扮演一重要角色，以便耦合高頻偏功率的有效電極面積實(shí)質(zhì)上被限制到基板或基板架105的面積。
于一實(shí)例中，是通過消除等離子體對(duì)在截線135后面連接過內(nèi)、外截線導(dǎo)體140與145的短路導(dǎo)體165的直流耦合，以增進(jìn)等離子體穩(wěn)定度。這可由同軸截線內(nèi)導(dǎo)體140與電極125間的薄電容環(huán)180的供應(yīng)而被實(shí)現(xiàn)。于圖1的實(shí)施例中，環(huán)180是被夾在底部的電極125與導(dǎo)體環(huán)狀內(nèi)罩支架176之間。在此描述的實(shí)施例中，依照所選偏壓的頻率約13MHz，電容環(huán)180具有一電容約180微微法拉。具有此一電容值，電容環(huán)180不會(huì)妨礙前述的反接地特征。在反接地特征中，基板底座上的高頻偏壓訊號(hào)經(jīng)由截線135被回復(fù)到高頻偏壓產(chǎn)生器150、220的射頻回轉(zhuǎn)端，而從電極125而來(lái)的特高頻源功率訊號(hào)經(jīng)由基板底座被回復(fù)到特高頻源功率產(chǎn)生器150的射頻回轉(zhuǎn)端。
于另一實(shí)例中，獲得四分之一波長(zhǎng)需求以增加一不同頻率的優(yōu)點(diǎn)的一訊號(hào)截線被安裝成具有一長(zhǎng)度N(λ/2)，其中N是一正整數(shù)。舉例來(lái)說，可供應(yīng)一個(gè)160MHz與320MHz的訊號(hào)至截線以供給氣體到腔體中，不過等離子體耦合定律將給予往250MHz的較高頻率。
盡管于此詳細(xì)描述的本發(fā)明的實(shí)例適于硅與金屬蝕刻，本發(fā)明除了前述也有利于等離子體處理?xiàng)l件的選擇，包括不同的離子密度、不同的等離子體源功率位準(zhǔn)、不同的腔體壓力。也可從本發(fā)明看出可利用多于2個(gè)特高頻產(chǎn)生器與額外接到截線135的分接頭來(lái)供應(yīng)另外的來(lái)源。這些變化需要不同電極電容與不同電極-等離子體共振頻率而產(chǎn)生不同的等離子體電容，并且因此需要如前述的不同等離子體源功率頻率與截線共振頻率。同時(shí)，不同的基板直徑與不同的等離子體處理如化學(xué)氣相沈積對(duì)于來(lái)源功率與腔體壓力也可具有不同的操作方式。而相信在不同應(yīng)用下，本發(fā)明將如前所述增進(jìn)制程窗與穩(wěn)定度。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例揭露如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可作一些更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體反應(yīng)裝置，適于處理一半導(dǎo)體工件，包括一反應(yīng)腔體，其具有一腔壁以及包含用以支承該工件的一工件架；一高架電極，位于該工件架上，該高架電極包括一部份的該腔壁；多數(shù)個(gè)射頻功率產(chǎn)生器，每一該些射頻功率產(chǎn)生器于一頻率下供應(yīng)功率至該高架電極；以及一固定阻抗匹配組件，連接于該些射頻功率產(chǎn)生器與該高架電極之間；該高架電極具有一電抗，該電抗系于近似每一該些射頻功率產(chǎn)生器的頻率的一電極-等離子體共振頻率下以等離子體形成一共振。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該電極-等離子體共振頻率是介于一第一射頻產(chǎn)生器的一第一頻率與一第二射頻產(chǎn)生器的一第二頻率之間。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該些射頻功率產(chǎn)生器的頻率以及該電極-等離子體共振頻率是特高頻(very high frequency，VHF)頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該固定阻抗匹配組件具有一匹配組件共振頻率。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該匹配組件共振頻率是介于一第一射頻產(chǎn)生器的一第一頻率與一第二射頻產(chǎn)生器的一第二頻率之間。
6.如權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該些射頻功率產(chǎn)生器的每一頻率、相應(yīng)的等離子體頻率與相應(yīng)的該匹配組件共振頻率都是特高頻頻率。
7.如權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該固定阻抗匹配組件包括一同軸截線，具有一近端鄰近該高架電極，以便從該些射頻功率產(chǎn)生器耦合功率至該高架電極及于其間提供一阻抗轉(zhuǎn)換，該同軸截線包括一內(nèi)導(dǎo)體，于該近端連接至該高架電極；一外導(dǎo)體，圍繞該內(nèi)導(dǎo)體并與該內(nèi)導(dǎo)體相隔開，并于該近端連接至每一該些射頻功率產(chǎn)生器的一射頻回轉(zhuǎn)電位；多數(shù)個(gè)分接頭(tap)，配置在沿該同軸截線的軸長(zhǎng)的一被選位置，該些分接頭包括在該內(nèi)導(dǎo)體與該些射頻功率產(chǎn)生器的一外部端之間的一連接。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體反應(yīng)裝置，還包括一短路導(dǎo)體，于該同軸截線與該近端相對(duì)的一遠(yuǎn)端連接至該內(nèi)導(dǎo)體與該外導(dǎo)體，而該同軸截線的該遠(yuǎn)端是一電短路。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中在該近端與該遠(yuǎn)端之間的該同軸截線的長(zhǎng)度等于該同軸截線的該匹配組件共振頻率的一四分之一波長(zhǎng)的倍數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該匹配組件共振頻率是介于一第一射頻產(chǎn)生器的一第一頻率與一第二射頻產(chǎn)生器的一第二頻率之間。
11.如權(quán)利要求7所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該被選位置是沿著該同軸截線的長(zhǎng)度的一位置，且該同軸截線中在一駐波電壓與一駐波電流之間的一比例至少等于該些射頻功率產(chǎn)生器的一輸出阻抗。
12.一種處理半導(dǎo)體基板的方法，其系于一等離子體反應(yīng)腔體中進(jìn)行，包括提供具有一電極電容的一高架電極與多數(shù)個(gè)特高頻功率產(chǎn)生器；經(jīng)由一阻抗匹配截線耦合該些特高頻功率產(chǎn)生器至該高架電極，該阻抗匹配截線具有等于一個(gè)四分之一的一特高頻截線頻率的倍數(shù)的一長(zhǎng)度，并于該阻抗匹配截線的一端連接至該高架電極，且該阻抗匹配截線包括相對(duì)每一該些特高頻功率產(chǎn)生器沿該阻抗匹配截線連接多數(shù)個(gè)分接頭的點(diǎn)；以及從該些特高頻功率產(chǎn)生器供應(yīng)一功率量至該高架電極，以維持一等離子體密度，其中于每一該些特高頻功率產(chǎn)生器的特高頻頻率之間的一特高頻頻率下，等離子體與電極同時(shí)趨向共振。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括沿著該阻抗匹配截線的該長(zhǎng)度接近一軸向位置處設(shè)置該些分接頭，其中在駐波電壓與駐波電流之間的比例等于該些特高頻功率產(chǎn)生器的輸出阻抗。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中等離子體的特高頻頻率與該阻抗匹配截線的特高頻頻率是介于從該些特高頻產(chǎn)生器產(chǎn)生的特高頻頻率之間。
15.一種等離子體反應(yīng)裝置，適于處理一半導(dǎo)體工件，包括一反應(yīng)腔體，其具有一腔壁以及包含用以支承該工件的一工件架；一平面電極，至少朝向該工件架；一同軸截線，具有一近端鄰近該平面電極，該同軸截線在與該平面電極間的一界面具有與該平面電極的一平面不同向的對(duì)稱的一圓柱軸，且該同軸截線包括一內(nèi)導(dǎo)體，于該近端連接至該平面電極；一外導(dǎo)體，圍繞該內(nèi)導(dǎo)體并與該內(nèi)導(dǎo)體相隔開；多數(shù)個(gè)射頻產(chǎn)生器，穿過連接該內(nèi)導(dǎo)體與該外導(dǎo)體。
16.如權(quán)利要求15所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該外導(dǎo)體與該工件架被連接至每一該些射頻產(chǎn)生器的一射頻回轉(zhuǎn)電位。
17.如權(quán)利要求16所述的等離子體反應(yīng)裝置，還包括提供該同軸截線與該些射頻產(chǎn)生器之間的連接的多數(shù)個(gè)同軸纜線，該些同軸纜線具有一中心導(dǎo)體，該中心導(dǎo)體于一端連接至每一該些射頻產(chǎn)生器的一射頻輸出端并于一相對(duì)端連接至該平面電極，每一該些同軸纜線還具有一外部導(dǎo)體，該外部導(dǎo)體于一端連接至每一該些射頻產(chǎn)生器的一射頻回轉(zhuǎn)電位并于一相對(duì)端耦合至與該工件架連接的部分該反應(yīng)腔體。
18.如權(quán)利要求17所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中該些同軸纜線的該中心導(dǎo)體與每一該些同軸纜線間的連接系在沿該同軸截線的一長(zhǎng)度的多數(shù)個(gè)分接頭的點(diǎn)，且該同軸截線中的一駐波電壓與一駐波電流之間的一比例至少等于該些同軸纜線的一特性阻抗。
19.如權(quán)利要求18所述的等離子體反應(yīng)裝置，還包括一短路導(dǎo)體，于該同軸截線遠(yuǎn)離該平面電極的一遠(yuǎn)端并連接于該內(nèi)導(dǎo)體與該外導(dǎo)體之間。
20.如權(quán)利要求19所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中在該近端與該遠(yuǎn)端之間的該同軸截線的該長(zhǎng)度等于每一該些射頻產(chǎn)生器的頻率間的一截線共振頻率的一四分之一波長(zhǎng)的倍數(shù)。
21.如權(quán)利要求20所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中在該近端與該遠(yuǎn)端之間的該同軸截線的該長(zhǎng)度等于該截線共振頻率的一半波長(zhǎng)。
22.如權(quán)利要求20所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中每一該些射頻功率產(chǎn)生器在一特高頻頻率下產(chǎn)生出一特高頻功率訊號(hào)，該截線共振頻率是介于每一該些射頻產(chǎn)生器的該特高頻頻率間的特高頻頻率。
23.如權(quán)利要求22所述的等離子體反應(yīng)裝置，其中在該反應(yīng)腔體中形成的該平面電極與等離子體在特高頻的一電極-等離子體共振頻率一起共振，該電極-等離子體共振頻率是介于每一該些射頻產(chǎn)生器的該特高頻頻率間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種處理半導(dǎo)體基板的方法與裝置。一種等離子體反應(yīng)裝置具有由數(shù)個(gè)射頻功率來(lái)源驅(qū)動(dòng)的電容式電極，且電極電容在所需等離子體密度與射頻功率頻率上與等離子體的負(fù)電容相匹配，以提供一電極等離子體共振支持寬制程窗，以于其中維持等離子體。
文檔編號(hào)H05H1/00GK1619767SQ20041005519
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者丹尼爾·J·后曼, 迪安娜·X·瑪, 葉洋, 楊姜久, 史蒂芬·C·雪農(nóng), 艾力克斯恩德·派克森, 斯而多洛斯·派納購(gòu)波洛斯, 丹尼斯·S·格理瑪, 高倉(cāng)惠子 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司