用于加工工件的真空等离子体腔室及采用其的加工装置制造方法及图纸

一种用于加工工件的真空等离子体腔室，它包括用于与腔室中的气体电气耦合并分别连接至第一和第二、相对较高和较低频率的ＲＦ电源的第一和第二电极。该腔室包括处于参考电位的一壁，和一与该壁间隔开的等离子体约束区域。一连接至诸电源和诸电极的滤波器结构使来自第一电源的电流能流至第一电极，并阻止从第一电源流出的电流大量地流至第二电极和第二电源，以及使来自第二电源的电流能流至第一和第二电极，并阻止来自第二电源的电流大量地流至第一电源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及真空等离子体加工装置，并更具体地涉及这样一种真空等离子体加工装置，其包括一等离子体激发区域，该区域包括分别连接至高和低频率的激发电源以及至一参考电位的第一、第二及第三电极，其中激发区域被约束在其壁处于参考电位的一真空腔室内。本专利技术的另一方面涉及这样一种真空等离子体加工装置，其包括分别用高和低频率RF激发在该真空等离子体加工装置中的一等离子体的一阻抗元件和一电极，其中用于高和低频率供电电路中的一滤波器结构使低频率的电流流过电极和阻抗元件之间的等离子体，并基本阻止高频率的电流从阻抗元件流至电极。
技术介绍
人们使用真空等离子体加工装置来在工件上沉积材料或从工件蚀刻去材料，这些工件通常是半导体晶片、介电和金属基片。将一气体引入到其中放置了工件的真空等离子体加工装置中。腔室的压力通常在0.1至1000托的范围中。该气体响应一RF电场或电磁场而被激发成一RF等离子体。RF场是由一阻抗元件提供的，通常它是一电极组、或者是将磁或静电RF场耦合至气体的一线圈。阻抗元件连接至具有一第一相对高RF频率的一第一RF电源，且该电源具有足够的功率并使气体能被激发成等离子体。第一RF电源与阻抗元件之间的连接通常借助于直接连接至第一RF电源的相对较长的电缆。一第一谐振匹配网络连接在电缆与阻抗元件之间，并通常包括一对可变电抗，它们调节成使第一RF电源的阻抗与其所驱动的负荷的相匹配。通常，通过腔室的顶部将气体引入到腔室中，并从腔室的底部抽出气体。通常，在腔室顶部的一电极与通至激发区域中的一组导流板和开孔相关联，以为流入激发区域的气体提供一喷淋头的效果。工件通常安装在腔室中一等离子体激发区域的底部处的一电极上。在一些腔室中，承载工件的电极是供以第一RF频率的阻抗元件，而与承载工件的电极间隔开的另一电极则连接至一参考电位，通常为接地。如前面所提及的待审批临时申请的图4中所示，已知提供这样一种腔室，它带有外壁和一位于腔室内部的等离子体约束区域。在其它类型的腔室中，阻抗元件是与在激发区域底部处承载工件的电极间隔开的。在这些其它类型腔室中的一些中，如前面所提及的待审批临时申请的附图说明图1中所示，阻抗元件是邻近激发区域顶部的一线圈，并且承载工件的电极经常连接至一第二RF电源，该第二RF电源具有比第一RF频率低得多的一第二RF频率。因为第二RF电源致使在电极上形成一DC电压，所以它经常被称为一DC偏压电源，且它经常通过一第二谐振匹配网络而连接至电极，且第二谐振匹配网络通常包括一对可变电抗，它们调节成使第二RF电源的阻抗与其所驱动的负荷相匹配。如果阻抗元件是一线圈，则第二RF电压通常具有在2MHz范围内的频率。在这些其它类型的腔室中，线圈置于腔室外面，并且在线圈中所产生的电磁场通过在腔室顶部处的介电窗口来耦合至腔室的一激发区域中的气体。第一，即超过10MHz的相对较高的频率控制等离子体的密度，而第二，即低于10MHz的相对较低的频率控制等离子体中的离子能量。通过独立地控制第一和第二RF电源的诸如功率、电压和/或电流之类的电气参数，就可以独立地控制等离子体密度和离子能量。这些其它类型的真空腔室包括一金属壁，且其通常保持在一参考电位、例如接地。在还有一些其它类型的腔室中，其中在激发区域顶部处的电极连接至一参考电位，将第一，即相对较高的RF频率供至金属壁，且该金属壁起到阻抗元件的作用，而将第二，即相对较低的RF频率供至承载工件的电极。当真空腔室包括一金属壁时，金属壁通常形成等离子体激发区域的外部。在再一些结构中，腔室壁是一绝缘体，并且等离子体激发区域的外部是由与腔室壁间隔开的等离子体约束百页窗来形成的，并被保持在一参考电位、例如接地。在激发区域中被激发成等离子体的气体穿过百页窗流至在腔室底部处的一出口。在这些其它的结构中，在激发区域的顶部处的电极连接至参考电位。尽管前述的结构已经足以用来加工现有技术的工件，但是人们不认为它们适于对某些工件、特别是半导体晶片的亚微米加工，以满足对蚀刻和沉积薄膜日益增长的需求。满足日益增长的需求的等离子体加工装置的关键设计参数是在等离子体中产生和保持离子和根基对中性物质的正确比例，离子、根基和中性物质在工件上方的激发区域中的滞留时间，以及对入射到基片上的离子能量的控制。这些参数提供宽泛的过程控制，以为许多类型的蚀刻和沉积过程形成正确的工艺。此外，对于具有较大面积的工件，加工每一工件的成本成为了加工装置设计中的一个重要的参数。需要清洁腔室内部的平均时间间隔、消耗品的成本、加工装置的可使用性、以及各种其它的因素都会影响在加工装置中加工工件的成本。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于加工工件的真空等离子体腔室，其中，该腔室包括连接至一第一、相对较高频率的RF等离子体激发电源的一等离子体激发阻抗元件，并且一用于承载工件的电极连接至一第二、相对较低频率的RF偏压电源。连接至阻抗元件和电极的一滤波器结构构造成使低频率的电流从电极流至阻抗元件，且基本不耦合至高频电源，以及，基本阻止从高频电源流出的高频率的电流流至电极和低频RF电源。在一较佳的实施例中，滤波器结构包括第一和第二滤波器。第一滤波器连接至阻抗元件，并使高频率的电流能从高频电源流至阻抗元件，且基本阻止低频率的电流从阻抗元件流至高频电源。第二滤波器连接至电极，并使低频率的电流从低频电源流至电极，并基本阻止高频率的电流流至电极和低频RF电源。第一滤波器较佳地是包括一与阻抗元件分路连接的带通滤波器。该分路滤波器的通频带可供低频率的电流通过，并大量衰减掉高频率的电流。第二滤波器最好包括一与电极串联的带通滤波器。该串联的滤波器的通频带可供低频率的电流通过，并大量衰减掉高频率的电流。本专利技术的另一方面涉及一种用于加工工件的真空等离子体腔室，其中，该腔室包括分别连接至相对较高和较低频率的RF电源的第一和第二电极、处于参考电位的一壁、以及约束等离子体并与所述壁间隔开的一等离子体激发区域。本专利技术的还有一个方面涉及一种用于加工工件的真空等离子体腔室，其中，该腔室包括分别连接至相对较高和较低频率的RF电源的第一和第二电极、处于参考电位的一壁、以及用于约束等离子体的一等离子体激发区域。该等离子体激发区域包括第一和第二电极、以及从所述壁间隔开并处于参考电位的百页窗。等离子体激发区域布置成使要激发成等离子体的气体能在诸百页窗之间流入该区域和流出该区域。本专利技术的另一方面涉及一种用于加工工件的真空等离子体腔室，其中，该腔室包括分别连接至相对较高和较低频率的RF电源的第一和第二电极、和连接至在一激发区域中的、连接至一参考电位(接地)的一第三电极。激发区域、亦即包括等离子体的区域通过一物理的等离子体约束结构与腔室壁基本隔离，所述等离子体约束结构在使未离子化的气体从激发区域内部流至其外部的同时，电气地和/或机械地将等离子体约束在激发区域中。在一较佳的实施例中，诸电极被包括在至少具有一个侧面的等离子体激发区域中，且该激发区域较佳地包括处于参考电位且与腔室壁间隔开的百页窗。该较佳实施例的等离子体约束区域包括位于激发区域的相对表面上且处于参考电位的第一和第二表面。第一和第二表面分别位于诸百页窗和电极之间。该较佳实施例的激发区域的几何形状使等离子体与加电电极、以及处于参考电位的第一与第二表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
组合地，　　　　一用于加工工件的真空等离子体腔室，该腔室包括用于与腔室中的气体电气耦合并连接至一第一、相对较高频率的ＲＦ等离子体激发电源的一激发阻抗元件，和用于承载工件、与腔室中的气体电气耦合并用于连接至一第二、相对较低频率的ＲＦ偏压电源的一电极；以及　　　　连接至阻抗元件和电极的一滤波器结构，该滤波器结构使第二低频率的电流从电极流至阻抗元件，且基本不耦合至第一、相对较高频率的ＲＦ电源，以及，基本阻止从第一、相对较高频率的ＲＦ电源流出的第一、相对较高频率的电流流至电极和第二、相对较低频率的ＲＦ电源。

【技术特征摘要】
US 2001-8-8 60/311,050;US 2001-12-31 10/032,2791.组合地，一用于加工工件的真空等离子体腔室，该腔室包括用于与腔室中的气体电气耦合并连接至一第一、相对较高频率的RF等离子体激发电源的一激发阻抗元件，和用于承载工件、与腔室中的气体电气耦合并用于连接至一第二、相对较低频率的RF偏压电源的一电极；以及连接至阻抗元件和电极的一滤波器结构，该滤波器结构使第二低频率的电流从电极流至阻抗元件，且基本不耦合至第一、相对较高频率的RF电源，以及，基本阻止从第一、相对较高频率的RF电源流出的第一、相对较高频率的电流流至电极和第二、相对较低频率的RF电源。2.如权利要求1所述的组合，其特征在于，阻抗元件包括一第二电极。3.一种用于加工工件的真空等离子体腔室，该腔室包括用于与腔室中的气体电气耦合并连接至一第一、相对较高频率的RF电源的一第一电极；用于承载工件、与腔室中的气体电气耦合并连接至一第二、相对较低频率的RF电源的一第二电极；处于参考电位的一外壁；以及用于约束等离子体的一等离子体激发区域，且该区域与所述外壁间隔开。4.一种用于加工工件的真空等离子体腔室，该腔室包括用于与腔室中的气体电气耦合并连接至一第一、相对较高频率的RF电源的一第一电极；用于承载工件、与腔室中的气体耦合并连接至一第二、相对较低频率的RF电源的一第二电极；以及连接至一等离子体激发区域内部的一参考电位的一第三电极。5.如权利要求3或4所述的腔室，其特征在于，它还包括与第一和第二电极耦合的一滤波器结构，该滤波器结构使第二、相对较低频率的电流从电极流至阻抗元件，且基本不耦合至第一、相对较高频率的RF电源，以及，基本阻止从第一、相对较高频率的RF电源流出的第一、相对较高频率的电流流至电极和第二、相对较低频率的RF电源。5.如权利要求1或2所述的组合、或者3或4所述的腔室，其特征在于，滤波器结构包括连接至阻抗元件的一第一滤波器，它用来使高频率的电流能从第一RF电源流至阻抗元件，并用来基本阻止低频率的电流从阻抗元件流至第一RF电源；和连接至电极的一第二滤波器，它用来使低频率的电流从第二RF电源流至电极，并用来基本阻止高频率的电流流至电极和第二、相对较低频率的RF电源。6.如权利要求5所述的组合，其特征在于，第一滤波器包括一与阻抗元件分路连接的带通滤波器，并且该分路的滤波器的通频带可供低频率的电流通过，并大量衰减掉高频率的电流。7.如权利要求5和6所述的组合，其特征在于，第二滤波器包括一与电极串联的带通滤波器，该串联的滤波器的通频带可供低频...

【专利技术属性】
技术研发人员：R丁德萨，M斯里尼瓦杉，E兰茨，李鲁民，
申请(专利权)人：拉姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]