真空等离子体处理器及其操作方法技术

真空等离子体处理器包括形成等离子体处理器的底部电极或顶部电极的具有多个相互绝缘的电极的电极阵列。当电极阵列是底部电极的一部分时，阵列中的电极是响应于局部温度传感器的、热电的、Ｐｅｌｔｉｅｒ效应型装置的部分以及是静电夹具的部分。热电装置控制工件的局部温度和钳位电压，所述钳位电压表示工件相对于包括电极的工件夹具的位置。把阵列中的电极耦合到电路，用于确定和／或控制在工件和／或等离子体的不同位置处的至少一个局部等离子体电参数。电路同时把具有不同频率日功率电平的ＲＦ功率提供给阵列中的不同电极，并包括连接到阵列中的不同电极的独立的匹配网络。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及真空等离子体处理器，尤其涉及包括电极阵列的真空等离子体处理器，所述电极阵列具有形成等离子体处理器的底部电极和上部电极的两个以上相互绝缘的电极。本专利技术的另一个方面涉及一种真空等离子体处理器，它包括控制工件局部温度的温差、Peltier效应装置。本专利技术的另外的方面涉及一种真空等离子体处理器，它包括传感器装置和在工件和/或等离子体的不同位置处确定至少一个局部处理参数的一种方法。本专利技术的又一个方面涉及一种真空等离子体处理器，用于控制等离子体处理工件的至少一个局部电参数。本专利技术的又另一个方面涉及一种真空等离子体处理器，它控制耦合到工件不同位置的等离子体的至少一个局部电参数。本专利技术的一个附加方面涉及一种等离子体处理器，它检测相对于具有两个以上相互绝缘电极的吸盘电极阵列的工件位置。
技术介绍
附图说明图1和2是两种类型的现有技术真空等离子体处理器的示意图。图1中示出的工件处理器包括真空等离子体处理箱组件10；用于驱动一种电抗器的第一电路12，所述电抗器用于把箱组件10中的可电离气体激励到等离子体状态；第二电路14，用于把RF(射频)偏置施加于箱组件10中的工件夹具；以及控制器配置16，它响应于与箱组件10相关联的各种参数的传感器而得到影响箱组件10中的等离子体的装置控制信号。控制器16包括响应于与箱组件10相关联的各种传感器的微处理器20、以及电路12和14、以及来自例如可以是键盘形式的操作者输入22的信号。微处理器20与包括硬盘26、随机存取存储器(RAM)28和只读存储器(ROM)30的存储器系统24耦合。微处理器20响应于提供给它的各种信号来驱动通常是一般的计算机监视器的显示器32。硬盘26和ROM 30存储用于控制微处理器20的操作的程序以及与在箱组件10中执行的过程的不同方法相关联的预置数据。不同方法与在不同过程期间施加到箱组件10的气体种类和流动率、包括电路12和14的交流源的输出功率、施加到箱组件10内部的真空以及包括在电路12和14的匹配网络中的可变电抗器的初始值有关。等离子体箱组件10包括箱40，箱40具有金属、非磁性圆柱形侧壁42和金属、非磁性基座44，它们两者都是电气接地的。把一般是石英的电介质窗口46固定地放置在壁42的顶部边缘。通过合适的接合垫料使壁42、基座44和窗口46相互刚性连接，使在箱40内部建立真空成为可能。例如，配置如同Ogle的美国专利4,948,458或Holland等人的美国专利5,759,280的平面等离子体激励线圈48座落在极接近窗口46的上表面上或中。线圈48，电抗器，电抗性地把通常在诸如13.56 MHz的RF频率处的交变磁场和电场提供给箱40的内部，以把箱中电离的气体激励到等离子体，通过标记号50在图1中示意地示出。在其它配置中，用平行于电极56而延伸的供电的或接地的电极55来代替线圈48，一般位于极接近箱40的窗口46中，如在图2中所示。基座44的上表面带有夹具，即，用于工件54的夹具52，它一般是一个圆形的半导体晶片或矩形的电介质板，诸如在平板显示器中所使用的。在箱40内部的或通过合适的空中实验室(air lab)耦合到箱内部的机器人臂53对于微处理器20得到的位置控制信号作出响应，以使工件54准确地定位在夹具52上，所以工件和夹具的中心是垂直地对准的。根据用于检测工件54和夹具52的相对位置的位置传感器(例如，光电检测器)，微处理器20得到位置控制信号。夹具52一般包括形成电极(活性单元(reactive element))的金属板56。电极56含有电介质层58并座落在基座44的上表面所含有的电介质层60上。通过从一个合适的源经由电极56中的导管64和凹槽(未示出)把氦提供给电介质层58的下侧以及通过从合适的源(未示出)把液体提供给夹具52中的导管(未示出)而使工件54冷却。在工件54定位在电介质层58上时，直流源66通过开关(未示出)把合适的电压提供给电极56以把工件54箝住，即，钳位在夹具52上。夹具52可以是单极的或双极的。当夹具52是双极的并且设计成与半导体晶片一起使用时，电极56包括有不同直流电压施加在其上的两个或多个同心的、相互绝缘的圆形金属单元。在工件54在夹具52上紧固到位时，来自一个或多个源68的一种或多种电离气体通过导管70和端口72流到箱40的内部。为了方便起见，所示出的端口72是在侧壁42中，但是可以理解，通常通过进气管(manifold)而使气体分布在箱40的顶部。为了方便起见，在图1中只示出一个气体源68，但是可以理解，通常可以有不同种类的数个气体源，例如，诸如SF6、CH4、C12、HBr之类的腐蚀剂、诸如Ar或He之类的稀释剂(dilutant)以及作为钝化气体的O2。导管70的内部包括阀74以及流速计76，分别用于控制通过端口72流入箱40的气体流速以及测量通过端口72的气体流速。阀74响应于微处理器20得到的信号，而流速计76把表示导管70中的气体流速的一个电信号提供给微处理器。对于在箱40中处理的每个工件54的每个方法步骤，存储器系统24存储表示导管70中所要求气体流速的一个信号。微处理器20响应存储器系统24对于所要求的流速存储的信号以及监测流速计76得到流速以相应地控制阀74。通过导管80连接到箱40的基座44中的端口82的真空泵80抽空箱的内部到一个合适的压力，一般在一到一百毫托的范围。在箱40内部的压力计86把表示箱40中的真空压力的一个信号提供给微处理器20。对于特定工件处理方法的每个步骤，存储器系统24存储表示箱40内部所要求真空压力的一个信号。微处理器20响应存储器系统24对于每个方法步骤得到的所存储的要求压力信号以及来自压力计86的一个电信号，以提供驱动在导管84中的滑门阀(gate valve)(即，可变的压缩)87的一个电信号，以保持箱40中的压力处于每个方法步骤的设置点或预定值上。光谱仪90通过响应于等离子体辐射的、以及通过侧壁42上的窗口92耦合到光谱仪90的光能量来监测等离子体50的光辐射。光谱仪90响应等离子体50辐射的光能量并把一个电信号提供给微处理器20。微处理器20响应光谱仪90得到的信号来检测等离子体50正在工件54上执行的过程(蚀刻或沉积)的终点。微处理器20响应光谱仪90得到的信号以及存储器系统24存储的表示与终点相关联的光谱仪输出特征的信号而向存储器提供一个适当的信号来表示已经完成方法步骤。然后，微处理器20响应来自存储器系统24的信号而停止与完成方法步骤相关联的某些活动，并启动在箱40中处理的工件上的新的方法步骤或命令夹具52放开工件54以及把新的工件传送到夹具，接着鼓动另外系列的方法处理步骤。驱动线圈48的激励电路12包括具有恒定输出功率和一般具有13.56MHz频率的恒定频率RF源100。源100驱动具有电子功率增益控制的功率放大器102，以致放大器的响应时间的数量级为数微秒或更少，即，放大器102的输出功率在数微秒或更少的时间中从第一值变化到第二值。放大器102的输出功率在100和3000瓦之间的范围内。放大器102一般具有50欧姆的输出阻抗，整个阻抗是电阻性的，没有电抗的成分。因此，从放大器102的输出端返回看的阻抗一般通过(50本文档来自技高网...

【技术保护点】
在保持真空和供给电离而形成等离子体的处理气体的箱中，使工件保持在箱中的工件夹具上而用等离子体处理工件的一种方法，所述方法包括检测等离子体的不同局部部分的至少一个电特性，以及得到表示在等离子体的不同局部部分处检测到的至少一个电特性的信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G恩尼斯，
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]