与气体联用的等离子体处理系统。该等离子体处理系统包括第一电极、第二电极、气体输入口、功率源和无源电路。所述气体输入口可操作地在所述第一电极和所述第二电极之间提供所述气体。所述功率源可操作地将在所述第一电极和所述第二电极之间的所述气体激发成等离子体。所述无源电路耦合于所述第二电极并被配置为调节所述第二电极的阻抗、电势和直流偏压中的一个或多个。所述无源射频电路包括与电感器并联设置的电容器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多频电容耦合等离子体刻蚀腔根据35U. S. C. sctn. 119 (e)，本申请主张享有申请号为61/166，994，申请日为 2009年4月6日的美国临时专利申请的利益，合并该申请的全部公开内容于此作为参考。
技术介绍
等离子体处理的发展促进了半导体工业的成长。等离子体处理可能涉及不同的等离子体产生技术，例如电感耦合等离子体处理系统、电容耦合等离子体处理系统、微波产生等离子体处理系统和类似系统。在涉及材料的刻蚀和/或淀积的工艺中，制造商经常使用电容耦合等离子体处理系统以制造半导体装置。用新的先进材料、不同材料的复杂堆叠、更薄的层、更小的特征尺寸和更小公差组装的下一代半导体装置可能要求等离子体处理系统对于等离子体处理参数有更精确的控制和更宽的操作窗。因此，对于衬底等离子体处理的重要考虑涉及到电容耦合等离子体处理系统控制复数个等离子体相关处理参数的处理能力。控制等离子体相关处理参数的惯用方法可以包括使用无源RF耦合电路、射频(RF)发生器或直流电源。图IA示出了在等离子体刻蚀工艺中现有技术的等离子体处理系统100的简化示意图。等离子体处理系统100包括限制腔102、上电极104、下电极106和RF驱动器108。 限制腔102、上电极104和下电极106被设置为提供等离子体形成空间110。RF驱动器108 与下电极106电连接，而上电极104电接地。操作中，衬底112通过静电力被维持在下电极106上。气源(未示出)给等离子体形成空间110提供刻蚀气体。RF驱动器108给下电极106提供驱动信号，因此在下电极 106和上电极104之间提供了电压差。该电压差在等离子体形成空间110中产生电磁场，其中等离子体形成空间110中的气体被电离形成等离子体114。等离子体114刻蚀衬底112 的表面。图IB示出了惯用刻蚀处理中等离子体处理系统底部的放大图。如图中所示，等离子体鞘116形成于等离子体114和衬底表面112之间。等离子体鞘116承受着等离子体114 电势和下电极106电势之间的电势差。通过跨越等离子体鞘116的电势差，来自等离子体 114的等离子118朝着衬底112的表面加速。等离子118对衬底112的撞击致使衬底112 表面上的材料被刻蚀掉。在刻蚀工艺中，中性物质流和来自等离子体的离子致使在衬底112 上将淀积聚合物层。通过这种方式，等离子体114可以被用于刻蚀和/或淀积材料到衬底 112上以制造电子设备。实际上，精确控制等离子体参数和刻蚀/淀积行为的需要要求等离子体处理系统比图IA和图IB中的等离子体处理系统100更复杂。图2示出了现有技术等离子体处理系统200的简化示意图。如图2所示，等离子体处理系统200包括上电极204、下电极206、接地上延伸环210、上绝缘体212、接地下延伸环214、下绝缘体216、RF匹配电路218、RF发生器220、RF匹配电路222和RF发生器224。图2的等离子体处理系统200的基本设置与上述图IA的等离子体处理系统100 相似，但不同的是上电极204接地被替换为通过RF匹配电路222连接到RF发生器224。以这种方式，上电极204的RF偏压能被独立地控制。另外，等离子体处理系统200包含接地上延伸环和接地下延伸环，以消耗(drain)来自等离子体边界的RF电流。在等离子体处理系统200的例子中，通过下绝缘体216将下电极206与接地下延伸环214电绝缘。相似地， 通过上绝缘体212将上电极204与接地上延伸环210电绝缘。等离子体处理系统200可以是单频、双频(DFC)或三频RF电容放电系统。RF发生器2 提供的射频的非限制性例子包括2、27和60MHz。在等离子体处理系统200中，衬底 208可以被配置在下电极206的上方进行处理。考虑到其中的情况，举例来说，正在处理衬底208。在等离子体处理中，带有接地路径的RF发生器220提供低功率RF偏压通过RF匹配电路218到下电极206。作为一个例子，RF匹配电路218可以被用于最大化至等离子体处理系统200的功率输送。来自提供给下电极206的RF发生器220的驱动信号在下电极206和上电极204之间提供了电压差。 该电压差产生致使气体被电离的电磁场，因此在上电极204和下电极206之间产生等离子体(为简化示意图没有示出气体和等离子体)。等离子体可以用于刻蚀和/或淀积材料到衬底208上以制造电子设备。考虑到其中的情况，举例来说，在刻蚀处理中制造商可能想要调整上电极204的电压以对等离子体处理参数提供额外的控制。带有接地路径的RF发生器2M通过RF匹配电路222可以调节上电极204的电压。在图2例子中的RF发生器2 可以是高功率的。现在将参考图3描述另一种现有技术的等离子体处理系统。图3示出了现有技术等离子体处理系统300的简化示意图。如图3中所示，等离子体处理系统300包括上电极204、下电极206、接地上延伸环210、上绝缘体212、接地下延伸环214、下绝缘体216、RF匹配电路218、RF发生器220、RF滤波器322和直流电源324。 在等离子体处理系统300中，衬底208可以被配置在下电极206之上进行处理。图3的等离子体处理系统300与上述图2的多频电容耦合等离子体处理系统200 相似，但与图3例子中不同处在于，带有接地路径的直流电源3M通过RF滤波器322耦合到上电极204。RF滤波器322通常被用于提供不想要的谐振射频能量的衰减，而不给直流电源324引入损失。不想要的谐振射频能量在等离子体放电时产生并可以防止其通过RF 滤波器322返回到直流电源。考虑到其中的情况，举例来说，在等离子体处理中，制造商可能想要调整上电极 204的直流电势以对等离子体处理参数提供额外的控制。在图3的例子中，上电极204的直流电势可以通过使用直流电源3 来调整。典型地，在上电极204上施加直流偏压的目的是想阻止电子流向上电极204，因此让它们局限于等离子体中。以这种方式，能够增加等离子体密度，由此增加衬底208材料的刻蚀速率。前述等离子体处理系统要求使用外部的RF和/或直流电源以调整上电极上的电压来获得对等离子体相关参数的额外控制。因为外部的电源的实施可能昂贵，为了实现RF 耦合和直流偏压，已经开发了使用带有直流电流接地路径的RF耦合电路的等离子体处理系统。这种现有技术的等离子体处理系统现在将参考图4和图5进行描述。图4示出了惯用等离子体处理系统400的简化示意图。如图4中所示，等离子体处理系统400包括上电极204、下电极206、接地上延伸环404、上绝缘体212、接地下延伸环 412、下绝缘体216、RF匹配电路218、RF发生器220、导电耦合部件410和RF耦合电路402。在等离子体处理系统400中，衬底208可以被配置在下电极206之上进行处理。图4的等离子体处理系统400与上述图2和图3的多频电容耦合等离子体处理系统200和300相似，但不同的是，图4的例子中上电极204被连接到无源电路(RF耦合电路 402)而不是外部的RF或直流电源。特别地，RF耦合电路402与带有直流接地路径的上电极204耦合。取代图2和图3中已使用的外部电源，在图4中通过提供直流电流返回到接地和RF耦合电路402来获得至上电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．与气体联用的等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括：第一电极；第二电极；气体输入口，其可操作地在所述第一电极和所述第二电极之间提供所述气体；功率源，其可操作地将在所述第一电极和所述第二电极之间的所述气体激发成等离子体；和无源电路，其被耦合到所述第二电极并被配置为调节所述第二电极的阻抗、电势和直流偏压中的一个或多个，其中所述无源射频电路包括与电感器并联设置的电容器。
【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：阿列克谢·马拉赫塔诺夫，拉金德尔·德辛德萨，越石光，安德里亚斯·费舍尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US
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