用于等离子灰化设备的调谐硬件和使用该调谐硬件的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个不同操作条件下进行操作，所述连续可变微波电路包括：波导器，所述波导器包括具有被构造成伸入该波导器内的芯体的可调节调谐元件；致动器，所述致动器与可调节调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化等离子灰化装置中的反射微波功率；和控制器，所述控制器与致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动致动器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及等离子灰化设备，更具体地，涉及。
技术介绍
射频或微波(“微波”)等离子产生设备广泛地使用于半导体和工业等离子加工。等离子加工支持着许多不同的应用，包括蚀刻基板或工件的材料、将材料沉积在基板上、清洁工件表面和修改基板表面。在等离子放电装置中，气体通过位于微波空腔内的等离子管流动，且在该气体内的等离子被微波能量所激发。该等离子或来自该等离子的余辉(afterglow)典型地被引导至该基板或工件所在的加工室，并且用于将材料从该基板中移除或沉积至该基板上。一个产生微波等离子的机构包括波导器，在该波导器的一个端部上具有磁控管发射器且在该波导器的另一个端部处具有施加器，所述施加器具有穿过波导器的等离子气体管。微波场产生于波导器的该部分中，以使电能耦合耦合至该施加器中的气体以在该施加器中产生等离子。该等离子除了充电种类之外还包括产生高能反应状态的激发气体原子和分子。耦合耦合至该等离子负载的微波功率量可显著地改变，且该微波功率量典型地为诸如室压、气体成分和气流、以及使电场撞在该等离子负载上的机构的等离子条件的函数。在等离子正在加工工件时，这些条件和因此由该等离子进行的微波功率吸收和反射的微波功率可作为时间函数而变化。因此，等离子可以是用于耦合耦合至等离子的微波能量的高度可变负载。必须采取预防措施以抵抗上述条件变化中任何可能引起的由等离子所致的微波能量吸收的变化。否则，微波激发的等离子可能会相对于作为对该基板具有不利影响的时间和空间的函数的大量参数(尤指各类的通量密度)相当不一致且可变。最大化自该供应器至等离子负载的功率传输已知为调谐微波电路，且可通过改变调谐短截线的尺寸和位置或滑动短路器的位置以及其它类似机构来完成。与用于例如也称为灰化的光致抗蚀剂的移除的材料移除所设计的许多等离子放电装置有关的缺点在于，所述等离子放电装置被设计成只与例如氧气、含氟气体或一小组气体混合物的单一气体类型一起使用。目前的等离子源灰化系统典型地通过通常所说的“固定调谐”系统或网络来操作。该系统可在初始化之前或等离子灰化工具启动期间被调节以优化等离子状态，但是一旦完成启动，等离子源会在规定的加工窗口(例如，用于所需的气体成分、流量、压力和类似物)内进行操作，不需要额外的调谐。然而，当使用诸如气体类型、气体成分、室压等的不同加工条件的过程要被执行时，能量耦合硬件必须改变，因而必须使用新设备件，从而对于特定制造过程而言，有时产生无法接受的成本。因此，一旦破坏规定操作窗口，固定调谐网络无法最小化反射功率。如前所述，微波激发的等离子可根据例如气体成分、气体压力和类似条件的等离子条件函数来吸收显著不同的微波能量。具体地，如果为了基板的优化处理需要新的处理气体、气体混合物或气体压力，则该反射功率不再被固定调谐网络所最小化。这可导致等离子产生设备产生显著的稳定控制问题。在这种情况中，需要调谐短截线和/或滑动短路器的额外调谐以降低反射功率，从而使最大功率传输至由气体成分的改变引出的新等离子负载。在典型的固定调谐系统上，该调节可以只通过使用专用于新的气体化学性质和/或压力的不同的等离子灰化工具来完成。当气体成分或压力的改变单纯的只用于多步骤过程中的一个步骤时，这是特别令人震惊的问题。使用不同的等离子灰化工具或停止该过程以调谐现存等离子灰化工具会耗费时间、成本过高且在一些情况中不可行。如共同转让的美国专利第6，057，645号所强调地，与固定调谐系统有关的问题在半导体和工业等离子加工业中已熟知相当长的时间，该专利公开一种可通过大的加工条件范围下不同的填充气体来使用的等离子放电装置。这通过提供可广泛地调谐的装置来完成，使得即使存在不同气体和不同操作状态时也可获得适当的共振微波模式。该专利技术通过限定具有微波陷波器的纵向延伸的微波空腔的至少一个端部并将微波陷波器的纵向位置设置为可调节来提供动态调谐。根据该专利的进一步方面，微波功率利用延伸至空腔内的天线耦合至空腔，其插入微波空腔的程度可调节以提供进一步的调谐调节，使得所需的共振微波模式的耦合在该操作窗口被放大时可被增强。因此，可以看到调谐硬件已经一体形成到微波等离子灰化设备中，以优化进入等离子负载的微波能量。然而，本领域公知的为“内部调谐”的这类调谐可能成本过高。这类调谐硬件的一个简单实施例为短截线调谐器，这类调谐硬件可被调节以优化微波能量至等离子负载的耦合并能够使等离子放电装置用于大的加工条件范围，该短截线调谐器可被重新定位或尺寸重新形成为限制从等离子负载反射回到该来源的功率量。典型地公知为“外部调谐”的这类调谐机构比内部调谐器明显更简单且较便宜。因此，一件或多件调谐硬件可形成调谐网络，该调谐网络被构造造成将等离子负载的阻抗转换为基本上等于对于微波源输出端口进入该调谐网络的微波源阻抗的阻抗。具体地，调谐短截线可被使用以最小化来自等离子施加器的反射功率，且可调节调谐短截线可使单个等离子灰化设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件并降低用于特定制造过程的成本。根据前述，本领域需要经济型可调节调谐硬件，用于等离子灰化设备来使单个设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件。具体地，等离子灰化系统可配备可调节调谐短截线以选择性地降低来自加工室的反射功率，并使单个等离子灰化设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件而降低特定制造过程的成本。
技术实现思路
在此公开构造成最小化使用两个或更多个等离子负载的等离子灰化设备中的反射功率的方法和设备，所述两个或更多个等离子负载彼此不同，例如，通过气体成分的变化。在一个实施例中，一种能够被调谐以在多个不同操作条件下进行操作的连续可变微波电路包括可调节调谐元件，所述可调节调谐元件具有被构造成伸入该波导器内的芯体；致动器，所述致动器与该可调节调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化反射微波功率；和控制器，所述控制器与致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动该致动器。在另一个实施例中，一种用于从基板剥除光致抗蚀剂、聚合物和/或残留物的可调谐等离子灰化设备包括等离子产生部件，所述等离子产生部件用于产生等离子且包括微波功率来源；连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个不同操作条件下与微波功率来源进行可操作通信进行操作，其中电路包括波导器，所述波导器与被构造成传送通过所述波导器的微波能量的微波功率来源进行可操作通信；可调节调谐元件，所述可调节调谐元件与该波导器进行可操作通信，其中可调节调谐元件包括被构造成伸入该波导器内的芯体；致动器，所述致动器与该调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化该等离子灰化器中的反射微波功率；加工室，所述加工室与波导器流体连通以容纳该基板并传送微波功率至该基板；和控制器，所述控制器与该致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动该致动器。一种等离子灰化方法包括以下步骤在波导器内产生微波能量；利用该微波能量由第一气体成分形成第一等离子；通过可调节地以第一插入长度将调谐短截线芯体插入至该波导器内最小化来自该第一等离子的反射功率；利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：阿西木·斯里瓦斯塔瓦，罗伯特·库亚尔，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：