[發(fā)明專利]射頻功率源系統(tǒng)及使用該射頻功率源系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)腔室

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710039453.5
• 申請(qǐng)日: 2007-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101287327A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳金元;尹志堯;錢學(xué)煜;倪圖強(qiáng);飯塚浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46;H05H1/30
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及應(yīng)用于等離子體反應(yīng)腔室中的射頻功率源，特別涉及可以產(chǎn)生多種頻率的射頻功率源系統(tǒng)及使用該射頻功率源系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)腔室。

【背景技術(shù)】

現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有使用兩種射頻頻率(雙頻)的等離子體反應(yīng)腔室。一般來(lái)說(shuō)，雙頻等離子體反應(yīng)腔室接收的射頻偏置功率(RF?bias?power)的頻率低于約15MHz，射頻源功率(RF?source?power)的頻率較高，一般在40-200MHz。射頻偏置功率是指用以控制離子能量和能量分布的射頻功率，而射頻源功率是指用以控制等離子體中的離子解離(plasma?iondissociation)或等離子體密度(plasma?density)的射頻功率。在某些特定應(yīng)用中，人們運(yùn)用偏置頻率為2MHz或13MHz、源頻率為27MHz、60MHz、100MHz或更高的頻率在等離子體反應(yīng)腔室中進(jìn)行蝕刻工藝處理。

最近有人提出了一種讓等離子體反應(yīng)腔室工作在一個(gè)偏置頻率和兩個(gè)源頻率下的方式。例如，有人提出讓等離子體蝕刻反應(yīng)腔室工作在2MHz偏置頻率和27MHz和60MHz兩個(gè)源頻率下。在這種方式下，不同類型的離子的解離可以通過(guò)兩個(gè)源射頻(source?RF)的功率加以控制。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中的這些應(yīng)用，每種頻率都是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的射頻功率源(或射頻功率發(fā)生器)來(lái)提供的。比如，若等離子體蝕刻反應(yīng)腔室需要工作在三種頻率下，則現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)腔室就必須提供三臺(tái)獨(dú)立工作的射頻功率源來(lái)滿足工作需要。眾所周知，射頻功率源的費(fèi)用非常昂貴，大大地增加了使用者的使用成本。欲獲得進(jìn)一步的信息，請(qǐng)參看美國(guó)專利號(hào)6,281,469和7,144,521，以及美國(guó)申請(qǐng)專利公開(kāi)號(hào)2005/0264218。

在等離子體反應(yīng)腔室實(shí)際工作過(guò)程中，有時(shí)需要反應(yīng)腔室同時(shí)工作在2MHZ偏置頻率和60MHZ的源頻率下；而有時(shí)又需要反應(yīng)腔室同時(shí)工作在13MHZ偏置頻率和60MHZ的源頻率下。現(xiàn)有技術(shù)的做法是給等離子體反應(yīng)腔室提供三臺(tái)獨(dú)立的射頻功率源(或射頻功率發(fā)生器)，通過(guò)分別控制每一個(gè)獨(dú)立的射頻功率源來(lái)提供不同的頻率組合。但這種設(shè)計(jì)價(jià)格昂貴且設(shè)備占地體積大。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)用于等離子體反應(yīng)腔室上的可以產(chǎn)生多種頻率的射頻功率源，其可以大大節(jié)省使用者的成本，并且可靠性高。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種運(yùn)用于等離子體反應(yīng)腔室上的具有可切換的多種頻率的射頻功率源，其不僅可以大大節(jié)省使用者的成本、可靠性高，而且可以通過(guò)切換射頻，使等離子體反應(yīng)腔室能夠選擇性地選擇工作頻率，滿足不同的應(yīng)用(different?applications)或工藝步驟(recipe?steps)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的：

一種射頻功率源系統(tǒng)，包括：輸出具有N個(gè)頻率的N個(gè)射頻信號(hào)的射頻源，其中N是大于1的整數(shù)；合成該N個(gè)射頻信號(hào)的射頻功率合成器，以輸出一個(gè)合成的射頻信號(hào)；放大該合成的射頻信號(hào)的寬帶放大器，以提供一個(gè)經(jīng)過(guò)放大的射頻信號(hào)；接收該經(jīng)過(guò)放大的射頻信號(hào)的射頻功率分離器，以提供具有N個(gè)頻率的N個(gè)經(jīng)過(guò)放大的射頻功率信號(hào)。

一種射頻功率源系統(tǒng)，包括：第一射頻源，輸出具有第一頻率的第一射頻信號(hào)；第二射頻源，輸出具有第二頻率的第二射頻信號(hào)；射頻功率合成器，將第一和第二射頻信號(hào)合成，輸出一個(gè)合成的射頻信號(hào)；寬帶放大器，用以放大該合成的射頻信號(hào)，以提供一個(gè)經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)；射頻功率分離器，用以接收該經(jīng)過(guò)放大的信號(hào)，并提供第一放大射頻功率和第二放大射頻功率；匹配電路，用以接收該第一放大射頻功率和該第二放大射頻功率。

一種等離子體反應(yīng)腔室，包括：真空反應(yīng)腔室，用來(lái)在其中產(chǎn)生等離子體；射頻功率源，可提供頻率為f1的射頻功率；可以輸出具有N個(gè)不同頻率的N個(gè)射頻信號(hào)的射頻源，其中N是大于1的整數(shù)；合成該N個(gè)射頻信號(hào)的射頻功率合成器，以輸出一個(gè)合成的射頻信號(hào)；放大該合成的射頻信號(hào)的寬帶放大器，以提供一個(gè)經(jīng)過(guò)放大的射頻信號(hào)；接收該經(jīng)過(guò)放大的射頻信號(hào)的射頻功率分離器，以提供具有N個(gè)頻率的N個(gè)經(jīng)過(guò)放大的射頻功率信號(hào)；匹配電路，用以將該頻率f1以及該N個(gè)頻率中的至少一個(gè)頻率的射頻功率耦合到該真空反應(yīng)腔室中。