專利名稱：包括響應(yīng)dc偏壓控制的真空等離子體處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及真空等離子體處理器，尤其涉及包括響應(yīng)DC偏壓控制的等離子體處理器。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道，將AC等離子體激發(fā)場(chǎng)施加到真空腔內(nèi)的一區(qū)域，便可以用等離子體來(lái)加工處理工件，其中該區(qū)域配有一種氣體，所加的場(chǎng)將該氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ぬ幚碛玫牡入x子體。工件通常是半導(dǎo)體晶片或電介質(zhì)板，而等離子體則用于在該工件上形成集成電路器件。受激等離子體通常干法蝕刻工件，但在某些情況下也會(huì)使材料沉積在工件上。通常，用腔內(nèi)一對(duì)間隔開的電極或者用腔內(nèi)的一個(gè)電極和腔外的線圈，對(duì)上述區(qū)域施加AC等離子體激發(fā)場(chǎng)。(應(yīng)該理解，在本文中術(shù)語(yǔ)“電抗”在與真空等離子體處理腔相關(guān)的情況下使用時(shí)是指用于向腔內(nèi)等離子體提供AC等離子體激發(fā)場(chǎng)的電極或線圈。)隨著器件尺寸不斷減小，對(duì)等離子體加工處理工件時(shí)各種參數(shù)的精確控制提出了越來(lái)越高的要求。這些參數(shù)包括AC場(chǎng)的各項(xiàng)特征，其中電抗將該AC場(chǎng)耦合到等離子體。特別是，AC場(chǎng)的強(qiáng)度和形狀對(duì)工件器件的本質(zhì)有相當(dāng)大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種真空等離子體處理器，它包括用于處理工件的真空等離子體腔。該腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極組件以及與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件。第一電極組件包括第一電極，而第二電極組件包括第二電極。一種AC電源裝置連接到上述電極中的至少一個(gè)，該AC電源裝置具有足夠大的功率能將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體，并且包括多種頻率。腔體和電極組件被安排成(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)線存在于第一和第二電極組件之間，該AC電場(chǎng)線的頻率由電源裝置決定；以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，使DC偏壓逐漸形成于這些電極上。電路系統(tǒng)基于檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響AC電場(chǎng)線。
較佳地，AC電源裝置以及第一和第二電極被安排成使第一和第二頻率從電源裝置分別耦合到第一和第二電極，使得第一頻率的電場(chǎng)線在第一和第二電極之間延伸，第二頻率的電場(chǎng)線在第二和第一電極之間延伸。上述電路系統(tǒng)包括連接在第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第一電路以及連接在第二電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第二電路。第一電路包括第一可變阻抗，第一可變阻抗基于第二電極上檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第二頻率的電場(chǎng)線。第二電路則包括第二可變阻抗，第二可變阻抗基于第一電極上檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第一頻率的電場(chǎng)線。
第二組件最好還包括第三電極。該腔體和電極組件被安排成(a)使第一AC頻率的第一電場(chǎng)線存在于第一電極以及第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間；以及(b)使第二AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于第二和第三電極之間。該腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成，使該電路系統(tǒng)基于檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第一和第二電場(chǎng)線。
第一組件最好還包括第四電極。該腔體和電極組件被安排成，使第一AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于第一和第四電極之間。該腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成，使該電路系統(tǒng)基于檢測(cè)到的第二DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第三電場(chǎng)線。
本發(fā)明的另一方面涉及一種真空等離子體處理器，它包括用于處理工件的真空等離子體腔。該腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極組件以及與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件。第一電極組件包括第一電極，而第二電極組件包括彼此間隔開的第二和第三電極。與上述電極中的至少一個(gè)電極相連的AC電源裝置具有足夠大的功率能將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體。該腔體和電極組件被安排成，(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)存在于第一和第二電極組件之間，該AC電場(chǎng)的頻率由電源裝置決定；以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，使DC偏壓逐漸形成于上述電極中的至少一個(gè)電極上。電路系統(tǒng)被安排成響應(yīng)于DC偏壓示數(shù)來(lái)控制用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)。響應(yīng)于DC偏壓示數(shù)，可以人工控制該電路系統(tǒng)，或者響應(yīng)于檢測(cè)器的輸出信號(hào)，可以自動(dòng)控制該電路系統(tǒng)。
該腔體和電極組件最好被安排成(a)使上述AC頻率的第一電場(chǎng)線存在于第一電極以及第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間；以及(b)使上述AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于第二和第三電極之間。該腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成，使電路系統(tǒng)響應(yīng)于DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第一和/或第二電場(chǎng)線。
第一組件最好還包括至少基本上圍繞著第一電極的第四電極。第四電極與第一、第二和第三電極共軸，并且每一個(gè)電極都具有環(huán)形邊界。第一和第四電極基本上共面。該腔體和電極組件被安排成，使上述AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于第一和第四電極之間。該腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成，使電路系統(tǒng)響應(yīng)于DC偏壓示數(shù)來(lái)影響第三電場(chǎng)線。
該電路系統(tǒng)最好包括與上述電極之一相連的可變阻抗。該可變阻抗被安排成具有一個(gè)根據(jù)DC偏壓示數(shù)而控制的值。較佳地，該可變阻抗連接在第二電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間并且就是無(wú)源元件所構(gòu)成的第一分支中包括的第一串聯(lián)諧振電路的第一電抗，和/或連接在第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間并且就是無(wú)源元件所構(gòu)成的第二分支中包括的第二串聯(lián)諧振電路的第二電抗。
本發(fā)明的另一方面涉及在真空等離子體處理腔中處理工件的方法，該真空等離子體處理腔包括將AC電能耦合到腔內(nèi)氣體的第一電極組件以及與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件。第一電極組件包括第一電極，而第二電極組件包括彼此間隔開的第二和第三電極。該方法包括，通過(guò)向上述電極中的至少一個(gè)電極提供功率足夠大的AC電能，將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體。通過(guò)上述至少一個(gè)電極提供給氣體的AC電能可以(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)存在于第一和第二電極組件之間，該AC電場(chǎng)的頻率由所提供的AC電能決定；以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，使DC偏壓逐漸形成于上述電極中的至少一個(gè)電極上。用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)是根據(jù)DC偏壓示數(shù)來(lái)控制的。
較佳地，(a)上述AC頻率的第一電場(chǎng)線存在于第一電極以及第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間；以及(b)上述AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于第二和第三電極之間?；贒C偏壓示數(shù)，來(lái)影響第一和/或第二電場(chǎng)線。
第一組件最好還包括第四電極，并且上述頻率的第三電場(chǎng)線存在于第一和第四電極之間?；贒C偏壓示數(shù)，來(lái)影響第三電場(chǎng)線。
本發(fā)明的另一方面涉及一種真空等離子體處理器，它包括用于處理工件的真空等離子體腔。該腔體與和腔內(nèi)氣體電耦合的電抗相關(guān)聯(lián)。該腔體包括一電極組件，該電極組件具有與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極。與電抗相連的AC電源裝置具有足夠大的功率，能將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體。腔體、電抗和電極組件被安排成(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)存在于電抗和電極組件之間，該AC電場(chǎng)的頻率由電源裝置決定；以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，使DC偏壓逐漸形成于該電極組件的電極上?？刂朴糜诩ぐl(fā)等離子體的AC電場(chǎng)所用的電路系統(tǒng)包括與電極組件的電極相連的可變阻抗。該可變阻抗的值是根據(jù)DC偏壓示數(shù)來(lái)控制的。該可變阻抗可以根據(jù)DC偏壓示數(shù)來(lái)人工控制，或者該可變阻抗可以根據(jù)檢測(cè)器的輸出信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制。
本發(fā)明的另一方面涉及一種真空等離子體處理器，它包括和電抗相關(guān)聯(lián)的腔，該電抗用于將AC電能耦合到腔內(nèi)氣體并且包括電極。電路系統(tǒng)連接在該電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。該方法包括，通過(guò)向電抗提供功率足夠大的AC電能，將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體。通過(guò)上述電抗而提供的AC電能可以(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)存在于電抗和電極之間，該AC電場(chǎng)的頻率由所提供的AC電能決定；以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，DC偏壓逐漸形成于上述電極上。電路系統(tǒng)的阻抗根據(jù)DC偏壓示數(shù)而變化。
我們已意識(shí)到與本申請(qǐng)一起轉(zhuǎn)讓的MacGearailt的美國(guó)專利6,677,711。MacGearailt的專利揭示了一種真空等離子體處理器，它包括具有一對(duì)電極的腔，其中之一支撐著工件。電極之一通過(guò)由無(wú)源元件構(gòu)成的電路而接地。另一電極連接到用于將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體的射頻源。該無(wú)源電路包括一可變阻抗，該可變阻抗的值響應(yīng)于電壓探針并且可以輸出第一和第二信號(hào)，其中第一信號(hào)是電極和接地之間的射頻電壓的復(fù)制品，第二信號(hào)是電極和接地之間的接線中流動(dòng)的射頻電流的復(fù)制品。根據(jù)探針檢測(cè)到的射頻電流和電壓的函數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)可變射頻阻抗，以便使電極和接地之間維持恒定、有限、非零的射頻電壓。
可變阻抗包括四個(gè)單獨(dú)的分支，它們又分別包括多個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)，用于將電極直接連接到接地、可變電感器、可變電容器和可變電阻器。可變電感器、可變電容器和可變電阻器的值都是根據(jù)表示電極和接地之間射頻電壓和電流的信號(hào)來(lái)控制的，這些信號(hào)都是探針輸出的?？勺冸姼衅鳌⒖勺冸娙萜骱涂勺冸娮杵骺梢砸圆⒙?lián)對(duì)的方式連接，或者所有這三種阻抗元件都可以并聯(lián)在電極和接地之間。
開關(guān)最初都設(shè)置成使可變阻抗短路。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)著用于射頻參數(shù)的所期望的設(shè)置點(diǎn)值，與電極和接地之間的接線相關(guān)聯(lián)。當(dāng)可變阻抗的開關(guān)閉合使得可變阻抗短路時(shí)，處理器響應(yīng)于探針?biāo)敵龅纳漕l電壓和電流復(fù)制品。在可變阻抗短路時(shí)，基于探針輸出的電壓復(fù)制品的大小以及電壓復(fù)制品和電流復(fù)制品之間的相角，處理器可以計(jì)算電極和接地之間初始的復(fù)電壓。處理器根據(jù)初始電壓和電流來(lái)判斷初始相角是否是零，或者判斷是電極和接地之間的電壓超前于電流，還是電流超前于電壓。在處理器作出相角判斷之后，處理器通過(guò)打開開關(guān)從而解除可變阻抗的短路狀態(tài)。處理器控制著可變電感器、可變電容器和/或可變電阻器的接線和值，以便能夠在電極和接地之間實(shí)現(xiàn)所希望的射頻電壓，或者能夠在電極和接地之間實(shí)現(xiàn)所希望的電流。
申請(qǐng)人認(rèn)為，檢測(cè)電極的DC偏壓而并不檢測(cè)與該電極相關(guān)聯(lián)的射頻電壓和電流的做法，可以使包括一對(duì)電極的真空等離子體處理器的電場(chǎng)控制得以改進(jìn)。改進(jìn)后的電場(chǎng)控制可以使被處理的工件器件的控制也得到改善。
當(dāng)參閱下文關(guān)于特定實(shí)施例的詳細(xì)描述時(shí)，尤其在結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。


圖1是包括本發(fā)明較佳實(shí)施例的真空等離子體處理器的較佳實(shí)施例的部分框圖和部分電學(xué)示意圖；
圖2是圖1所示裝置根據(jù)一種排列的部分電路圖；圖3是圖1所示裝置根據(jù)第二種排列的部分電路圖；圖4是圖1所示裝置的其它部分的電路圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，其中示出了具有縱軸(即中心線)11的等離子體處理器真空腔10，它包括導(dǎo)電金屬壁12、下電極組件13和上電極組件14。壁12具有環(huán)形內(nèi)邊界，與軸11共軸。壁12接地，即處于DC和RF基準(zhǔn)電勢(shì)。在加工處理過(guò)程中，真空泵9使腔10的內(nèi)部保持量級(jí)為0.001到500托的真空度。腔10的內(nèi)部包括在下邊界(與下電極組件13的頂面接近)和上邊界(與上電極組件14的底面接近)之間受限的等離子體區(qū)域8；受限的等離子體區(qū)域8的側(cè)邊界與壁12有一段間隔。
下電極組件13常常被稱為下電極，它與軸11共軸并且被固定到電絕緣環(huán)17上，電絕緣環(huán)17則被固定到腔10的金屬接地基座19上。電極組件13包括與軸11共軸的圓形中心金屬電極16，并且具有用于接收?qǐng)A形工件18的上表面，圓形工件18通常是半導(dǎo)體晶片，其直徑基本上等于金屬電極16的直徑。當(dāng)工件18放置恰當(dāng)時(shí)，其中心與軸11共軸。電極16可以連接到DC夾具式電壓源(未示出)，以便用靜電力將工件18夾在電極16上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員以一種已知的方式通過(guò)導(dǎo)管21和閥22將氦源20連接到電極16中某一區(qū)域(未示出)，從而控制電極16和工件18的溫度，其中閥22響應(yīng)于控制器24根據(jù)(1)由設(shè)置點(diǎn)源25向控制器提供的溫度設(shè)置點(diǎn)以及(2)電極中的溫度測(cè)量值(由電極16中所嵌入的溫度監(jiān)控器26所輸出的信號(hào)表示該測(cè)量值)所輸出的電信號(hào)。
下電極組件13還包括電絕緣環(huán)28，通常由石英制成。環(huán)28被固定到絕緣環(huán)17的頂面，與軸11共軸，并且內(nèi)直徑基本上等于工件18的直徑，所以當(dāng)工件安放恰當(dāng)時(shí)，工件18的邊界幾乎與環(huán)28的內(nèi)邊界相鄰。環(huán)17的頂面在環(huán)28外的那部分以及環(huán)17的側(cè)壁分別被絕緣環(huán)33和接地金屬環(huán)32覆蓋。絕緣環(huán)33被金屬電極環(huán)34覆蓋，金屬電極環(huán)34可以用一層電介質(zhì)材料或?qū)щ姴牧?未示出)覆蓋或涂敷。導(dǎo)電環(huán)34及其覆蓋或涂敷層是由并不破壞區(qū)域8中等離子體的化學(xué)特性的材料制成。這種材料是電導(dǎo)率相對(duì)高的適宜半導(dǎo)體，例如本征硅?；蛘撸h(huán)34是用合適的沒(méi)污染材料覆蓋的金屬。環(huán)34通過(guò)金屬帶(未示出)電連接到接地的環(huán)32，所以環(huán)34也接地。環(huán)33和34與軸11共軸，并且在下電極組件13的外邊界和環(huán)28之間水平延伸。環(huán)34正對(duì)區(qū)域8的面積最好等于或大于電極16的面積，以便幫助使入射到工件上的等離子體具有恰當(dāng)?shù)碾x子能。
上電極組件14包括中心電極36，與軸11共軸，其底面36a由導(dǎo)電的本征硅制成，并且不會(huì)破壞區(qū)域8中等離子體的化學(xué)特性。電極36包括內(nèi)部通道(未示出)和大量的淋浴頭式的開口(未示出)，兩者以流體流動(dòng)方式連接到合適的處理氣源37，處理氣體通過(guò)淋浴頭式開口流入?yún)^(qū)域8，在區(qū)域8中氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜谔幚砉ぜ?8的等離子體。電極36包括加熱和/或冷卻裝置45，裝置45響應(yīng)于控制器24通過(guò)導(dǎo)線35提供給裝置45的電信號(hào)，其中控制器24是根據(jù)設(shè)置點(diǎn)源25提供給該控制器的設(shè)置點(diǎn)信號(hào)以及電極36的溫度信號(hào)(由嵌入組件14中的溫度規(guī)39輸出該溫度信號(hào))向裝置45提供電信號(hào)的。
組件14還包括絕緣環(huán)38和金屬環(huán)40。環(huán)38與軸11共軸，最好由石英制成，并且大致與環(huán)28對(duì)齊。環(huán)38的內(nèi)邊界與中心電極36的外邊界相鄰。金屬環(huán)40與軸11共軸，其內(nèi)外邊界分別與絕緣環(huán)38的外邊界和側(cè)壁12的內(nèi)邊界相鄰，所以環(huán)40處于RF和DC接地電勢(shì)。金屬環(huán)40下面的內(nèi)表面被電絕緣環(huán)41覆蓋，電絕緣環(huán)41攜帶著導(dǎo)電電極環(huán)42。電極環(huán)42是用一層導(dǎo)電或絕緣材料(未示出)覆蓋或涂敷的，該材料不破壞區(qū)域8中等離子體的化學(xué)特性。環(huán)42通過(guò)金屬帶(未示出)電連接到環(huán)40和壁42，所以，環(huán)42也接地。較佳地，電極16和36正對(duì)區(qū)域8的面積相同，并且接地環(huán)34和42的面積也相同，這樣環(huán)42的面積就等于或大于電極36的面積。電極16和36以及環(huán)34和42都與軸11共軸。
從上文中看出，受限的等離子體區(qū)域8具有上邊界和下邊界，其中上邊界由(1)電極36的底面36a、(2)絕緣環(huán)38的底面以及(3)電極環(huán)42的底面共同確定，而下邊界由(1)工件18的頂面(當(dāng)工件處于平面中時(shí))、(2)絕緣環(huán)28的頂面以及(3)電極環(huán)34的頂面共同確定。通過(guò)使上電極組件14的底面相對(duì)于下電極組件13的頂面上下移動(dòng)，馬達(dá)43控制著區(qū)域8上下邊界之間的間隔。馬達(dá)43響應(yīng)于來(lái)自控制器24的信號(hào)，將電極組件13和14的表面之間的間隔設(shè)定為最佳值，該最佳值是針對(duì)激發(fā)等離子體的特定頻率通過(guò)實(shí)驗(yàn)而確定的。
受限的等離子體區(qū)域8的側(cè)面是以有間隔的垂直堆疊的百葉窗式放氣孔44為邊界的，并且用并不破壞區(qū)域8內(nèi)等離子體的化學(xué)特性的材料制成。百葉窗式放氣孔44的構(gòu)成材料是電絕緣的(最好是電介質(zhì)，比如石英)或有點(diǎn)導(dǎo)電的(比如碳化硅)，使得百葉窗式放氣孔是帶電的，或電漂移，或電接地。百葉窗式放氣孔44只讓很少量的等離子體流過(guò)百葉窗式放氣孔44之間的狹縫。然而，區(qū)域8中未離子化的氣體會(huì)通過(guò)百葉窗式放氣孔44之間的狹縫逃逸到腔10中壁12和環(huán)32之間的區(qū)域46，并且通過(guò)基座19中合適的開口從腔10內(nèi)部被抽出。
合適的間隔裝置(未示出)使百葉窗式放氣孔44在垂直方向上彼此固定地間隔開，馬達(dá)47驅(qū)動(dòng)百葉窗式放氣孔44，使它們彼此相對(duì)地上下移動(dòng)且相對(duì)于下組件13上下移動(dòng)，從而控制受限等離子體區(qū)域8中的氣壓。設(shè)置點(diǎn)源25提供給控制器24的氣壓設(shè)置點(diǎn)以及區(qū)域8中的氣壓規(guī)48的輸出信號(hào)控制著區(qū)域8中的氣壓?？刂破?4響應(yīng)于氣壓設(shè)置點(diǎn)和氣壓規(guī)48的輸出信號(hào)，以便控制馬達(dá)47，由此改變最低的百葉窗式放氣孔44的底面與電極組件13的頂面之間的間距。結(jié)果，區(qū)域8中的氣壓維持在氣壓設(shè)置點(diǎn)。百葉窗式放氣孔44被安排成并不隨馬達(dá)43的啟動(dòng)而移動(dòng)，所以受限等離子體區(qū)域8中的氣壓由電極組件13和14之間的間距單獨(dú)控制。
若干射頻源通過(guò)電極14向區(qū)域8提供若干不同的頻率。特別是，射頻源50.1...50.i...50.N(可以是固定頻率或可變頻率)獲得被分別提供給匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.i...52.N的等離子體激發(fā)能，其中N是大于2的整數(shù)，i是按順序從1到N單調(diào)增大的每一個(gè)整數(shù)。(在下面的描述中，有時(shí)會(huì)提到源50.2和50.(N-1)及其相關(guān)電路。應(yīng)該理解，源50.2的頻率僅比50.1低，源50.(N-1)僅比源50.N高，盡管圖中并不包括這些源和相關(guān)電路)。組合電路53將輸出功率匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.i...52.N組合起來(lái)，并且通過(guò)導(dǎo)線58將組合后的功率提供給電極14。
k個(gè)射頻源50.p...50.N分別連接到k個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N，其中k小于N，并且p是包括1的整數(shù)；如果p是大于1的整數(shù)，則p從其最小值單調(diào)增大到N。匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N向組合電路57提供電能，組合電路57通過(guò)導(dǎo)線60將網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N的輸出功率提供給電極36。(在許多情況下，只有頻率最高的源50.N向電極36提供電能；在這種情況下，組合電路57被排除在外。)通常，并不將單個(gè)源的電能同時(shí)提供給電極14和36。為了以兩者只能擇其一的方式向電極14和36提供來(lái)自源50.P...50.N的電能，開關(guān)矩陣59連接在源50.p...50.N以及匹配網(wǎng)絡(luò)52.p...50.N和匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N之間。開關(guān)矩陣59包括雙位置共軸開關(guān)59.p...59.N，它們分別與源50.p...50.N、匹配網(wǎng)絡(luò)52.p...52.N以及匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N相關(guān)聯(lián)。在第一位置，矩陣59的共軸開關(guān)59.q將來(lái)自源50.q的電能提供給匹配網(wǎng)絡(luò)52.q；在第二位置，共軸開關(guān)59.q將來(lái)自源50.q的電能提供給匹配網(wǎng)絡(luò)55.2，其中q是p...N中的任一個(gè)。
匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.i...52.N以及55.p...55.N中的每一個(gè)都包括至少一個(gè)可變電抗。如果射頻源具有固定的頻率，則匹配網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)可變電抗。如果射頻源具有可變的頻率，則每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)都具有單個(gè)可變的電抗。
控制器24控制著匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.N以及匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N的可變電抗的值，還控制著每一個(gè)源50.1...50.N的輸出功率。對(duì)于可變頻率的實(shí)施例，(1)每一個(gè)源50.1...50.N都具有內(nèi)部的標(biāo)稱中心頻率以及用于檢測(cè)特定源的輸出阻抗和控制該特定源頻率以實(shí)現(xiàn)匹配的電路之間的失配度的電路系統(tǒng)；以及(2)控制器24基于用于處理工件18的參數(shù)，以開環(huán)方式設(shè)置匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.N和網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N的可變電抗的值。
對(duì)于頻率固定的實(shí)施例，匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.N和網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N中的每一個(gè)都連接到傳感器電路(圖1中未示出)，傳感器電路用于檢測(cè)射頻電壓、電流和各網(wǎng)絡(luò)之間的相角，并將檢測(cè)到的情況反饋到與特定的匹配網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的源且頻率由該特定的源決定。控制器24以本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式響應(yīng)于檢測(cè)到的電壓、電流和相角，以便控制每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)的可變分流器和串聯(lián)電容器，所以每一個(gè)射頻源在其輸出端所看到的阻抗基本上等于每一個(gè)源的輸出阻抗，其頻率為該源決定。
在匹配條件下，匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.i...52.N的阻抗可使得，這些匹配網(wǎng)絡(luò)被分別調(diào)諧到源50.1...50.i...50.N的頻率，而匹配網(wǎng)絡(luò)55.p...55.N則被分別調(diào)諧到源50.p...50.N的頻率。這些匹配網(wǎng)絡(luò)還被安排成，為那些不直接驅(qū)動(dòng)特定匹配網(wǎng)絡(luò)的射頻源引入相當(dāng)大的功率衰減。除了直接驅(qū)動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)的特定射頻源的頻率以外，對(duì)于這些射頻源的頻率，每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)52.1...52.i...52.N和55.p...55.N都引入了至少26DB的功率衰減。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)為那些不直接驅(qū)動(dòng)特定匹配網(wǎng)絡(luò)的頻率引入至少26DB的功率衰減，驅(qū)動(dòng)特定匹配網(wǎng)絡(luò)的射頻源并沒(méi)有受到其它源的功率的不利影響，其它源的功率可能會(huì)反饋耦合到特定射頻源的輸出終端。例如，因?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)52.1對(duì)每一個(gè)射頻源50.2...5O.i...50.N的輸出功率引入了至少26DB的功率衰減，所以來(lái)自射頻源50.2-50.N的功率并不對(duì)射頻源50.1的操作帶來(lái)不利的影響。
當(dāng)開關(guān)矩陣59被激活使得匹配網(wǎng)絡(luò)52.r-52.N(其中r是p到N中的任一整數(shù))的輸出功率耦合到電極36時(shí)，通過(guò)關(guān)閉開關(guān)68將低通濾波器66接地，可防止被提供給電極16并通過(guò)等離子體耦合到電極36的電能(其頻率由源50.1-50.(r-1)決定)從電極36反饋耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)50.1-50.(r-1)。濾波器66的截止頻率位于源50.(r-1)和50.r的頻率之間，所以來(lái)自源50.1-50.(r-1)的電能通過(guò)濾波器66耦合到接地，因此與匹配網(wǎng)絡(luò)52.1-52.(N-1)的輸出端分離，而來(lái)自源50.r-50.N的電能則分別通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)52.r-52.N耦合到電極36。相反地，響應(yīng)于開關(guān)55.N通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)52.N將源50.N的電能耦合到電極16的過(guò)程，打開開關(guān)68。根據(jù)耦合到電極16和36的源，控制器24改變?yōu)V波器66的截止頻率。因此，如果激活開關(guān)矩陣59使得來(lái)自源50.1-50.S的電能耦合到電極16且來(lái)自源50.(s+1)-50.N的電能耦合到電極36，則控制器24使濾波器66的截止頻率位于源50.s和50.(sf1)兩頻率之間。
通過(guò)檢測(cè)帶DC偏壓檢測(cè)器70和71的電極16和36的DC偏壓，便可以控制下電極組件13和上電極組件14之間的電場(chǎng)，由此控制入射到工件18上的等離子體。檢測(cè)器70和71通過(guò)DC電路分別連接到電極16和36，并且分別檢測(cè)電極16和36上感應(yīng)出的DC偏壓，該DC偏壓是響應(yīng)于電極組件13和14將射頻電場(chǎng)耦合到區(qū)域8內(nèi)的等離子體的過(guò)程而感應(yīng)出的。
檢測(cè)器70和71向控制器24提供分別表示電極16和36的DC偏壓的信號(hào)。控制器24響應(yīng)于DC偏壓檢測(cè)器70和71獲得的信號(hào)，以便分別控制接地電路72和73的可變阻抗。每一個(gè)接地電路72和73包括單獨(dú)的諧振電路，其諧振頻率標(biāo)稱基本上等于一個(gè)射頻源的頻率，該射頻源用于驅(qū)動(dòng)與接地電路相連的電極相對(duì)的那個(gè)電極；例如，如果源50.N驅(qū)動(dòng)電極36，則連接到電極16的接地網(wǎng)絡(luò)70的標(biāo)稱諧振頻率等于源50.N的頻率?？刂破?4響應(yīng)于(1)檢測(cè)器70和71獲得的DC偏壓示數(shù)；以及(2)DC偏壓設(shè)置點(diǎn)，用于控制每一個(gè)接地電路72和73的串聯(lián)諧振電路的可變電抗(或阻抗或電容器)。由此可以控制電極組件13和14之間電場(chǎng)線的強(qiáng)度和形狀以及入射到工件18上的等離子體的特性。特別是，響應(yīng)于檢測(cè)器70和71檢測(cè)到的DC偏壓以及用于這些DC偏壓的DC偏壓設(shè)置點(diǎn)，可以控制電極16和26之間、電極16和42之間以及電極16和34之間的電場(chǎng)線。
為了針對(duì)沒(méi)有從特定射頻源中獲得的頻率提供所希望的衰減度，射頻源50.2-50.N的輸出端分別連接到分流電感器80.2-80.N。電感器80.2-80.N充當(dāng)?shù)屯V波器，所以每一個(gè)電感器80.2-80.N將頻率最低的射頻源50.1分流到接地。因此，可以防止來(lái)自源50.1的任何電能(通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)52.2-52.N耦合)對(duì)射頻源50.2-50.N分別帶來(lái)不利的影響。相似的是，電感器80.3-80.N將來(lái)自射頻源50.1和50.2的電能耦合到接地，并且可以防止射頻源50.3-50.N的輸出端將源50.1和50.2的電能耦合到自身。
在典型的真空等離子體處理腔中，在下組件13的電極16和接地之間有相當(dāng)大的分布電容器量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電極16和接地之間的分布電容器對(duì)頻率最低的源50.1...50.t的輸出阻抗匹配過(guò)程有不利的影響。串聯(lián)諧振電路82.1，82.t連接在接地和匹配網(wǎng)絡(luò)52.1-52.t的輸出之間的分路中，可以幫助實(shí)現(xiàn)源50.1-50.t的輸出端與反饋到這些源的阻抗相匹配的過(guò)程。串聯(lián)諧振電路82.1-82.t分別包括固定的電感器84.1-84.t和固定的電容器86.1-86.t。電路82.u的諧振頻率位于射頻源50.u和50.(u+1)的兩個(gè)頻率之間。在一個(gè)示例中，射頻源50.1和50.2的頻率是2.0MHz和27MHz。為了實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ涠胁粚?duì)匹配網(wǎng)絡(luò)52.1和52.2的輸出功率帶來(lái)不利影響，在上述示例中，電感器84.1的電容器86.1的值在大約5.0MHz的頻率處諧振。電感器84.1...84.μ的品質(zhì)因數(shù)(Q)足夠高，使得分流諧振電路82.1-82.U不對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)52.1-52.t分別向電極16提供的電能造成任何功率衰減。
當(dāng)開關(guān)矩陣59被激活使得源50.N通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)52.N向電極36提供電能時(shí)，通過(guò)關(guān)閉開關(guān)68將低通濾波器66接地，可以防止輸入到電極36上的電能(其頻率由源50.1-50.(N-1)決定)反饋耦合到組合電路56和匹配網(wǎng)絡(luò)50.1-50.N。濾波器66(其截止頻率位于源50.(N-1)和50.N的兩個(gè)頻率之間)與電路56分開，而來(lái)自源50.N的電能則從電路56耦合到電極36。開關(guān)68與開關(guān)59.N組合起來(lái)，使得響應(yīng)于開關(guān)59.N將源50.N的電能耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)52.N的過(guò)程，使開關(guān)68處于開路狀態(tài)。相反，響應(yīng)于開關(guān)59.N將源50.N的電能耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)55.N的過(guò)程，使開關(guān)68處于關(guān)閉狀態(tài)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了用于將電能提供給電極16或電極16和36的特定電路的部分框圖和部分電路圖。在圖2的電路中，N＝3并且有三個(gè)可變頻率射頻源91、92和93，它們的中心頻率分別是2MHz、27MHz和60MHz。源91、92和93包括用于改變其頻率的電路，這種改變是從其中心頻率起變化約±5％。源91、92和93通過(guò)檢測(cè)這些源的輸出阻抗和這些源驅(qū)動(dòng)的那些阻抗之間的阻抗失配，來(lái)控制這些源的頻率。源91和92的輸出功率通過(guò)直接連接分布加到匹配網(wǎng)絡(luò)101和102。通過(guò)共軸開關(guān)105將源93的輸出功率選擇性地提供給匹配網(wǎng)絡(luò)103或104。組合電路118將匹配網(wǎng)絡(luò)101、102和103的輸出端處的電能組合起來(lái)，并且通過(guò)導(dǎo)線58將組合后的電能提供給電極16，所以電極16由電源91、92和93驅(qū)動(dòng)，以響應(yīng)于控制器24激活開關(guān)105將源93的電能提供給匹配網(wǎng)絡(luò)103的過(guò)程。在這些條件下，源91、92和93以及匹配網(wǎng)絡(luò)101、102和103并不直接向電極36供電。響應(yīng)于控制器24激活開關(guān)105從而將源93的電能提供給匹配網(wǎng)絡(luò)104(同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)103排除在外)，源93的電能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)104驅(qū)動(dòng)電極36，而電極91和92通過(guò)網(wǎng)絡(luò)101和102以及組合電路118驅(qū)動(dòng)電極16。
匹配網(wǎng)絡(luò)101，102，103和104分別向?qū)Ь€106，107，108和109提供電能，其頻率由源91，92，93和93決定。基于上文，每一條導(dǎo)線106，107和108上的電能(頻率由源91，92和93決定)在第一情形下僅被提供給電極16；或者在第二情形下導(dǎo)線106和107上的電能被提供給電極16，而導(dǎo)線109上的電能被提供給電極36。
控制器24響應(yīng)于存儲(chǔ)器(未示出)中所存儲(chǔ)的信號(hào)。所存儲(chǔ)的信號(hào)取決于工件18的預(yù)期特性，以便以開環(huán)方式控制匹配網(wǎng)絡(luò)101，102和103的可變分流電容器。
為了實(shí)現(xiàn)26DB功率衰減(此衰減所針對(duì)的電能與用于驅(qū)動(dòng)特定匹配網(wǎng)絡(luò)的電能相比頻率不同)，每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)101，102，103和104包括可變的分流電容器、固定的串聯(lián)電容器以及固定的電感器。匹配網(wǎng)絡(luò)101包括可變的分流電容器124，它連接在固定的串聯(lián)電容器122和固定的電感器126之間。匹配網(wǎng)絡(luò)102包括固定的串聯(lián)電容器130，它連接在可變的分流電容器128和固定的串聯(lián)電感器132之間。匹配網(wǎng)絡(luò)103包括可變的分流電容器134、固定的串聯(lián)電容器136以及固定已知量的串聯(lián)電感器，其形式為分布電感器，在圖2中由串聯(lián)電感器138表示。匹配網(wǎng)絡(luò)104包括可變分流電容器135、固定的串聯(lián)電容器137以及固定已知量的串聯(lián)電感器，其形式為分布電感器，在圖2中由串聯(lián)電感器139表示。
控制器24響應(yīng)于所存儲(chǔ)的指令確定信號(hào)，控制著可變分流電容器124，128和134的值。應(yīng)該理解，DC馬達(dá)(未示出)通常用于改變電容器器124，128，134和135的值，或者每一個(gè)可變電容器器可以具有許多固定的值，它們通過(guò)開關(guān)連接到電路中?？刂破?4改變電容器124，128，134和135的值，以幫助實(shí)現(xiàn)源91，92，93和93的阻抗匹配。
電容器122，130，136和137的典型值分別是600皮法、110皮法、40皮法和100皮法。固定的電感器126的典型值介于15-20微亨，而電感器132的典型值介于50-100納亨，匹配網(wǎng)絡(luò)103和104典型的分布電感器(由電感器138和139)小于50納亨。應(yīng)該理解，如果所需的匹配效果無(wú)法以別的方式實(shí)現(xiàn)，則電感器126和132可以是可變電感器?？勺兎至麟娙萜?24的典型值介于300-600皮法之間；可變分流電容器128的典型值介于50-1000皮法之間；可變分流電容器134的典型值介于20-330皮法之間；可變分流電容器135的典型值介于20-300皮法之間。匹配網(wǎng)絡(luò)101，102，103和104中各組件的上述值能使匹配網(wǎng)絡(luò)提供所希望的功率衰減，從而防止不想要的頻率反饋耦合到驅(qū)動(dòng)特定匹配網(wǎng)絡(luò)的源。另外，上述的值能使每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)101，102，103和104分別大致調(diào)諧到(諧振)源91，92和93的頻率。因此，對(duì)于源91，92，93和93的各個(gè)頻率而言，匹配網(wǎng)絡(luò)101，102，103和104各自具有低阻抗。然而，匹配網(wǎng)絡(luò)101針對(duì)源92和93的頻率插入至少26DB的功率衰減，匹配網(wǎng)絡(luò)102針對(duì)源91和93的頻率插入至少26DB的功率衰減，每一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)103和104針對(duì)源91和92的頻率插入至少26DB的功率衰減。
為了防止低頻源91相對(duì)高的功率反饋耦合到源92和93的輸出端，分流電感器140和142分別連接到源92和93的輸出端。對(duì)于源92和93的頻率而言電感器140和142具有高阻抗，但對(duì)于源91的頻率而言電感器140和142具有低阻抗。因此，源91可能通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)102，103和104朝著源92，93和93耦合的任何電能都被分流電感器140和142阻隔無(wú)法到達(dá)這些源。因?yàn)榉至麟姼衅?40和142在源92和93的頻率下具有高阻抗，所以基本上沒(méi)有來(lái)自源92和93的電能通過(guò)電感器140和142耦合到接地。
下電極16具有相當(dāng)大的到接地的寄生電容器即分布電容器。為了幫助在源91和電極16的阻抗之間提供阻抗匹配，串聯(lián)諧振電路144連接在導(dǎo)線104接地之間。電路144包括串聯(lián)的電感器146和電容器148。電路144的諧振頻率約為5MHz即大約比源91的頻率高一個(gè)倍頻程且大約比源92的頻率低兩個(gè)半倍頻程。電感器146具有相當(dāng)高的Q值，所以串聯(lián)諧振電路144具有相當(dāng)窄的帶寬，且并不將太多來(lái)自源91或源92的電能分流到接地。
圖2所示電路的整體效果是為驅(qū)動(dòng)電極16或電極16和36的源91、92和93提供所希望的低阻抗，同時(shí)又引入了足夠的衰減以防止對(duì)源91、92和93造成損害并且獲得期望的阻抗匹配。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了用于驅(qū)動(dòng)電極16和36的電路框圖，其中源91、92和93分別具有固定的頻率2MHz、27MHz和60MHz，并通過(guò)將固定的電容器122、130和136改為可變電容器，來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。圖3所示的電路包括傳感器111、112和113，分別直接連接到源91、92和93的輸出端。傳感器111、112和113檢測(cè)反饋到源91、92和93的電壓和電流大小(頻率由特定的源決定)以及反饋的電壓和電流之間的相角?？刂破?4響應(yīng)于來(lái)自檢測(cè)器111、112和113的信號(hào)以便控制可變串聯(lián)電容器122、130、136和137的值，從而實(shí)現(xiàn)所希望的阻抗匹配。為實(shí)現(xiàn)所希望的阻抗匹配，電容器122的值通常介于50-1,000皮法之間，電容器130的值通常介于50-1,000皮法之間，電容器136和137的值通常介于20-330皮法之間。馬達(dá)(未示出)響應(yīng)于來(lái)自控制器24的信號(hào)，以改變電容器122、130、136和137的值。電容器122、130、136和137的上述取值范圍能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配。另外，匹配網(wǎng)絡(luò)101、102、103和104的諧振頻率分別大約等于源91、92、93和93的頻率。匹配網(wǎng)絡(luò)101、102、103和104還對(duì)不直接驅(qū)動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)的頻率提供所希望的衰減。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，它是用于控制真空等離子體處理腔10內(nèi)電極16、34、36和42a之間的電場(chǎng)線的電路示意圖，其中包括百葉窗式放起孔44。圖4所示電路由圖3所示的源來(lái)驅(qū)動(dòng)。如圖4所示，電極16和36是中心電極，其中電極16用于支撐工件。電極16和36彼此共軸且位于腔10的中心，而電極34則形成一個(gè)環(huán)，圍繞著電極16且與電極16的邊界間隔開。電極16和34的頂面是共面的。電極36的直徑大約比電極16的直徑大1/3，并且被環(huán)形電極42圍繞著且與環(huán)形電極42間隔開。電極34和42是接地的。因?yàn)橛邢喈?dāng)大的寄生電容器和電極36相關(guān)，所以很難使電極36接地，尤其是在源92的頻率下。因?yàn)橛邢喈?dāng)大的寄生電容器與電極16相關(guān)，所以針對(duì)源93的頻率很難將電極16接地。當(dāng)用開關(guān)105連接源93驅(qū)動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)104從而使源93直接驅(qū)動(dòng)電極36時(shí)，常常期望在源93的頻率下將電極16接地。
接地電路72響應(yīng)于電極16的DC偏壓，像是被DC偏壓檢測(cè)器70耦合到控制器24那樣。接地電路72包括可變阻抗，該可變阻抗受電極16的DC偏壓控制從而將電極16、34、36和42之間的電場(chǎng)控制在60MHz。特別是，電路72具有串聯(lián)諧振電路，其可變諧振頻率大約以60MHz為中心。該串聯(lián)諧振電路連接在電極16和接地之間。
接地電路73響應(yīng)于電極36的DC偏壓，就像被DC偏壓檢測(cè)器71耦合到控制器24那樣。接地電路73包括可變阻抗，該可變阻抗受電極16的DC偏壓控制，以便將電極36、34、16和42之間的電場(chǎng)控制27MHz。特別是，電路73具有串聯(lián)諧振電路，其可變諧振頻率大約以27MHz為中心。該串聯(lián)諧振電路連接在電極36和接地之間。
DC偏壓檢測(cè)器70包括電阻器式分壓器160，其中包括電阻器162和164，其值通常是10兆歐和10千歐。電阻器162和164之間的抽頭166通過(guò)電容器168接地，該電容器的值通常約為1微法，所以抽頭166處的電壓不包括AC分量并且是電極16上逐漸形成的DC偏壓的精確表示(該DC偏壓的逐步形成響應(yīng)于區(qū)域8內(nèi)受限的等離子體的激發(fā)過(guò)程)。抽頭166處的DC電壓耦合到控制器24。
接地電路72包括連接在電極16和接地之間的分流電路170。分流電路170由無(wú)源組件構(gòu)成，并且包括固定的電感器172、固定的電容器174以及可變的電容器176，所有這些都彼此串聯(lián)。電感器172以及電容器174和176的值使電路170在源91和92的頻率2MHz和27MHz下具有相對(duì)固定的阻抗，但在源93的頻率60MHz下具有可變的阻抗。通常，電容器174的值約為100皮法，而電容器176的值則介于20-400皮法的范圍中，這取決于抽頭166處的DC偏壓和用于該DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值。控制器24響應(yīng)于抽頭166處的電壓，以改變電容器176的DC偏壓，從而能夠?qū)崿F(xiàn)用于該DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值?？刂破?4驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)改變電容器176的值。
用于DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值是由電極16、34、36和42之間電場(chǎng)線的預(yù)期關(guān)系來(lái)決定的。如果希望在電極16和36之間主要有60MHz的電場(chǎng)線，則DC偏壓設(shè)置點(diǎn)使電路170是一個(gè)其諧振頻率等于60MHz的串聯(lián)諧振電路。因此，非常低的阻抗存在于電極16和接地之間，并且在60MHz的電流中有相當(dāng)大的百分比從電極36流到電極16，由此通過(guò)電路170流到接地，并且60MHz的強(qiáng)電場(chǎng)線存在于電極36和16之間。在這些條件下，有相對(duì)弱的60MHz電場(chǎng)線存在于電極16和42以及電極16和34之間，并且稍微更強(qiáng)的60MHz電場(chǎng)線存在于電極36和34之間。然而，如果希望電極36和42之間的60MHz電場(chǎng)線大于電極36和16之間的電場(chǎng)線，則用于DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)位于一個(gè)使電容器176變化的值，這樣當(dāng)電路170與源93的60MHz頻率相諧振時(shí)，電路170在60MHz下的阻抗比電路170的阻抗相對(duì)高一點(diǎn)。響應(yīng)于電容器176被驅(qū)動(dòng)從而其值使電路170針對(duì)源93的60MHz輸出具有較高的阻抗，電極36和16之間的電場(chǎng)線相對(duì)較弱，而電極36和34之間的電場(chǎng)線相對(duì)較強(qiáng)。
DC偏壓檢測(cè)器71包括電阻分壓器161，其中包括電阻器163和165，其值通常是10兆歐和10千歐。電阻器163和165之間的抽頭167通過(guò)電容器169接地，該電容器的值通常約為1微法，所以抽頭167處的電壓不包括AC成分，并且是電極36上逐步形成的DC偏壓的精確表示(該DC偏壓的逐步形成響應(yīng)于區(qū)域8內(nèi)受限等離子體的激發(fā)過(guò)程)。抽頭167處的DC偏壓耦合到控制器24。
接地電路73包括連接在電極36和接地之間的分流電路171。分流電路171由無(wú)源組件構(gòu)成，并且包括固定的電感器173、固定的電容器175和可變的電容器177，所有這些彼此串聯(lián)。電感器173以及電容器175和177的值使電路171在源91和93的頻率2MHz和60MHz下具有相對(duì)固定的阻抗，但在源92的頻率27MHz下則具有可變的阻抗。通常，電容器175的值約120皮法，而電容器177的值則介于50-1000皮法的范圍中，這取決于抽頭167處的DC偏壓以及用于該DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值?？刂破?4響應(yīng)于抽頭167處的電壓，以改變電容器177的值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)用于該DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值?？刂破?4驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)以改變電容器167的值。
用于DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)值是由電極36、34、16和42之間電場(chǎng)線的預(yù)期關(guān)系來(lái)決定的。如果希望在電極36和16之間主要有27MHz的電場(chǎng)線，則DC偏壓設(shè)置點(diǎn)使電路171是一個(gè)其諧振頻率等于27MHz的串聯(lián)諧振電路。因此，非常低的阻抗存在于電極36和接地之間，并且在27MHz的電流中有相當(dāng)大的百分比從電極16流到電極36，由此通過(guò)電路171流到接地，并且27MHz的強(qiáng)電場(chǎng)線存在于電極16和36之間。在這些條件下，有相對(duì)弱的27MHz電場(chǎng)線存在于電極36和42以及電極36和34之間，并且稍微更強(qiáng)的27MHz電場(chǎng)線存在于電極16和34之間。然而，如果希望電極16和42之間的27MHz電場(chǎng)線大于電極16和36之間的電場(chǎng)線，則用于DC偏壓的設(shè)置點(diǎn)位于一個(gè)使電容器177變化的值，這樣當(dāng)電路171與源92的27MHz頻率相諧振時(shí)，電路171在27MHz下的阻抗比電路171的阻抗相對(duì)高一點(diǎn)。響應(yīng)于電容器177被驅(qū)動(dòng)從而其值使電路171針對(duì)源92的27MHz輸出具有較高的阻抗，電極16和36之間的電場(chǎng)線相對(duì)較弱，而電極16和34之間的電場(chǎng)線相對(duì)較強(qiáng)。
為了進(jìn)一步幫助使2MHz和27MHz能量(該能量入射到電極36)去耦合而同時(shí)開關(guān)和組合電路118被激活使得源92的60MHz輸出耦合到電極36，濾波器66通過(guò)分路中的繼電器68與電極36相連。如圖4所示，濾波器66包括連接到電極36的電感器180，控制器24在激活電路118的開關(guān)的同時(shí)還激活電極36，使得高頻源93的輸出通過(guò)導(dǎo)線60耦合到電極36。電感器180具有足夠高的值，并且在源93的頻率60MHz下具有很大的阻抗，以便防止60MHz能量耦合到接地。然而，電感器180的值在源91和92的2MHz和27MHz的頻率下具有相對(duì)較低的阻抗，以便防止入射到電極36上的2MHz和27MHz能量反饋耦合到電路118。
盡管已描述并示出本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是很明顯，在不背離所附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的情況下，可以對(duì)已描述和示出的實(shí)施例細(xì)節(jié)作出改變。
權(quán)利要求
1.一種真空等離子體處理器，包括用于處理工件的真空等離子體腔，所述腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極組件以及與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件，所述第一電極組件包括第一電極，所述第二電極組件包括彼此分隔開的第二和第三電極；連接到所述電極中的至少一個(gè)電極的AC電源裝置，所述AC電源裝置具有足夠大的功率，可將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體；所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)存在于所述第一和第二電極組件之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是所述電源裝置的頻率，和(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程使所述電極中的至少一個(gè)電極上逐漸形成DC偏壓；用于檢測(cè)所述DC偏壓的檢測(cè)器；以及連接成響應(yīng)于所述檢測(cè)器以便控制所述等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)的電路系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使處于所述AC頻率的第一電場(chǎng)線存在于所述第一電極以及所述第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間，和(b)處于所述AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于所述第二和第三電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成，使所述電路系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第一或第二電場(chǎng)線中的至少一種電場(chǎng)線。
3.如權(quán)利要求2所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二電極至少大致被所述第三電極圍繞。
4.如權(quán)利要求3所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二和第三電極基本共面，并且其所處平面與所述第一電極所處的平面不同。
5.如權(quán)利要求4所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一、第二和第三電極是共軸的并且具有環(huán)形邊界。
6.如權(quán)利要求5所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括至少大致圍繞所述第一電極的第四電極；所述第四電極與所述第一、第二和第三電極共軸且具有環(huán)形邊界，并且基本與所述第一電極共面；所述腔體和所述電極組件被安排成使第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間，并且所述第三電場(chǎng)線的AC頻率就是所述電源裝置的頻率；所述腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
7.如權(quán)利要求6所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
8.如權(quán)利要求7所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
9.如權(quán)利要求6所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
10.如權(quán)利要求2所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
11.如權(quán)利要求10所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、電極組件和電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
12.如權(quán)利要求10所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
13.如權(quán)利要求2所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
14.如權(quán)利要求13所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
15.如權(quán)利要求2所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述電源組件的AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極組件之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
16.如權(quán)利要求1所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)包括連接到所述電極之一的可變阻抗，所述可變阻抗被安排成具有響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓所控制的值。
17.如權(quán)利要求16所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗連接在所述電極之一和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
18.如權(quán)利要求17所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
19.如權(quán)利要求18所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件所構(gòu)成的分支中。
20.如權(quán)利要求19所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電極之一是所述第二電極。
21.如權(quán)利要求20所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二電極大致被所述第三電極圍繞，所述第二和所述第三電極基本共面并且處于與所述第一電極不相同的平面中。
22.如權(quán)利要求16所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)包括連接到所述第二電極的可變阻抗，所述第二電極大致被所述第三電極圍繞，所述第二和所述第三電極基本共面并且處于與所述第一電極不相同的平面中，所述可變阻抗被安排成具有響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓所控制的值，所述可變阻抗連接在所述第二電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
23.如權(quán)利要求22所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
24.如權(quán)利要求23所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中。
25.一種真空等離子體處理器，包括用于處理工件的真空等離子體腔，所述腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極組件和與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件，所述第一電極組件包括第一電極，所述第二電極組件包括彼此分隔開的第二和第三電極；連接到所述電極中的至少一個(gè)電極的AC電源裝置，所述AC電源裝置具有足夠大的功率，可以將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體；所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)存在于所述第一和所述第二電極組件之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是所述電源裝置的頻率，(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，在所述電極之一上逐漸形成DC偏壓；用于所述DC偏壓的檢測(cè)器；以及用于控制所述等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)的電路系統(tǒng)；所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使處于所述頻率的第一電場(chǎng)線存在于所述第一電極以及所述第二和所述第三電極中的至少一個(gè)電極之間，以及(b)使處于所述AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于所述第二和第三電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一或所述第二電場(chǎng)線中的至少一種電場(chǎng)線。
26.如權(quán)利要求25所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
27.如權(quán)利要求26所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、電極組件和所述電路被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
28.如權(quán)利要求27所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
29.如權(quán)利要求25所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
30.如權(quán)利要求25所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
31.如權(quán)利要求25所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)包括連接到所述電極之一的可變阻抗，所述可變阻抗被安排成具有基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)控制的值。
32.如權(quán)利要求31所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗連接在所述電極之一和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
33.如權(quán)利要求32所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
34.如權(quán)利要求33所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中。
35.如權(quán)利要求34所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電極之一是所述第二電極。
36.如權(quán)利要求35所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二電極大致被所述第三電極圍繞且所述第二和所述第三電極基本共面并且處于與所述第一電極不相同的平面中。
37.如權(quán)利要求31所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗連接到所述第二電極，所述第二電極大致被所述第三電極圍繞，所述第二和第三電極基本共面并且處于與所述第一電極不相同的平面中，所述可變阻抗被安排成具有基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)控制的值，所述可變阻抗連接在所述第二電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
38.一種在真空等離子體處理腔中處理工件的方法，所述腔體包括將AC電能耦合到腔內(nèi)氣體的第一電極組件以及電耦合到腔內(nèi)氣體的第二二電極組件，所述第一電極組件包括第一電極，所述第二電極組件包括彼此間隔開的第二和第三電極；所述方法包括通過(guò)將功率足夠大的AC電能提供給所述電極中的至少一個(gè)電極，將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體，通過(guò)所述至少一個(gè)電極提供給所述氣體的AC電能可以(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)存在于所述第一和第二電極組件之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是所提供的AC電能的頻率，以及(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，在所述電極中的至少一個(gè)電極上逐漸形成DC偏壓；以及響應(yīng)于所述DC偏壓示數(shù)，來(lái)控制所述等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，還包括(a)使處于所述頻率的第一電場(chǎng)線存在于所述第一電極以及所述第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間，和(b)使處于所述頻率的第二電場(chǎng)線存在于所述第二和第三電極之間；以及基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一或第二電場(chǎng)線中的至少一種電場(chǎng)線。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，還包括基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第二電場(chǎng)線。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述第一組件包括第四電極并且還包括使處于所述頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間，所述方法還包括基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，還包括基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一電場(chǎng)線。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一組件包括第四電極并且還包括使處于所述頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間，所述方法還包括基于所述DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
45.一種真空等離子體處理器，包括用于處理工件的真空等離子體腔，所述腔體和與腔內(nèi)氣體電耦合的電抗相關(guān)聯(lián)，所述腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的電極組件，所述電極組件包括第一電極；連接到所述電抗的AC電源裝置，所述AC電源裝置具有足夠大的功率，可以將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體；所述腔體、所述電抗和所述電極組件被安排成，(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)存在于所述電抗和電極組件之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是所述電源裝置的頻率，和(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，在所述電極組件的電極上逐漸形成DC偏壓；用于所述DC偏壓的檢測(cè)器；以及連接成響應(yīng)于所述檢測(cè)器以便控制所述等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)的電路系統(tǒng)；所述電路系統(tǒng)包括連接到所述電極組件的電極的可變阻抗，所述可變阻抗被安排成具有響應(yīng)于所述檢測(cè)到的DC偏壓來(lái)控制的值。
46.如權(quán)利要求45所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
47.如權(quán)利要求46所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
48.如權(quán)利要求47所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中。
49.如權(quán)利要求48所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電極組件包括基本上圍繞著第一電極的第二電極，所述第一和第二電極基本上共面并且處于與所述電抗不相同的平面中，所述第二電極連接到所述基準(zhǔn)電勢(shì)。
50.如權(quán)利要求45所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間，所述電極組件包括基本上圍繞著第一電極的第二電極，所述第一和第二電極基本上共面并且處于與所述電抗不相同的平面中，所述第二電極連接到所述基準(zhǔn)電勢(shì)。
51.如權(quán)利要求50所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
52.一種真空等離子體處理器，包括用于處理工件的真空等離子體腔，所述腔體和與腔內(nèi)氣體電耦合的電抗相關(guān)聯(lián)，所述腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的電極組件，所述電極組件包括第一電極；連接到所述電抗的AC電源裝置，所述AC電源裝置具有足夠大的功率，可以將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體；所述腔體、電抗和電極組件被安排成，(a)使用于激發(fā)等離子體的AC電場(chǎng)存在于所述電抗和電極組件之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是電源裝置的頻率，和(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，在所述電極組件的電極上逐漸形成DC偏壓；用于所述DC偏壓的檢測(cè)器；以及連接成響應(yīng)于所述檢測(cè)器以便控制所述等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)的電路系統(tǒng)；所述電路系統(tǒng)包括連接到所述第二電極的可變阻抗，所述可變阻抗被安排成具有一個(gè)基于檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)的值。
53.如權(quán)利要求52所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗連接在所述第二電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間。
54.如權(quán)利要求53所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
55.如權(quán)利要求54所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中。
56.如權(quán)利要求55所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間，所述電極組件包括基本上圍繞著第一電極的第二電極，所述第一和第二電極基本上共面并且處于與所述電抗不相同的平面中，所述第二電極連接到所述基準(zhǔn)電勢(shì)。
57.如權(quán)利要求52所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述電路連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間，所述電極組件包括基本上圍繞著第一電極的第二電極，所述第一和第二電極基本上共面并且處于與所述電抗不相同的平面中，所述第二電極連接到所述基準(zhǔn)電勢(shì)。
58.如權(quán)利要求57所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
59.如權(quán)利要求58所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述可變阻抗被包括在由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中。
60.一種在真空等離子體處理腔中處理工件的方法，所述腔體與將AC電能耦合到腔內(nèi)氣體的電抗相關(guān)聯(lián)，所述腔體包括電極、連接在所述電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間的電路系統(tǒng)；所述方法包括通過(guò)將功率足夠大的AC電能提供給所述電抗，將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體，通過(guò)所述電抗提供給所述氣體的AC電能可以(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)存在于所述電抗和所述電極之間，所述AC電場(chǎng)的頻率就是所提供的AC電能的頻率，和(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體的過(guò)程，在所述電極上逐漸形成DC偏壓；以及響應(yīng)于所述DC偏壓示數(shù)，改變所述電路系統(tǒng)的阻抗。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述阻抗是串聯(lián)諧振電路的電抗。
62.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述阻抗是由無(wú)源元件構(gòu)成的分支中的串聯(lián)諧振電路的電抗。
63.一種真空等離子體處理器，包括用于處理工件的真空等離子體腔，所述腔體包括與腔內(nèi)氣體電耦合的第一電極組件以及與腔內(nèi)氣體電耦合的第二電極組件，所述第一電極組件包括第一電極，所述第二電極組件包括第二電極；包括多個(gè)頻率且連接到所述電極中的至少一個(gè)電極的AC電源裝置，所述AC電源裝置具有足夠大的功率，可以將腔內(nèi)氣體激發(fā)成等離子體；所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使等離子體激發(fā)AC電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第二電極組件之間，所述AC電場(chǎng)線的頻率就是電源裝置的頻率，和(b)響應(yīng)于腔內(nèi)氣體被激發(fā)成等離子體，在所述電極上逐漸形成DC偏壓；用于所述DC偏壓的檢測(cè)裝置；以及基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述AC電場(chǎng)線的電路系統(tǒng)。
64.如權(quán)利要求63所述的處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)連接成響應(yīng)于表示由所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到的所述DC偏壓的信號(hào)。
65.如權(quán)利要求64所述的處理器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)被安排成影響與所述頻率中的至少一些頻率相關(guān)聯(lián)的AC電場(chǎng)線。
66.如權(quán)利要求63所述的處理器，其特征在于，所述AC電源裝置以及所述第一和所述第二電極被安排成使第一和第二頻率分別從所述電源裝置耦合到所述第一和所述第二電極，使得處于所述第一頻率的電場(chǎng)線在所述第一和所述第二電極之間延伸，而處于所述第二頻率的電場(chǎng)線在所述第二和所述第一電極之間延伸，所述電路系統(tǒng)包括連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第一電路以及連接在所述第二電極和所述基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第二電路，所述第一電路包括第一可變阻抗，所述第一可變阻抗響應(yīng)于表示所述第二電極上檢測(cè)到的DC偏壓的信號(hào)來(lái)影響處于所述第二頻率的電場(chǎng)線，所述第二電路包括第二可變阻抗，所述第二可變阻抗響應(yīng)于表示所述第一電極上檢測(cè)到的DC偏壓的信號(hào)來(lái)影響處于所述第一頻率的電場(chǎng)線。
67.如權(quán)利要求66所述的處理器，其特征在于，所述第二組件包括第三電極，所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使處于所述第一AC頻率的第一電場(chǎng)線存在于所述第一電極以及所述第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間，和(b)使處于所述第二AC頻率的第二電場(chǎng)線存在于所述第二和第三電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于表示檢測(cè)到的DC偏壓的DC信號(hào)來(lái)影響所述第一和第二電場(chǎng)線。
68.如權(quán)利要求67所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二電極至少大致被所述第三電極圍繞。
69.如權(quán)利要求68所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第二和所述第三電極基本共面并且處于與所述第一電極所位于的平面不相同的平面中。
70.如權(quán)利要求69所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一、第二和第三電極共軸，并且具有環(huán)形邊界。
71.如權(quán)利要求70所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括大致圍繞第一電極的第四電極；所述第四電極與所述第一、第二和第三電極共軸，具有環(huán)形邊界，并且基本與所述第一電極共面；所述腔體和所述電極組件被安排成使處于所述第一頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)響應(yīng)于表示檢測(cè)到的第二DC偏壓的信號(hào)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
72.如權(quán)利要求63所述的處理器，其特征在于，所述AC電源裝置以及所述第一和第二電極被安排成使第一和第二頻率分別從所述電源裝置耦合到所述第一和所述第二電極，使得處于所述第一頻率的電場(chǎng)線在所述第一和所述第二電極之間延伸，處于所述第二頻率的電場(chǎng)線在所述第二和所述第一電極之間延伸，所述電路系統(tǒng)包括連接在所述第一電極和基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第一電路以及連接在所述第二電極和所述基準(zhǔn)電勢(shì)之間的第二電路，所述第一電路包括第一可變阻抗，所述第一可變阻抗基于所述第二電極上檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第二頻率的電場(chǎng)線，所述第二電路包括第二可變阻抗，所述第二可變阻抗基于第一電極上檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一頻率的電場(chǎng)線。
73.如權(quán)利要求63所述的處理器，其特征在于，所述第二組件包括第三電極，所述腔體和所述電極組件被安排成，(a)使處于所述AC頻率中的第一頻率的第一電場(chǎng)線存在于所述第一電極以及所述第二和第三電極中的至少一個(gè)電極之間，和(b)處于所述AC頻率中的第二頻率的第二電場(chǎng)線存在于所述第二和第三電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第一和第二電場(chǎng)線。
74.如權(quán)利要求73所述的真空等離子體處理器，其特征在于，所述第一組件包括第四電極；所述腔體和所述電極組件被安排成，使處于所述第一AC頻率的第三電場(chǎng)線存在于所述第一和所述第四電極之間；所述腔體、所述電極組件和所述電路系統(tǒng)被安排成使所述電路系統(tǒng)基于所述檢測(cè)到的第二DC偏壓示數(shù)來(lái)影響所述第三電場(chǎng)線。
全文摘要
一種等離子體處理腔包括下電極和上電極組件，該組件具有被接地電極圍繞著的中心電極。各電極之間射頻激發(fā)的等離子體在這些電極上感應(yīng)出DC偏壓。下電極DC偏壓量控制著連接在中心電極和接地之間的第一串聯(lián)諧振電路的電容器。中心電極DC偏壓量控制著連接在下電極和接地之間的第二串聯(lián)諧振電路的電容器。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1957437SQ200580016987
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者R·季米薩, F·科扎克維奇, D·特拉塞爾 申請(qǐng)人:拉姆研究有限公司