專利名稱：等離子體處理腔室及其射頻匹配電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用于等離子體處理腔的射頻功率源(RF power suppliers)和匹配網(wǎng)絡(matching networks),特別涉及一種射頻匹配電路及多重頻率等離子體處理腔。
背景技術：
在本領域中，利用雙重或多重射頻頻率的等離子體處理腔已被熟知。一般地，雙重頻率的等離子體處理腔接收的射頻偏置功率(RF bias power)具有低于大約15MHz的頻率，其接收的射頻源功率(RF source power)具有更高的頻率，通常為27 200MHZ。在本文中，射頻偏置功率(RF bias power)指用于控制離子能量及其能量分布的射頻功率。另一方面，射頻源功率(RF source power)指用于控制等離子離子解離(ion dissociation)或等離子體密度的射頻功率。在一些具體實施例中，通常運行蝕刻等離子處理腔的偏置頻率為，諸如 IOOKHz, 2MHz, 2.2ΜΗζ，13.56MHz，源頻率為諸如 13.56MHz, 27MHz, 60MHz, IOOMHz或更聞。為了提高雙頻的隔離度，現(xiàn)有技術中，通常選用低通、高通、帶通等濾波器來實現(xiàn)。但是，如果在甚高頻段，通過RF通過空間耦合的功率將會增加，致使隔離度下降，從而雙頻之間會產(chǎn)生較大的影響和功率泄露，進而降低了能量利用效率和刻蝕速率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種射頻匹配電路，能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高IOdB (10倍)，從而減小了雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:本發(fā)明第一方面提供了一種射頻匹配電路，包含:射頻匹配電路，所述的射頻匹配電路可切換地耦合兩個偏置頻率中的一個和一個源頻率于一個陰極上，其包含:一個被調(diào)諧以在一個低于IOMHz的第一偏置頻率下運行的第一匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于第一偏置頻率但低于15MHz的第二偏置頻率下運行的第二匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于所述第二偏置頻率的源頻率下運行的第三匹配網(wǎng)絡，以及，一個被調(diào)諧以使其中心頻率與所述第二偏置頻率相等的并聯(lián)諧振電路，還包含:接地的屏蔽板，所述的屏蔽板設置在第一匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間或第二匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間。所述的屏蔽板設置在第一匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路之間。所述的屏蔽板設置在第二匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路之間。所述的屏蔽板為金屬板。所述的金屬板為銅板。所述的金屬板為鋁板。所述第一偏置頻率圍為2MHZ，所述第二偏置頻率為13MHZ，所述源頻率為60MHZ。[0013]所述射頻匹配電路設置在一個箱體中。所述箱體的側壁是接地處理的，其中，所述屏蔽板接觸于所述側壁以達到接地。本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理腔室，包含本發(fā)明第一方面所述的射頻匹配電路。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高IOdB (10倍)，從而減小了雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。

圖1為本實用新型射頻匹配電路的一個實施例的射頻功率匹配電路，其射頻偏置功率源與射頻源功率源之間設有屏蔽板。
具體實施方式
以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本實用新型做進一步闡述。一種多重頻率等離子體處理腔，包含一種多重功率匹配箱，所述的射頻匹配電路包含:射頻匹配電路，所述的射頻匹配電路可切換地耦合兩個偏置頻率中的一個和一個源頻率于一個陰極上，其包含:一個被調(diào)諧以在一個低于IOMHz的第一偏置頻率下運行的第一匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于第一偏置頻率但低于15MHz的第二偏置頻率下運行的第二匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于所述第二偏置頻率的源頻率下運行的第三匹配網(wǎng)絡，以及，一個被調(diào)諧以使其中心頻率與所述第二偏置頻率相等的并聯(lián)諧振電路，還包含:接地的屏蔽板2，所述的 屏蔽板2設置在第一匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間或第二匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間。在本實施例中，屏蔽板2為金屬板，優(yōu)選材料為銅或招。進一步，還可以延長屏蔽板2的長度，使其設置在第一匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路之間或第二匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路130之間。如圖1所示，示例性地示出匹配箱中的一個射頻匹配電路，其中，匹配箱中配有屏蔽板。其中三個可用頻率的其中兩個可切換地被施加于一個等離子體處理腔的陰極上。一個高頻f3(源頻率f3)通過一個匹配電路134和一個并聯(lián)諧振電路130耦合于所述陰極，而兩個較低頻率Π和f2與開關132相連接，開關132可切換地使Π或f2通過匹配電路120或122耦合至所述陰極。在本實施例中，偏置頻率H/f2 (第一偏置頻率H、第二偏置頻率f2)由一個單獨的射頻功率發(fā)生器提供，以實現(xiàn)可切換地運行于頻率fl或f2下。每個匹配電路由一串聯(lián)連接的一個電容器和一個電感組成。在一個實施例中，匹配電路120包括一個20(T500pF的電容器和一個大約為2(T50mH的電感；匹配電路122包括一個5(T200pF的電容器和一個大約為0.5^5mH的電感；匹配電路120包括一個大約25pF的電容器和一個大約0.2^0.3mH的電感。前述的部分即為各個匹配網(wǎng)絡的前端，在本實施例中，當fl=2MHz，f2=13.56MHz,f3=60MHz，加上屏蔽板2后，可以防止13.56MHz的第二偏置頻率，并且能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高IOdB (10倍)，從而減小了雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。并聯(lián)諧振電路130用于防止能量從13.56MHz功率源進入60MHz源。也就是說，當開關132耦合于2MHz偏置源時，偏置頻率比60MHz的等離子體源頻率低三十倍，因此它不能跳過匹配電路134。但是，當開關132耦合于13.56MHz偏置功率時，偏置頻率更接近于等離子體源頻率f3，可能跳過所述匹配電路134。因此，本發(fā)明提供了一種并聯(lián)諧振電路，其由一個電容器和一個電感并聯(lián)連接而成。在本實施例中，當fl=2MHz，f2=13.56MHz,f3=60MHz，所述并聯(lián)諧振電路130的中心頻率為13MHz，其變量或頻帶寬度為Af=2MHz。這防止了 13.56MHz的偏置頻率泄漏進入源功率源f3。諧振電路是作為60MHz的一個短路。但是，有時候，僅僅采用并聯(lián)諧振電路130是不足以防止偏置頻率進入源功率源f3的，因此，就需要將屏蔽板2延長，直至在并聯(lián)諧振電路130與第一匹配網(wǎng)絡或第二匹配網(wǎng)絡的后端之間，這樣能夠更加有效地阻值偏置頻率泄漏進入源功率源f3，并且能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高IOdB (10倍)，從而減小了雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。典型地，所述第一偏置頻率圍為2MHZ，所述第二偏置頻率為13MHZ，所述源頻率為60MHZ。其中，所述射頻匹配電路設置在一個箱體中。所述箱體的側壁是接地處理的，其中，所述屏蔽板接觸于所述側壁以達到接地。本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理腔室，包含本發(fā)明第一方面所述的射頻匹配電路。綜上所述，本實用新型射頻匹配電路及設有該射頻匹配電路的多重頻率等離子體處理腔，能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高IOdB (10倍)，從而減小了雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。本發(fā)明是參照具體實施方式
描述的，其所有方面都應為示例性而非限定性的。此外，通過本文所描述的本發(fā)明具體實施例和實施，本發(fā)明其他實施方式對于本領域技術人員應是顯而易見的。所述實施方式的不同方面和/或元件可以在等離子體處理腔領域中單獨或以任意組合使用，或者在可變低頻或可變高頻等之間設置屏蔽板或者其組合，均是對于本領域技術人員應是顯而易見的。上述具體實施例應被視為僅為示例性的，本發(fā)明的范圍和精神則是由權利要求書定義的。
權利要求1.一種應用于等離子體處理腔室的射頻匹配電路，所述的射頻匹配電路可切換地耦合兩個偏置頻率中的一個和一個源頻率在一個陰極上，其包含:一個被調(diào)諧以在一個低于IOMHz的第一偏置頻率下運行的第一匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于第一偏置頻率但低于15MHz的第二偏置頻率下運行的第二匹配網(wǎng)絡，一個被調(diào)諧以在一個高于所述第二偏置頻率的源頻率下運行的第三匹配網(wǎng)絡，以及，一個被調(diào)諧以使其中心頻率與所述第二偏置頻率相等的并聯(lián)諧振電路，其特征在于，所述射頻匹配電路還包含:接地的屏蔽板，所述的屏蔽板設置在第一匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間或第二匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間。
2.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述的屏蔽板設置在第一匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路之間。
3.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述的屏蔽板設置在第二匹配網(wǎng)絡的后端與并聯(lián)諧振電路之間。
4.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述的屏蔽板為金屬板。
5.如權利要求4所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述的金屬板為銅板。
6.如權利要求4所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述的金屬板為鋁板。
7.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述第一偏置頻率圍為2MHZ，所述第二偏置頻率為13MHZ，所述源頻率為60MHZ。
8.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述射頻匹配電路設置在一個箱體中。
9.如權利要求1所述的射頻匹配電路，其特征在于，所述箱體的側壁是接地處理的，其中，所述屏蔽板接觸于所述側壁以達到接地。
10.一種等離子體處理腔室，其特征在于，包含權利要求1、中任一項所述的射頻匹配電路。
專利摘要本實用新型公開了一種射頻匹配電路，以及，包含該射頻匹配電路的多重頻率等離子體處理腔，該射頻匹配電路包含射頻匹配電路，其可切換地耦合兩個偏置頻率中的一個和一個源頻率在一個陰極上，其包含第一匹配網(wǎng)絡、第二匹配網(wǎng)絡、第三匹配網(wǎng)絡，以及并聯(lián)諧振電路，還包含接地的屏蔽板，其設置在第一匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間或第二匹配網(wǎng)絡的前端與第三匹配網(wǎng)絡的前端之間。本實用新型能夠將偏置頻率和源頻率之間的隔離度提高10dB，從而減小雙頻之間的影響和功率泄露，提高能量利用效率和刻蝕速率。
文檔編號H03H7/38GK202978850SQ201220705760
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者梁潔, 羅偉義 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司