TWI603652B - 用於改良後的射頻偏壓信號穩定之高頻濾波器 - Google Patents

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    • H05H2242/20—Power circuits
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Description

用於改良後的射頻偏壓信號穩定之高頻濾波器 相關專利申請案之交叉引用
本申請案主張於2012年7月20日提交申請之標題為「HIGH FREQUENCY FILTER FOR IMPROVED RF BIAS SIGNAL STABILITY」之臨時申請案第61/674,163號的優先權，該臨時申請案以全文引用之方式併入本文。
本發明係關於用於改良後的射頻偏壓信號穩定之高頻濾波器。
半導體及微機電系統(micro electro mechanical systems；MEMS)裝置要求無數個製程以形成所要求之複雜的電氣及機械結構。該等裝置在尺寸上不斷縮小，導致製程的容差相應更加嚴格。一種所使用的此類製程係電漿輔助蝕刻製程。
蝕刻製程之製造變數可導致形成於正經蝕刻之晶圓群組內部的結構尺寸的廣泛統計分佈。此外，製程中的變化性亦可造成單一晶圓內部結構尺寸的統計分佈。此類變化可 能過大而不能進行裝置之有效生產。
舉例而言，在半導體或MEMS裝置製造期間，經常將溝槽蝕刻至基板材料中。儘管經常希望蝕刻具有跨越晶圓的均勻深度且不會自晶圓至晶圓變化的溝槽，但是可能仍難以蝕刻此類結構。
在此專利中使用之術語「發明」、「該發明」、「此發明」及「本發明」意欲廣泛指示此專利及下文專利申請範圍之所有標的。應理解，含有該等術語之陳述不應限制本文所描述之標的或限制下文專利申請範圍之意義或範疇。由下文之申請專利範圍界定此專利所覆蓋之本發明之實施例，而非由此發明內容界定。此發明內容為本發明之各種態樣之概括概述，且引入在下文之【實施方式】部分進一步描述之概念中的一些概念。此發明內容既不意欲識別所主張之標的之關鍵或實質特徵，亦不意欲獨立使用以決定所主張之標的之範疇。應以參考此專利之整個說明書、所有圖式及各個請求項之方式理解該標的。
本發明之實施例包括具有射頻(Radio Frequency；RF)功率輸送系統的電漿蝕刻及/或沉積系統，該射頻功率輸送系統經設計用於輸送射頻源能量，以便在處理腔室內形成電漿。可配置射頻源能量以經由安置於處理腔室內部的電極終止至接地。偏壓驅動源可將偏壓施加至電極以控制來自電漿的離子之方向性，從而允許控制經蝕刻之特徵結構的尺寸及各向異性。可在偏壓驅動源與電極之間安置濾波器，並且配 置該濾波器以傳遞偏壓能量至電極及阻擋射頻源能量到達偏壓驅動源。在一些實施例中，濾波器亦可安放射頻源終端。可配置射頻源終端以提供經設計之終端阻抗。在一較佳實施例中，例如，為充當極低阻抗路徑，有時在射頻源之頻率下稱為「短路」。
論及該等說明性實施例，並非意在限制或界定本揭示案，而是提供實例以幫助理解本揭示案。在【實施方式】中論述額外實施例及提供進一步描述。可藉由檢查此說明書或藉由實施所呈現之一或更多個實施例來進一步理解各種實施例之一或更多者所提供之優點。
100‧‧‧蝕刻反應器
102‧‧‧下腔室主體
104‧‧‧上腔室主體
106‧‧‧頂板
108‧‧‧處理容積
110‧‧‧隔板
112‧‧‧射頻線圈
114‧‧‧射頻源
116‧‧‧匹配電路
118‧‧‧泵送通道
120‧‧‧泵
122‧‧‧節流閥
124‧‧‧快速氣體交換系統
126‧‧‧噴嘴
128‧‧‧輸送管線
130‧‧‧第一閥門
132‧‧‧質量流量計
134‧‧‧第二閥門
136‧‧‧隔離閥
137‧‧‧濾波器
138‧‧‧T形接頭
140‧‧‧基板支撐組件
142‧‧‧靜電卡盤
144‧‧‧隔熱體
146‧‧‧起模頂桿
148‧‧‧升降板
150‧‧‧基板
152‧‧‧上表面
154‧‧‧升降機
156‧‧‧偏壓電源/偏壓驅動
158‧‧‧匹配電路
160‧‧‧背面氣體源
162‧‧‧排氣導管
164‧‧‧截流閥
170‧‧‧電漿
171‧‧‧控制器
172‧‧‧中央處理單元/CPU
173‧‧‧桿
174‧‧‧記憶體
176‧‧‧支援電路
178‧‧‧專用電腦(控制器)
180‧‧‧擋板
200‧‧‧電漿蝕刻系統
205‧‧‧射頻源
210‧‧‧射頻匹配電路
215‧‧‧射頻導管
220‧‧‧射頻感應線圈
225‧‧‧電漿
230‧‧‧腔室
235‧‧‧電極
240‧‧‧接地路徑
250‧‧‧終端
260‧‧‧偏壓源
265‧‧‧偏壓匹配電路
270‧‧‧偏壓導管
285‧‧‧阻隔電路
290‧‧‧射頻感測器
305‧‧‧前三個晶圓
310‧‧‧後四個晶圓
315‧‧‧中間晶圓
405‧‧‧射頻感測器
410‧‧‧第一電容器
415‧‧‧電感器
420‧‧‧第二電容器
505‧‧‧匹配電路
510‧‧‧電極
515‧‧‧腔室
520‧‧‧電纜
525‧‧‧連接器
605‧‧‧匹配電路
610‧‧‧電極
615‧‧‧腔室
620‧‧‧電纜
621‧‧‧電纜
705‧‧‧第一濾波器
710‧‧‧第二濾波器
715‧‧‧匹配電路
720‧‧‧射頻偏壓發生器
725‧‧‧腔室
730‧‧‧射頻源匹配網路
735‧‧‧射頻源
當參閱隨附圖式閱讀以下【實施方式】時，將更好地理解本揭示案之該等及其他特徵、態樣及優點。
下文將參閱以下圖式詳細描述本發明之說明性實施例：第1圖描繪根據本發明之一些實施例之蝕刻反應器實例之剖視圖。
第2圖描繪根據本發明之一些實施例之電漿蝕刻系統實例之功能示意圖。
第3圖圖示根據本發明之一些實施例圖示晶圓蝕刻深度的變化之曲線圖。
第4圖圖示根據本發明之一些實施例之濾波器實例。
第5圖圖示根據本發明之一些實施例之安置於匹配 與電極之間的濾波器實例。
第6圖圖示根據本發明之一些實施例之安置於匹配與電極之間的濾波器實例。
第7圖圖示根據本發明之一些實施例具有兩個濾波器的系統實例。
本文具體描述本發明之實施例之標的以滿足規定的要求，但是此描述未必意欲限制申請專利範圍之範疇。所主張之標的可以其他方式實施、可包括不同元件或步驟且可連同其他現有或未來技術一起使用。除非明確描述個別步驟之次序或元件之配置，不應將此描述解譯為各種步驟或元件之中或之間隱含任何特定次序或配置。
第1圖描繪根據本發明之一些實施例之蝕刻反應器100實例之剖視圖。蝕刻反應器100使用來自射頻源114的射頻(radio frequency；RF)功率以產生對基板(例如，矽晶圓)150作用的電漿170。在合併靜電卡盤142的電極上置放基板150。電極充當用於射頻源114能量的接地返迴路徑。可使用來自偏壓電源156的獨立頻率以施加偏壓功率至較低電極以便增加蝕刻反應器100之蝕刻速率及各向異性，如下文將更詳細地論述。
當一個頻率用於供電電漿170而另一頻率用於施加偏壓電壓至電極時，可能出現若干問題。射頻源能量及偏壓能量之組合可導致電極上不一致的電壓電位。電極上此不一致的電壓電位可導致來自電漿170之不一致的離子加速至基 板150中，增加基板150之蝕刻深度的變化。更具體而言，若不管電極140之接地阻抗，則電極表面上之電壓穩定可為不可重複的且基板150之蝕刻深度可為不一致的，如下文將更詳細地展示。另外，若存在受源能量影響的偏壓電源156控制電路，則該控制電路可干擾偏壓驅動源之精確計量及控制。更具體而言，在一些實施例中，偏壓驅動156控制電路可受到源頻率「污染」而導致蝕刻深度增加的變化。
在一些實施例中，具有經設計之接地阻抗的終端可耦接至電極。在進一步實施例中，終端可設計為射頻源114之頻率下的「短路」，以最小化因射頻源能量引起的電極之電壓波動。在一些實施例中，可在電極與偏壓電源156之間安置濾波器137。濾波器137可用於阻擋射頻源114能量到達偏壓電源156，同時允許來自偏壓電源的能量到達電極。在一實施例中，濾波器137亦可安放終端及/或與終端整合。濾波器137之該等及其他態樣將在下文更詳細地描述。
蝕刻反應器100包括封閉製程容積108的下腔室主體102、上腔室主體104及頂板106。頂板106可為平面或具有其他幾何形狀。在一個實施例中，頂板106係圓頂。在頂板106與上腔室主體104之間提供可更換的隔板110，以便可根據需要選擇性改變頂板106相對於上腔室主體104之傾斜度及/或高度。
在頂板106上方安置射頻線圈112且經由匹配電路116將射頻線圈112耦接至射頻源114。頂板106對於射頻功率為透射式的，以使得自射頻源114施加至射頻線圈112之 射頻源功率可電感耦合至該頂板及激勵安置於反應器100之製程容積108內的氣體以維持電漿170。
可在自約10瓦特至約5000瓦特範圍內的功率下以自約2MHz至約60MHz範圍內的射頻處提供源功率。可脈衝輸送源功率。在一些實施例中，以13.56MHz之頻率施加源功率。在不脫離本發明的情況下，可使用其他頻率及功率。
上腔室主體104包括泵送通道118，該泵送通道118經由節流閥122將反應器100之製程容積108連接至泵120。可操作泵120及節流閥122以控制反應器100之製程容積108內部的壓力。泵120亦移除蝕刻副產物。可在泵送通道118中安置擋板180以最小化泵120之污染及改良製程容積108內部之導電性。
蝕刻反應器100可具有耦接至該反應器的快速氣體交換系統124，該系統經由圍繞上腔室主體104內部或在其他適宜位置安置的噴嘴126提供製程及/或其他氣體至製程容積108。快速氣體交換系統124選擇性地允許將任何單一氣體或氣體組合物提供至製程容積108。在一些實施例中，快速氣體交換系統124具有四個輸送管線128，每一輸送管線耦接至不同的氣體源。可將輸送管線128耦接至相同或不同的噴嘴126。
在第1圖所描繪之實施例中，每一輸送管線128包括第一閥門130、質量流量計132及第二閥門134。將第二閥門134耦接至共用T形接頭138，該T形接頭138耦接至噴嘴126。氣流自質量流量計132至製程容積108流過的導管長 度可小於約2.5m，從而允許氣體之間更迅速的切換時間。可藉由安置於T形接頭138與噴嘴126之間的隔離閥136將快速氣體交換系統124與蝕刻反應器100之製程容積108隔離。
可在隔離閥136與T形接頭138之間耦接排氣導管162以允許將殘餘氣體從快速氣體交換系統124中清除而不會進入蝕刻反應器100。提供截流閥164以當氣體被輸送至蝕刻反應器100之製程容積108時關閉排氣導管162。
耦接至快速氣體交換系統124之氣體源可提供氣體，包括(而不限於)六氟化硫(SF6)、氧(O2)、氬(Ar)、三氟甲烷(CHF3)、八氟環丁烷(C4F8)、三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、三氟化氯(CIF3)、三氟化溴(BrF3)、三氟化碘(IF3)、氦氧氣體混合物(He：O2)、氦氫氣體混合物(He：H2)、氫(H2)、氦(He)及/或如本文所描述之製程中使用的其他氣體。流量控制閥可包括氣動操作以允許快速反應。在一個實例中，快速氣體交換系統124可操作以輸送高達約1000sccm的SF6與C4F8、約500sccm的氦及約200sccm的氧(O2)與氬。在一替代實施例中，快速氣體交換系統124可進一步包括第三氣體板，該氣體板包含諸如氬及/或He之電漿維持氣體且可操作以在下文進一步描述之週期蝕刻法期間連續輸送氣體至蝕刻反應器100。
另外，蝕刻反應器100可包括安置於製程容積108內的基板支撐組件140。基板支撐組件140包括安裝於隔熱體144上的靜電卡盤142。隔熱體144將靜電卡盤142與在將靜電卡盤142支撐在下腔室主體102之底部上方的桿173隔離。
穿過基板支撐組件140安置起模頂桿146。在基板支撐組件140下方安置升降板148及可藉由升降機154啟動該升降板來選擇性地移動起模頂桿146，以在靜電卡盤142之上表面152上提升及/或置放基板150。
靜電卡盤142包括至少一個電極(底電極)，可使得該電極帶電以靜電保持基板150至靜電卡盤142之上表面152。將靜電卡盤142之電極經由匹配電路158耦接至偏壓電源156。偏壓電源156可選擇性地使得靜電卡盤142之電極帶電以在蝕刻期間控制電漿170離子之方向性。
可脈衝輸送藉由偏壓電源156施加至靜電卡盤142的偏壓功率(例如，在一個時段重複儲存或收集能量且隨後在另一時段迅速釋放該能量以輸送增加的暫態功率量)，同時可連續施加源功率。詳言之，可使用由控制系統設置的產生器脈衝能力脈衝輸送偏壓功率以提供稱為工作週期的功率接通時間之百分比。在一個實施例中，脈衝偏壓功率之接通時間與斷開時間在貫穿蝕刻週期中可為均勻的。舉例而言，若功率接通約3msec及斷開約15msec，則工作週期將為約16.67%。以每秒週期數或赫茲(hertz；Hz)表示的脈衝頻率等於1.0除以以秒表示的接通與斷開時段之和。舉例而言，當偏壓功率接通約3msec及斷開約15msec(總共約18msec)時，則以每秒週期數表示的脈衝頻率為約55.55Hz。在一個實施例中，可使用蝕刻週期期間接通/斷開之時間變化的專門脈衝輪廓。在一個實施例中，藉由改變施加至基板的偏壓電源，蝕刻週期可在沉積及/或蝕刻步驟之間轉換。脈衝輸送偏壓功 率來幫助減小溝槽側壁之電子注線變化(改良各向異性)、改良抗蝕劑之選擇性、改良蝕刻速率及防止材料介面凹口。
在自約1瓦特至約5000瓦特範圍內的功率下在自DC至約1MHz範圍內可提供偏壓功率。在一些實施例中，在400kHz之頻率下施加偏壓功率。在不脫離本發明的情況下，可使用其他頻率及功率。
在一些實施例中，可經由基板支撐元件140耦接背面氣體源160以提供一或更多種氣體至在基板150與靜電卡盤142之上表面152之間界定的空間。由背面氣體源160提供的氣體可包括He及/或背面製程氣體。背面製程氣體為一種從基板與基板支撐件之間釋放出的氣體，該氣體在蝕刻週期期間藉由與腔室中諸如製程氣體、蝕刻副產物、遮罩或安置於基板上的其他層或用於蝕刻目標之材料反應來影響蝕刻或聚合之速率。在一些實施例中，背面製程氣體為含氧氣體，諸如O2。在一些實施例中，針對矽蝕刻應用，背面氣體中He比O2之比率按體積或按質量為約50：50至約70：30。應涵蓋，可使用其他背面製程氣體控制接近基板之邊緣的製程。背面製程氣體之使用可有利地用於單步蝕刻製程以及週期蝕刻製程。
為了使得由背面氣體源160提供的製程氣體能夠到達基板150之邊緣，來自基板150之邊緣下的背面氣體洩漏之速率可比習知背面氣體系統之彼速率更高。在一些實施例中，可藉由將基板150與靜電卡盤142之上表面152之間的空間內之氣體壓力維持在約4托與26托之間來提高洩漏速 率。在一些實施例中，壓力可維持在約10托與22托之間。在一些實施例中，壓力可維持在約14托與20托之間。亦可藉由在邊緣支撐基板150及靜電卡盤142之上表面152內提供凹口或其他特徵結構(此舉促進靜電卡盤142與基板150之間背面氣體之洩漏)達到洩漏速率。
如第1圖進一步所示，蝕刻反應器100可包括控制器171，該控制器171大體包含中央處理單元(central processing unit；CPU)172、記憶體174及支援電路176，並且該控制器171耦接至蝕刻反應器100且直接(如第1圖所示)或者經由與處理腔室及/或支撐系統關聯的其他電腦或控制器(未圖示)控制蝕刻反應器100及諸如射頻源114、偏壓源156、快速氣體交換系統124及類似組件之各種系統組件。控制器171可為可在用於控制各種腔室及子處理器的工業環境中所使用的任何形式之通用電腦處理器中之一者。CPU 172之記憶體(或電腦可讀媒體)174可為一或更多種可易於取得之記憶體，諸如隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、唯讀記憶體(read only memory；ROM)、軟磁碟、硬磁碟或任何其他形式之數位儲存器(本端或遠端)。將支援電路176耦接至CPU 172用於以習知方式支援處理器。該等電路包括快取記憶體、電力供應、時鐘電路、輸入/輸出電路系統及子系統以及類似者。無數製程可儲存於記憶體174中作為軟體常式。當由CPU 172執行軟體常式時，軟體常式將通用電腦轉換成控制蝕刻反應器100之操作的專用電腦(控制器)178。亦可由遠離控制器174之CPU 172所控制之硬體定 位的第二CPU(未圖示)儲存及/或執行軟體常式。蝕刻反應器100之其他配置為熟習此項技術者所熟知，該等配置在本揭示案之範疇內及可使用於其他實施例中。
第2圖圖示根據本發明之實施例之電漿蝕刻系統200之功能示意圖。第2圖係出於說明性目的及可在不脫離本發明的情況下使用其他頻率及電路架構。在13.56MHz下操作的射頻源205經由射頻匹配電路210對射頻感應線圈220供電。如本文所界定，匹配、匹配電路及阻抗匹配應意謂阻抗之實數部分應與負載之實數部分近似相等且電抗之實數部分應近似相等及符號相反。在一些實施例中，射頻源205可在輸出功率模式下操作，在該模式下控制系統對射頻感應線圈220維持輸出功率之恆定位準。輸出功率等於所量測之正向功率(來自射頻源205的功率)減所量測之反射功率。在其他實施例中，射頻源205可在正向功率模式下操作，在該模式下並未補償反射功率。
藉由射頻導管215將射頻源205耦接至射頻匹配電路210及射頻感應線圈220。為了清晰起見，用虛線圖示13.56MHz射頻源205能量之路徑。感應線圈220在腔室230內產生電漿225。射頻匹配電路210將感應線圈220之電磁匹配校正為射頻源205之彼電磁匹配，以最大化自射頻源至射頻感應線圈之功率轉移。隨後經由濾波器137內的射頻源接地路徑240將射頻源205能量自電漿225耦合至電極235。在一些實施例中，射頻匹配電路210為可變的且動態改變阻抗以補償電漿225阻抗的變化。在其他實施例中，固定射頻匹配電 路210且可改變射頻源205之頻率以補償電漿225阻抗的變化。在此等實施例中，經固定之射頻匹配電路210之阻抗可隨頻率而變化。可靜態或動態改變射頻驅動205輸出頻率以改良阻抗匹配。
在400kHz下操作的偏壓驅動源260經由偏壓驅動匹配電路265及濾波器137施加偏壓至電極235。偏壓驅動源260施加電磁能量至電極235以加速離子自電漿225進入基板150中(參看第1圖)，以增加基板150之蝕刻速率(參看第1圖)及增加蝕刻各向異性。因此，電極235之電壓電位影響蝕刻之速率及基板150之特徵屬性兩者。在一些實施例中，偏壓源260可在輸出功率模式下操作，在該模式下控制系統維持到達電極235之輸出功率之恆定位準。輸出功率等於所量測之正向功率(來自偏壓源260的功率)減所量測之反射功率。在其他實施例中，偏壓源260可在正向功率模式下操作，在該模式下並未補償反射功率。
偏壓導管270將偏壓源260連接至偏壓匹配電路265、濾波器137及電極235。為了清晰起見，用實線圖示400kHz能量之路徑。在偏壓驅動源260使用射頻能量之實施例中，偏壓匹配電路265將電極235之電磁阻抗轉換成等於或接近於偏壓驅動源260之設計輸出阻抗，以最大化自偏壓源至電極之功率轉移。在一些實施例中，偏壓匹配電路265為可變的且動態改變阻抗以補償阻抗的變化。在其他實施例中，固定偏壓匹配電路265且可改變偏壓源260之頻率以補償阻抗的變化。在此等實施例中，經固定之偏壓匹配電路265 之阻抗可隨頻率而變化。可靜態或動態改變偏壓驅動260輸出頻率以改良阻抗匹配。在一些實施例中，將射頻感測器290連接至電極235且使用該射頻感測器來控制偏壓驅動源260或提供所施加功率之開路監測。在進一步實施例中，可與濾波器137一起安放射頻感測器290。在一些實施例中，可與濾波器137及可選射頻感測器290一起安放偏壓匹配電路265。
為了維持電漿，使用自射頻源205通過電漿225、基板150、電極235、終端250至接地並返回至射頻源之閉合迴路。因此，終端250將射頻源205能量終止至接地。在一些實施例中，終端250經設計以藉由將13.56MHz射頻源205能量「短路」至接地來最小化電極235中的電壓波動，此「短路」藉由提供所設計之低阻抗路徑以最小化電極表面的電壓而達成。此「短路」可充分用於減少電極235上因射頻源205能量引起的電壓波動，以使得可利用偏壓驅動源260精確且一致地控制電極235之電壓電位。電極235上電壓控制之改良後的精確度及一致性可提供蝕刻系統200之基板150之蝕刻速率之經改良的一致性及均勻性。可設計終端250之其他實施例為「開路」或「負載」，或在射頻源205之頻率下的其他終端阻抗。可考慮(而不限於)射頻匹配網路210、射頻導管215、射頻感應線圈220、電漿225、電極235及終端250設計射頻功率電路。可使用電磁集總元件或全場解算機模擬工具執行該設計。用於該等實施之常見工具為Cadence Incorporated的PSPICE及Ansys Incorporated的HFSS。在一些實施例中，可不與濾波器137一起安放終端250。
在使用射頻感測器290控制偏壓驅動源260之進一步實施例中，因「經短路」之射頻源205能量引起的電極235之電壓波動減小可導致射頻感測器之精確度及可重複性增加。改良後的精確度及可重複性可使得偏壓驅動260能夠施加更多一致及可重複的偏壓至電極235，導致蝕刻系統200之基板150之蝕刻速率之一致性及均勻性改良。在其他實施例中，射頻感測器290可不用於控制偏壓驅動源260或可具有僅回應於射頻源205能量的選擇性回應。
在一些實施例中，可配置濾波器137以執行與射頻源205及/或偏壓驅動源260相關的一或更多個功能。濾波器137可使用阻隔電路285以執行阻擋13.56MHz射頻源能量經由偏壓導管270自電極235耦合至偏壓驅動源260之功能。在更進一步實施例中，亦可配置濾波器137以允許偏壓驅動源260能量通過至電極235。在一些實施例中，可使用低通濾波器以執行阻擋及傳遞功能，而在其他實施例中可使用帶通濾波器或其他濾波器。在進一步實施例中，可整合濾波器137包括阻擋、傳遞及終止之功能，而在其他實施例中可組件化濾波器137，其中獨立執行每一功能。在其他實施例中，可與濾波器137一起整合偏壓匹配電路265。在蝕刻系統200中所使用的頻率(例如)為唯一的，可在不脫離本發明的情況下使用包括直流偏壓在內的其他及額外頻率。
第3圖所圖示之曲線圖圖示在一些實施例中濾波器137之效應。在不使用濾波器137的情況下執行前三個晶圓305及後四個晶圓310。該等晶圓展示了蝕刻深度上大的不均 勻性，範圍自大約1%至5%。對於一些產品而言，此不均勻性對於生產係不可接受的。本發明之實施減小蝕刻深度的變化，例如在中間晶圓315中所示。中間晶圓315之變化範圍自大約2%至3%，證明了蝕刻深度之一致性方面的改良。
第4圖圖示在一些實施例中所使用的濾波器137之實例。可使用濾波器137之其他配置且該等配置在本揭示案之範疇內。濾波器137可串聯(或順列)耦接於電極235(參看第2圖)與偏壓電源260之間。濾波器137可針對蝕刻系統200(參看第2圖)執行阻擋、傳遞、終止及感測功能。如圖所示，在此實施例中，濾波器137包括電感器415、第一電容器410及第二電容器420。可在第一電容器410與第二電容器420之間安置電感器415。可將第一電容器410及第二電容器420接地。在一個實施例中，電感器415可具有大約4微亨的值，第一電容器410可具有大約1200微微法的值且第二電容器420可具有大約150微微法至200微微法之間的值。在一些實施例中，第二電容器420可與連接至電極235(參看第2圖)的偏壓導管270之阻抗相匹配，此情況可取決於偏壓導管之長度。
在一些實施例中，亦可與濾波器137串聯包括射頻感測器405且可或可不與濾波器137一起安放該射頻感測器405。射頻感測器405可提供回饋至偏壓驅動源260(參看第2圖)以管控電極235電壓及基板150之蝕刻速率(參看第1圖)。在一些實施例中，可將偏壓導管270直接耦接至濾波器137，(例如)無需可移除的連接器。用於濾波器137的組 件之設計及選擇可取決於(例如)沉積或蝕刻系統類型、射頻源205頻率、射頻源205阻抗、射頻匹配電路210特徵、射頻導管215、電漿225特徵、電極235阻抗、偏壓電源260阻抗、偏壓匹配電路265特徵、偏壓導管270特徵及濾波器137內所含有的其他組件之特徵而改變。可改變濾波器137內電氣組件之值及配置且此類變化在本揭示案之範疇內。
舉例而言，在一些實施例中，可設計濾波器137以具有大約4.2MHz之3DB截止頻率，從而在400kHz下傳遞能量及在13.56MHz下衰減能量。在其他實施例中，電感器415可具有3.79微亨的值，第一電容器可具有757.9微微法的值且第二電容器可具有757.9微微法的值。在進一步實施例中，可設計濾波器137具有增加的極(pole)數目以改變衰減曲線之斜率。在一些實施例中，濾波器137可設計為單極、雙極、三極或低通濾波器之其他配置。在進一步實施例中，濾波器137可設計為帶通濾波器。在濾波器137之其他實施例中，針對射頻源能量之接地終端阻抗250(參看第2圖)可設計為匹配短路、匹配開路、匹配負載或其中的任何情況。終端250設計可用於管控電極235(參看第2圖)之電壓及電流。在一些實施例中，設計終端250接地阻抗以最小化電極235之電壓波動。本發明之實施例亦可改良偏壓源260(參看第2圖)電壓訊號品質及/或抑制任何來自其他射頻頻率(例如，射頻源205頻率)的干擾。濾波器137之無數配置皆在本揭示案之範疇內。
在一些實施例中，可在外殼內安放濾波器137及靠 近電極235置放該濾波器。可構造外殼以保護電氣組件免受可於腔室內部發現之殘酷的沉積及/或蝕刻環境影響。
第5圖圖示與射頻源及腔室515耦接之濾波器137之另一實例。可使用連接器525將濾波器137與匹配電路505耦接。在該圖中，示例性連接器圖示為快拆同軸連接器。可使用匹配電路505以匹配電極510之阻抗。使用電纜520將濾波器137與電極510耦接。隨後將電極510與射頻源及腔室515耦接。
第6圖圖示與射頻源及腔室615耦接之濾波器137之又一實例。可利用電纜620及電纜621將濾波器137分別與匹配電路605及電極610耦接。如第6圖及第7圖所示，可在不同配置中於匹配電路605與電極610之間置放濾波器137。可使用各種其他配置，包括在偏壓源與電極之間的位置。
第7圖圖示根據本發明之一些實施例具有兩個分離的濾波器的系統之實例。可因眾多不同理由使用此實施例，諸如(例如)為了過濾掉兩個或兩個以上頻率。射頻源735可經由射頻源匹配網路730施加功率至反應器腔室725。可將第一源濾波器705與腔室725內的電極及匹配電路715耦接，該匹配電路與射頻偏壓發生器720耦接。可將第二濾波器710經由第一濾波器705與腔室725之間的電氣通道與接地及反應器腔室725耦接。可使用此系統(例如)以衰減一個以上的源頻率。在一些實施例中，可在同一外殼內安置第一濾波器705及第二濾波器710兩者。在其他實施例中，第二濾波器710可為用於源735之匹配阻抗終端。
本發明之實施例可用於多頻率MEMS蝕刻配置。在一些實施例中，可使用低通濾波器或第一源頻率濾波器。在多頻率電漿處理設備(亦即，用於CVD或蝕刻系統)中可使用一些實施例。在一些實施例中，源與偏壓頻率組合不必嚴格地類似於MEMS蝕刻配置(亦即，13.56MHz源與400KHz偏壓)。在一些實施例中，使用一個濾波器(亦即，LPF/第一源頻率濾波器)可適用於任何其他兩個頻率之組合。
可能有圖式中所描繪或上文所描述之組件的不同配置以及未圖示或未描述的組件及步驟。類似地，一些特徵及子組合係有用的，且可使用該等特徵及子組合而無需參考其他特徵及子組合。已出於說明性及非限制性目的描述本發明之實施例，且替代實施例將對此專利之讀者變得顯而易見。因此，本發明不受限於上文所描述或圖式中所描繪之實施例，以及可在不脫離以下申請專利範圍之範疇的情況下完成各種實施例及修改。
計算系統可用於執行本發明之實施例中之任一者。舉例而言，計算系統可用於執行控制蝕刻深度之方法及/或製程。作為另一實例，計算系統可用於執行本文所描述之任何計算、識別及/或決定。計算系統包括可經由匯流排電氣地耦接(或視情況可以其他方式通訊)之硬體元件。硬體元件可包括：一或更多個處理器，包括而不限於一或更多個通用處理器及/或一或更多個專用處理器(諸如數位訊號處理晶片、圖形加速晶片及/或類似晶片)；一或更多個輸入裝置(可包括而不限於滑鼠、鍵盤及/或類似裝置)；以及一或更多個輸 出裝置(可包括而不限於顯示裝置、列印機及/或類似裝置)。
計算系統可進一步包括一或更多個儲存裝置(及/或與一或更多個儲存裝置通訊)，該等儲存裝置可包括(而不限於)本端及/或網路可存取儲存器及/或可包括(而不限於)磁碟驅動器、驅動器陣列、光學儲存裝置、諸如隨機存取記憶體(「RAM」)及/或唯讀記憶體(「ROM」)之固態儲存裝置，該等儲存裝置可為可程式化、可快閃更新儲存裝置及/或類似儲存裝置。計算系統亦可能包括通訊子系統，該通訊子系統可包括(而不限於)數據機、網路卡(無線或有線)、紅外線通訊裝置、無線通訊裝置及/或晶片組(諸如藍牙裝置、802.6裝置、WiFi裝置、WiMax裝置、蜂巢式通訊設施等等)及/或類似裝置。通信子系統可容許與網路(諸如下文所描述之網路，作為一個實例)及/或本文所描述之任何其他裝置交換資料。在眾多實施例中，計算系統將進一步包括工作記憶體，該工作記憶體可包括RAM或ROM裝置，如上文所描述。
計算系統亦可包括圖示為當前位於工作記憶體內部之軟體元件，該等軟體元件包括作業系統及/或諸如一或更多個應用程式之其他程式碼，該等軟體元件可包括本發明之電腦程式及/或可經設計以實施本發明之方法及/或配置本發明之系統，如本文所描述。舉例而言，關於上文討論之一或多種方法所描述的一或更多個程序可實施為由電腦(及/或電腦內部之處理器)可執行的程式碼及/或指令。一組該等指令及/或程式碼可儲存於諸如上文所描述之一或多個儲存裝置之電腦可讀儲存媒體上。
在一些情況下，儲存媒體可併入計算系統內或儲存媒體可與計算系統通訊。在其他實施例中，儲存媒體可與計算系統(例如，諸如光碟之可移除媒體等等)分離及/或提供在安裝包中，以使得儲存媒體可用於程式化上面儲存有指令/程式碼的通用電腦。該等指令可採取可由計算系統執行之可執行程式碼的形式及/或可採取源碼及/或可安裝程式碼的形式，該源碼及/或可安裝程式碼在計算系統上編譯及/或安裝(例如，使用各種通常可用之編譯程式、安裝程式、壓縮及/或解壓實用工具等等中之任一者)之後再採取可執行程式碼的形式。
本文闡述眾多的特定的細節以提供對所主張標的之透徹理解。然而，熟習此項技術者將理解，可實施所主張標的而無需該等特定細節。在其他情況下，並未詳細描述本由一般技術者所知之方法、設備或系統，以免模糊所主張之標的。
一些部分根據對儲存於諸如電腦記憶體之計算系統記憶體內部的資料位元或二元數位訊號進行運算之演算法或符號標記法來呈現。該等演算描述法或標記法為資料處理技術中彼等一般技術者所使用之技術的實例，以傳達技術者工作之實質內容至其他熟習此項技術者。演算法為導致所要結果之一系列自相容操作或類似處理。在此情形下，操作或處理涉及物理量之物理操縱。通常，儘管並非必需，此等量可採取能夠儲存、傳送、組合、比較或以其他方式操縱之電氣或磁性訊號的形式。已多次證明將此類訊號稱為位元、資料、 值、元件、符號、字元、術語、數目、數位或類似者之便利性(主要出於常見用途之原因)。然而，應理解，所有該等及類似術語與適當物理量相關聯且僅為便利的標記。應瞭解，除非以其他方式明確陳述，否則貫穿此說明書，利用諸如「處理」、「計算(computing)」、「計算(calculating)」、「決定」及「識別」或類似者之術語的論述意謂諸如一或更多個電腦或者一或多個類似電子計算裝置之計算裝置的動作或製程，該等動作或製程操縱或變換表示為計算平臺之記憶體、暫存器或其他資訊儲存裝置、傳輸裝置或顯示裝置內部的實體電子或磁性量之資料。
本文所論述之一或多個系統不受限於任何特定的硬體架構或配置。計算裝置可包括組件之任何適宜配置，該配置提供取決於一或更多個輸入之結果。適宜計算裝置包括基於微處理器之多用途電腦系統，該等電腦系統存取經儲存之軟體，該軟體將計算系統自通用計算設備程式化或配置成實施本標的之一或更多個實施例的專用計算設備。可使用任何適宜程式化、腳本或其他類型之語言或語言組合來實施本文軟體內所含有之將用於程式化或配置計算裝置的教示。
可在此等計算裝置之操作中執行本文所揭示的方法之實施例。以上實例中所呈現的方塊之次序可有所變化，例如，可對方塊重新排序、組合及/或分裂成子方塊。可平行執行某些方塊或製程。
本文「經調適以」或「經配置以」之用法意謂開放及包括性語言，並非排除經調適或經配置以執行額外任務或 步驟的裝置。另外，「基於」之用法意謂開放及包括性的，從而「基於」一或更多個所列舉之條件或值的製程、步驟、計算或其他動作可實際上基於超過彼等所列舉之額外條件或值。本文所包括之標題、列表及編號僅便於說明且並不意謂限制。
儘管關於本發明之具體實施例已詳細描述本標的，將瞭解，熟習此項技術者在獲得上述之理解後可易於產生此類實施例之變更、變化及等效者。因此，應理解，呈現本揭示案之目的在於實例而非限制，且本揭示案並不排除包括此等對本標的的修改、變化及/或附加，此舉對一般技術者將顯而易見。
137‧‧‧濾波器
200‧‧‧電漿蝕刻系統
205‧‧‧射頻源
210‧‧‧射頻匹配電路
215‧‧‧射頻導管
220‧‧‧射頻感應線圈
225‧‧‧電漿
230‧‧‧腔室
235‧‧‧電極
240‧‧‧接地路徑
250‧‧‧終端
260‧‧‧偏壓源
265‧‧‧偏壓匹配電路
270‧‧‧偏壓導管
285‧‧‧阻隔電路
290‧‧‧射頻感測器

Claims (14)

  1. 一種基板處理系統，該系統包含：一射頻(RF)源，該射頻源經配置以產生射頻源能量以在該系統內部形成一電漿，其中該射頻源經由一電極終止；一偏壓源，該偏壓源耦接至該電極以施加偏壓能量至該電極；一第一濾波器，該濾波器安置於該偏壓源與該電極之間，該第一濾波器經配置以傳遞該偏壓能量至該電極、阻擋射頻源能量到達該偏壓源及針對該射頻源能量提供一接地的低阻抗；及一射頻感測器，該射頻感測器與該第一濾波器串聯設置，其中該射頻感測器與經配置以傳遞該偏壓能量至該電極並針對該射頻源能量提供該接地的低阻抗的該第一濾波器，皆設置於該電極與該偏壓源之間，且該射頻感測器經配置以提供該電極的一電壓電位之一指示。
  2. 如請求項1所述之基板處理系統，其中針對該射頻源能量之該接地的低阻抗經配置作為該射頻源能量之一頻率下的一射頻短路。
  3. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該第一濾波器為一低通濾波器。
  4. 如請求項3所述之基板處理系統，其中該低通濾波器包含一電感器、一第一電容器及一第二電容器。
  5. 如請求項4所述之基板處理系統，其中該電感器具有大約4微亨的一值，該第一電容器具有大約1200微微法的一值，以及該第二電容器具有大約150微微法至200微微法的一值。
  6. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該第一濾波器為一帶通濾波器。
  7. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該射頻源產生一第一頻率及該偏壓源產生不同於該第一頻率的一第二頻率。
  8. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該射頻源產生大約為13.56MHz的一第一頻率及該偏壓源產生大約為400kHz的一第二頻率。
  9. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該射頻感測器與該濾波器一起安放。
  10. 一種基板處理系統，該系統包含：一基板處理腔室； 一基板支撐件，該基板支撐件定位於該基板處理腔室內及配置為該基板處理腔室內的一電極；一射頻(RF)源，該射頻源經配置以產生射頻源能量以便自引入該腔室之氣體在該腔室內形成一電漿，其中將該射頻源能量經由該電極及經由一終端耦合接地；一偏壓源，該偏壓源經耦接該電極以施加偏壓能量至該電極；一濾波器，該濾波器安置於該偏壓源與該電極之間，其中該濾波器經配置以傳遞該偏壓能量至該電極並針對該射頻源能量提供一接地的低阻抗；及一射頻感測器，該射頻感測器與該濾波器串聯設置，該射頻感測器與該濾波器皆設置於該電極與該偏壓源之間，且該射頻感測器經配置以選擇性地測量該射頻源能量或該電極上的該偏壓源能量之一者的電壓。
  11. 如請求項10所述之基板處理系統，其中該濾波器經配置以阻擋該射頻源能量到達該偏壓源。
  12. 如請求項10所述之基板處理系統，其中接地的該終端經配置以在該射頻源之該頻率下具有一經設計之阻抗。
  13. 如請求項10所述之基板處理系統，其中接地的該終端經配置作為在該射頻源之一頻率下的一接地短路。
  14. 如請求項10所述之基板處理系統，其中接地的該終端與該濾波器一起包含於一共用外殼中。
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