[发明专利]具有独立的电容及环形等离子体源的等离子体反应器设备

权利要求书

1.一种在等离子体反应器的腔室中处理工件的方法，包括：

将工艺气体导入腔室中；

同时进行：a)电容耦合VHF等离子体源功率至位于晶圆上方的所述腔室的工艺区中，以及b)电感耦合RF等离子体源功率至所述工艺区中；

通过调节耦合至所述工艺区中的所述电容耦合VHF功率量和所述电感耦合功率量的比例，调节下述其中之一：a)所述工艺区中的等离子体离子密度的径向分布，以及b)所述等离子体中物质的离解度；

将独立可调的LF偏压功率和HF偏压功率施加给所述工件；以及

通过调节所述LF和HF偏压功率之间的比例，调节所述工件表面处离子能量的平均值和总分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括通过调节所述电容耦合VHF源功率的有效频率调节下述其中之一：a)所述工艺区中的等离子体离子密度径向分布，以及b)等离子体中物质的离解度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节所述电容耦合VHF源功率的有效频率的步骤包括调节一对VHF功率发生器的输出功率级别之间的比例，所述一对VHF功率发生器具有不同的固定频率并耦合以将VHF功率输送至所述工艺区。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述比例的步骤包括：

调节所述电容耦合RF等离子体源功率和所述电感耦合RF等离子体源功率的功率级别。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述比例的步骤包括：

使至少所述电感耦合RF等离子体源功率脉冲化并调节所述电感耦合等离子体源功率的脉冲工作周期。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比例调节至使等离子体离子径向分布均匀性最大化。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节离子能量的所述平均值和总分布的步骤进一步包括调节下述其中之一的有效频率：a)所述HF偏压功率以及b)所述LF偏压功率。

8.一种用于处理工件的等离子体反应器，包括：

反应器腔室和在所述腔室中工件支架，所述腔室具有面向所述工件支架的顶；

电容耦合等离子体源功率施加器，包括位于下述其中之一的源功率电极：a)所述顶；以及b)所述工件支架处；

耦合至所述电容耦合功率源施加器的第一VHF功率发生器；

第二等离子体源功率施加器，其为下述其中之一：a)位于所述顶上方的电感耦合等离子体源功率施加器；以及b)耦合至所述腔室的环形等离子体源功率施加器；

RF功率发生器，耦合至所述第二源功率施加器；

等离子体偏压功率施加器，包括在所述工件支架中的偏压功率电极；

耦合至所述等离子体偏压功率施加器的至少第一RF偏压功率发生器；

工艺气体分配设备，包括在所述顶中的气体分配喷头；

第一控制器，用于调节通过所述电容耦合等离子体源功率施加器和所述第二等离子体源功率施加器同时耦合至所述腔室中的等离子体的功率的相对值；

第二RF偏压功率发生器，耦合至所述偏压功率电极，所述第一和第二RF偏压功率发生器分别提供低频和高频RF功率；以及

第二控制器，用于调节通过所述第一和第二RF偏压功率发生器同时耦合至所述偏压功率电极的功率的相对量。

9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，进一步包括：

第二VHF功率发生器，耦合至所述电容耦合源功率施加器，所述第一和第二VHF功率发生器具有不同VHF频率；

控制器，用于独立地控制所述第一和第二VHF发生器的功率输出级别从而控制施加给所述源功率电极的有效VHF频率。

10.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述源功率电极在所述工件支架处，并且其中所述源功率电极和所述偏压功率电极为相同电极。

11.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述电容耦合等离子体源功率施加器包括位于顶处的电极和在所述工件支架内的所述偏压功率电极，所述VHF源功率发生器连接至所述电极其中之一，以及所述电极中另一电极耦合至VHF返回电势。