本申请提供用以在基座所支撑的晶圆上执行等离子体处理的设备及方法。该设备可包括基座、可变电容器、马达、马达控制器以及来自该可变电容器的输出,该基座上可支撑晶圆,该可变电容器具有可变的电容量,该马达附接至该可变电容器并可改变该可变电容器的电容量,该马达控制器连接至该马达以使该马达旋转,并且来自该可变电容器的输出连接至该基座。该可变电容器的期望状态与工艺控制器中的工艺方法相关。当执行该工艺方法时,该可变电容器处于该期望状态。
1.一种物理气相沉积等离子体反应器,包括:腔室,所述腔室包括侧壁及顶壁,所述侧壁连接至RF接地;工件支撑件,所述工件支撑件位于所述腔室内且具有面向所述顶壁的支撑表面及位于所述支撑表面下方的偏压电极;溅射靶材,位于所述顶壁处;第一频率的RF源功率供应器及第二频率的RF偏压功率供应器,所述第一频率的RF源功率供应器耦接至所述溅射靶材且所述第二频率的RF偏压功率供应器耦接至所述偏压电极;第一多频阻抗控制器,所述第一多频阻抗控制器提供具第一组频率的至少第一可调阻抗,所述第一多频阻抗控制器包括可变电容器,能通过马达使所述可变电容器处于两种状态中的至少一种状态,所述可变电容器的所述至少两种状态具有不同电容量,所述第一多频阻抗控制器控制着通过所述溅射靶材与通过所述侧壁的接地阻抗比例;和第二多频阻抗控制器,所述第二多频阻抗控制器提供具第二组频率的至少第二可调阻抗,所述第二多频阻抗控制器控制着通过所述偏压电极与通过所述侧壁的接地阻抗比例。
2.根据权利要求1所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电感元件,所述电感元件与所述可变电容器串联连接。
3.根据权利要求1所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括处理器,以控制所述可变电容器的所述马达。
4.根据权利要求3所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电流传感器,以控制所述可变电容器的所述马达。
5.根据权利要求3所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电压传感器,以控制所述可变电容器的所述马达。
6.根据权利要求1所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述可变电容器的状态与工艺控制器中的工艺方法相关联。
7.根据权利要求1所述的物理气相沉积等离子体反应器,进一步包括用于所述可变电容器的外壳。
8.根据权利要求7所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述可变电容器的输出连接至所述外壳。
9.根据权利要求8所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述外壳接地。
10.根据权利要求6所述的物理气相沉积等离子体反应器,其中所述工艺方法是针对每个腔室之间的变异而调整的共通工艺方法。
11.一种等离子体反应器,包括:腔室,所述腔室包括侧壁及顶壁,所述侧壁连接至RF接地,所述腔室承受用于材料沉积的等离子体;工件支撑件,所述工件支撑件位于所述腔室内且具有面向所述顶壁的支撑表面及位于所述支撑表面下方的偏压电极;源功率施加器,位于所述顶壁处;第一频率的RF源功率供应器及第二频率的RF偏压功率供应器,所述第一频率的RF源功率供应器耦接至所述源功率施加器,且所述第二频率RF偏压功率供应器耦接至所述偏压电极;第一多频阻抗控制器,所述第一多频阻抗控制器提供具第一组频率的至少第一可调阻抗,所述第一多频阻抗控制器包括可变电容器,能通过马达使所述可变电容器处于两种状态中的至少一种状态,所述可变电容器的所述至少两种状态具有不同电容量,所述第一多频阻抗控制器控制着通过所述溅射靶材与通过所述侧壁的接地阻抗比例;和第二多频阻抗控制器,所述第二多频阻抗控制器提供具第二组频率的至少第二可调阻抗,所述第二多频阻抗控制器控制着通过所述偏压电极与通过所述侧壁的接地阻抗比例。
12.根据权利要求11所述的等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电感元件,所述电感元件与所述可变电容器串联连接。
13.根据权利要求11所述的等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括处理器,以控制所述可变电容器的所述马达。
14.根据权利要求13所述的等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电流传感器,以控制所述可变电容器的所述马达。
15.根据权利要求13所述的等离子体反应器,其中所述第一多频阻抗控制器进一步包括电压传感器,以控制所述可变电容器的所述马达。
16.根据权利要求11所述的等离子体反应器,其中所述可变电容器的状态与工艺控制器中的工艺方法相关联。
17.根据权利要求11所述的等离子体反应器,进一步包括用于所述可变电容器的外壳。
18.根据权利要求17所述的等离子体反应器,其中所述可变电容器的输出连接至所述外壳。
19.根据权利要求18所述的等离子体反应器,其中所述外壳接地。
20.根据权利要求16所述的等离子体反应器,其中所述工艺方法是针对每个腔室之间的变异而调整的共同工艺方法。技术领域
本发明涉及具可变电容调谐器与反馈电路的物理气相沉积。xa0
背景技术
等离子体处理被用于制造例如集成电路、集成电路的光微影处理中所使用的掩模、等离子体显示器以及被用于太阳能技术中。制造集成电路时,半导体晶圆是在等离子体腔室内进行处理。工艺可例如为反应性离子蚀刻(RIE)工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺或等离子体增强物理气相沉积(PEPVD)工艺。在集成电路方面的最新技术进展是将特征结构尺寸缩减至小于32纳米。进一步缩小尺寸需要更精确地控制晶圆表面处的工艺参数,所述工艺参数包括等离子体离子能谱、等离子体离子能量的径向分布(一致性)、等离子体离子密度以及等离子体离子密度的径向分布(一致性)。此外,还要求这些参数在具有相同设计的反应器之间最好能保持一致。举例而言,晶圆表面处的离子密度决定沉积速率及竞争蚀刻速率,因此在PECVD工艺中离子密度很重要。而在靶材表面处,靶材的消耗(溅射)速率则受到靶材表面处的离子密度及靶材表面处的离子能量影响。xa0可通过对溅射频率依赖性的功率源进行阻抗调谐来控制整个晶圆表面的离子密度径向分布与离子能量径向分布。故需根据所测得的工艺参数以可再现的方式设定至少一个用以控制阻抗的调谐参数。xa0发明内容本发明提供一种用以在诸如半导体晶圆等的工件上执行物理气相沉积的等离子体反应器。该反应器包括腔室,该腔室包括侧壁及顶壁,该侧壁耦接至RF接地。xa0在该腔室内提供工件支撑件,该工件支撑件具有面向该顶壁的支撑表面以及位于该支撑表面下方的偏压电极。在该顶壁处提供溅射靶材,且频率为f_s的RF源功率供应器耦接至该溅射靶材。频率为f_b的RF偏压功率供应器耦接至该偏压电极。第一多频阻抗控制器耦接在(a)该偏压电极或(b)该溅射靶材其中之一与该RF接地之间,且该控制器提供第一组频率的可调阻抗,该第一组频率包括欲阻挡的第一组频率及所容许的第一组频率。该第一多频阻抗控制器包括一组带通滤波器(bandxa0passxa0filter)及一组陷波滤波器(notchxa0filter),该组带通滤波器以并联连接且调整至该容许的第一组频率,且该组陷波滤波器以串联连接且调整至该欲阻挡的第一组频率。xa0在一个实施例中,该些带通滤波器包括串联连接的电感元件与电容元件,同时该些陷波滤波器包含并联连接的电感元件与电容元件。根据一个实施例,该带些通滤波器及该些陷波滤波器的该些电容元件是可变的。xa0该反应器可进一步包括第二多频阻抗控制器,该第二多频阻抗控制器耦接在该偏压电极与该RF接地之间且提供第二组频率的可调阻抗,该第一组频率至少包括该源供应器频率f_s。在一个实施例中,该第一组频率选自包含频率f_s的谐频(harmonics)、频率f_b的谐频以及频率f_s与f_b的互调变乘积(intermodulationxa0product)的一组频率中。xa0根据本发明的进一步方面,提供一种用于等离子体处理设备的马达驱动式自动可变电容调谐器电路。该电路可具有受反馈电路所控制的处理器,以供针对指定设定值(setpoint,例如电压、电流、位置,等等)来调谐与匹配该晶圆上的离子能量,从而容许每个腔室之间的工艺结果一致并且改善晶圆处理。xa0根据本发明另一方面,提供物理气相沉积等离子体反应器,该反应器包括:腔室,该腔室包括侧壁及顶壁,该侧壁耦接至RF接地;位于该腔室内的工件支撑件,该工件支撑件具有面向该顶壁的支撑表面及位于该支撑表面下方的偏压电极;位于该顶壁处的溅射靶材;第一频率的RF源功率供应器及的第二频率的RF偏压功率供应器,该RF源功率供应器耦接至该溅射靶材且该RF偏压功率供应器耦接至该偏压电极;多频阻抗控制器,耦接在RF接地与该偏压电极之间且提供至少一个具第一组频率的第一可调阻抗,该多频阻抗控制器包括可变电容器并且能通过马达使该可变电容器处于两种状态中的至少一种状态,该可变电容器的该至少两种状态具有不同电容量。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电感元件,且该电感元件与该可变电容器串联连接。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括处理器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电流传感器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电压传感器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该可变电容器的状态与工艺控制器中的工艺方法相关联。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器进一步包括用于该可变电容器的外壳。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应器,其中该可变电容器的输出连接至该外壳。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应,其中该外壳接地。xa0根据本发明又另一方面所提供的该物理气相沉积等离子体反应,其中该工艺方法是针对腔室与腔室之间的变异而加以调整的共通工艺方法。xa0根据本发明的进一步方面提供一种等离子体反应器,该等离子体反应器包括:腔室,该腔室包括侧壁及顶壁,该侧壁耦接至RF接地,且该腔室承受用于材料沉积的等离子体;位于该腔室内的工件支撑件,该工件支撑件具有面向该顶壁的支撑表面及位于该支撑表面下方的偏压电极;位于该顶壁处的源功率施加器;第一频率的RF源功率供应器及第二频率的RF偏压功率供应器,该RF源功率供应器耦接至该源功率施加器,且该RF偏压功率供应器耦接至该偏压电极;多频阻抗控制器,耦接在RF接地与该偏压电极之间并且提供至少一个具第一组频率的第一可调阻抗,该多频阻抗控制器包括可变电容器并且能通过马达使该可变电容器处于两种状态中的至少一种状态,该可变电容器的该至少两种状态具有不同电容量。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电感元件,该电感元件与该可变电容器串联连接。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括处理器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电流传感器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该多频阻抗控制器进一步包括电压传感器,以控制该可变电容器的该马达。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该可变电容器的状态与工艺控制器中的工艺方法相关联。xa0根据本发明又一进一步方面所提供的等离子体反应器进一步包括用于该可变电容器的外壳。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该可变电容器的输出连接至该外壳。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该外壳接地。xa0根据本发明又一进一步方面提供一种等离子体反应器,其中该工艺方法是针对腔室与腔室之间的变异而加以调整的共通工艺方法。xa0附图简要说明xa0为了获得并且可以更具体地了解本发明的示例性实施例,可参考实施例,对上面概述的本发明进行更具体的描述,所述实施例中的一些示出于附图中。应理解,本文中并未讨论某些已知工艺,以避免混淆本发明。xa0图1绘示根据第一实施例的等离子体反应器。xa0图2绘示图1的等离子体反应器内的多频阻抗控制器的结构。xa0图3绘示图2的靶材多频阻抗控制器的电路实施图。xa0图4绘示图2的基座多频阻抗控制器的电路实施图。xa0图5绘示该些靶材及基座多频阻抗控制器的一个实施例。xa0图6是绘示根据一个实施例的第一方法的框图。xa0图7绘示用于通过图1反应器内的靶材多频阻抗控制器所控制的RF偏压功率的不同接地返回路径。xa0图8绘示用于通过图1反应器内的阴极多频阻抗控制器所控制的RFxa0源功率的不同接地返回路径。xa0图9绘示通过调整图1反应器内的多频阻抗控制器而可于整个晶圆或靶材表面上产生不同的离子能量径向分布图。xa0图10绘示通过调整图1反应器内的多频阻抗控制器而可于整个晶圆或靶材表面上产生不同的离子密度径向分布图。xa0图11是绘示根据一个实施例的另一方法的框图。xa0图12绘示根据本发明一个方面的具反馈电路的可变电容器调谐电路。xa0图13绘示根据本发明又一方面的具有可选择性输出的输出电路。xa0图14绘示针对用以控制该可变电容器的步进马达的不同位置而用于可变电容器的电压输出与电流输出。xa0图15至图17绘示使用根据本发明各种方面的可变电容调谐器处理五十个晶圆的结果。xa0为了帮助理解,尽可能使用相同附图标记来标示附图中共有的相同元件。无需进一步说明即可考虑一个实施例的元件与特征结构可有益地并入其它实施例中。但应注意,附图仅示出了本发明的示范性实施例,因此不应用以限制本发明范围,本发明可容许其它等效实施例。xa0
具体实施方式
在一个实施例中,第一多频阻抗控制器连接在RF接地与PVD反应器的溅射靶材之间。此外以及任选地,第二多频阻抗控制器连接在RF接地与晶圆基座或阴极之间。xa0连接至顶壁或溅射靶材的第一多频阻抗控制器控制着通过该顶壁(溅射靶材)与通过该侧壁的接地阻抗比例。处于低频时,此比例影响整个晶圆上的离子能量的径向分布。处于非常高频时,此比例影响整个晶圆上的离子密度的径向分布。xa0连接至阴极或晶圆基座的第二多频阻抗控制器控制着通过该阴极与通过该侧壁的接地阻抗比例。处于低频时,此比例影响整个顶壁或溅射靶材上的离子能量的径向分布。处于非常高频时,此比例影响整个顶壁或溅射靶材上的离子密度的径向分布。xa0多频阻抗控制器各控制着等离子体中存在的不同频率通过该顶壁(就xa0第一控制器而言)或通过该阴极(就第二控制器而言)的接地阻抗,该些不同频率例如包括偏压功率频率的谐频、源功率频率的谐频、源功率频率与偏压功率频率的互调变乘积及它们的谐频。可通过该多频阻抗控制器选择性地压制等离子体中的该些谐频与互调变乘积,以使具相同设计的反应器间的性能不一致情形减至最小。确信这些谐频与互调变乘积中有一部分是造成具相同设计的反应器之间性能不一致的原因。xa0用于非常高频时,通过该顶壁或靶材的第一多频阻抗控制器的接地阻抗(相对于通过该已接地的侧壁的阻抗而言)控制着整个晶圆表面的离子密度径向分布,并且可改变该阻抗以进行微调。用于低频率时,通过该顶壁或靶材的第一多频阻抗控制器的接地阻抗(相对于通过该已接地侧壁的阻抗而言)控制着整个晶圆表面的离子能量径向分布,并且可改变该阻抗以进行微调。xa0用于非常高频时,通过晶圆或阴极的第二多频阻抗控制器的接地阻抗(相对于通过该已接地侧壁的阻抗而言)控制着整个顶壁或溅射靶材上的离子密度径向分布。用于低频时,通过晶圆或阴极的第二多频阻抗控制器的接地阻抗(相对于通过该已接地侧壁的阻抗而言)控制着整个溅射靶材或顶壁的离子能量径向分布。上述特征提供一种调节反应器的性能与一致性的工艺控制机制。xa0除了控制整个晶圆表面及整个顶壁(靶材)表面上的离子能量和/或离子密度分布之外,所述多频阻抗控制器也可通过控制适当频率的接地阻抗来控制这些表面处的复合(总)离子密度及离子能量,例如用低频控制离子能量以及用非常高频控制离子密度。因此,所述控制器决定了晶圆及靶材表面处的工艺速率。根据所期望的效果来调谐选定的谐频,以促进或压制等离子体中的谐频的存在。调整该些谐频会影响晶圆处的离子能量,从而影响工艺一致性。在PVD反应器中,调谐离子能量会影响阶梯覆盖率、悬伸几何结构以及膜物理性质,所述膜物理性质例如晶粒尺寸、晶向、膜密度、粗糙度及膜组成等。可进一步使用各个多频阻抗控制器,通过适当地调整针对所选定的频率的接地阻抗,而进行或阻止靶材或晶圆或者晶圆及靶材二者的沉积、蚀刻或溅射作用,这将于本说明书中详细说明。例如,在一种模式中,于晶圆上执行沉积的同时溅射该靶材。另一种模式中,例xa0如可于蚀刻晶圆的同时阻止靶材的溅射作用。xa0图1绘示根据第一实施例的PECVD等离子体反应器。该反应器包括由圆柱状侧壁102、顶壁104及底壁106圈围出的真空腔室100。该腔室100内的工件支撑基座108具有支撑表面108a以用于支撑诸如半导体晶圆110的工件。该支撑基座108可由绝缘(例如,陶瓷)顶层112以及支撑该绝缘顶层112的导电基底114所组成。xa0平面导电网(planarxa0conductivexa0grid)116可封入该绝缘顶层112内,以作为静电卡盘(ESC)电极。直流(D.C.)卡盘电压源118连接至该ESC电极116。偏压频率为f_b的RF等离子体偏压功率产生器120可经由阻抗匹配器122而耦接至该ESC电极116或该导电基底114。导电基底114可容纳某些设施,例如内部冷却剂通道(未示出)。若偏压阻抗匹配器122与偏压产生器120连接至该ESC电极116,而非连接至导电基底114时,则可提供任选的电容器119以将该阻抗匹配器122及RF偏压产生器120与直流卡盘功率供应器118隔离。xa0通过合适的气体分散设备将工艺气体引入该腔室100。例如在图1的实施例中,该气体分散设备是由位于侧壁102中的气体注入器124所组成,气体分配板128包括各种不同工艺气体的供给器(未示出),且通过耦接至该气体分配板128的环状歧管126供气至该些气体注入器。气体分配板128控制着供应至该歧管126的工艺气体混合物以及流入该腔室100的气体流速。真空泵130经由底壁106中的抽出口132耦接至腔室100,而可利用该真空泵130控制腔室100内的气体压力。xa0该顶壁104的内表面上支撑着PVD溅射靶材140。介电环105使该顶壁104与该接地的侧壁102绝缘。溅射靶材140通常是欲沉积在晶圆110的表面上的材料,例如金属。高电压直流(D.C.)功率源142可耦接至该靶材140以促进等离子体溅射。可从频率为f_s的射频(RF)等离子体源功率产生器144经由阻抗匹配器146施加RF等离子体源功率至该靶材140。电容器143使该RF阻抗匹配器146与该直流功率源142绝缘。该靶材140的功能如同电极,可将RF源功率电容耦合至腔室100内的等离子体。xa0第一(或「靶材」)多频阻抗控制器150连接在该靶材140与RF接地之间。任选地,第二(或「偏压」)多频阻抗控制器170连接在该偏压匹配器122的输出之间,也就是视该导电基座114或该网状电极116何者受该偏压产生器120所驱动来决定是连接至该导电基座114或连接至该网状电极116。工艺控制器101控制该两个阻抗控制器150、170。该工艺控制器能响应使用者的指令,而通过该第一和第二多频阻抗控制器150、170中任一个来提高或降低该选定频率的接地阻抗。参阅图2,该第一多频阻抗控制器150包括可变带阻(陷波)滤波器阵列152及可变带通(通波)滤波器阵列154。该陷波滤波器阵列152是由多个陷波滤波器所组成,每个陷波滤波器阻挡窄频带,且针对各个目的频率提供一个陷波滤波器。每个陷波滤波器所表现出的阻抗是可变的,以针对各个目的频率提供全面的阻抗控制。目的频率包括偏压频率f_b、源频率f_s、频率f_s的谐频(harmonicsxa0ofxa0f_s)、频率f_b的谐频、频率f_s与f_b的互调变乘积以及该些互调变乘积的谐频。该带通滤波器阵列154是由多个带通滤波器所组成,每个带通滤波器可供窄频带通过(对该窄频带呈现低阻抗),且针对各个目的频率提供一个带通滤波器。每个带通滤波器所表现出的阻抗是可变的,以针对各个目的频率提供全面的阻抗控制。目的频率包括偏压频率f_b、源频率f_s、频率f_s的谐频、频率f_b的谐频、频率f_s与f_b的互调变乘积以及该些互调变乘积的谐频。xa0仍参阅图2,该第二多频阻抗控制器170包括可变带阻(陷波)滤波器阵列172及可变带通(通波)滤波器阵列174。该陷波滤波器阵列172由多个陷波滤波器所组成,每个陷波滤波器可阻挡窄频带,且针对各个目的频率提供一个陷波滤波器。每个陷波滤波器所表现出的阻抗是可变的,以针对各个目的频率提供全面的阻抗控制。目的频率包括偏压频率f_b、源频率f_s、频率f_s与f_b的谐频及频率f_s与f_b的互调变乘积。该带通滤波器阵列174是由多个带通滤波器所组成,每个带通滤波器可供窄频带通过(对该窄频带呈现低阻抗),且针对各个目的频率提供带通滤波器。每个陷波滤波器所表现出的阻抗是可变的,以针对各个目的频率提供全面的阻抗控制。目的频率包括偏压频率f_b、源频率f_s、频率f_s与f_b的谐频以及频率f_s与f_b的互调变乘积。xa0图3绘示具有陷波滤波器阵列152及带通滤波器阵列154的实施例的靶材多频控制器。该陷波滤波器阵列152包括一组陷波滤波器,该组陷波xa0滤波器由m个独立的陷波滤波器156-1至156-m串联而成,其中m为整数。每个独立的陷波滤波器156由电容C的可变电容器158与电感L的电感器160所组成,且所述个别陷波滤波器具有谐振频率fr=1/[2π(LC)^1/2]。每个陷波滤波器156的电抗L和C是不同的且经选择,使得特定陷波滤波器的谐振频率fr对应于该些目的频率之一,且每个陷波滤波器156具有不同的谐振频率。每个陷波滤波器156的谐振频率是该陷波滤波器156所阻挡的窄频带的中心点。图3的带通滤波器阵列154包括一组带通滤波器,该组带通滤波器由n个独立的带通滤波器162-1至162-n并联而成,其中n为整数。每个独立的带通滤波器162由电容C的可变电容器164与电感L的电感器166所组成,且该带通滤波器162具有谐振频率fr=1/[2π(LC)^1/2]。任选地,每个带通滤波器162可额外包括串联转换器(seriesxa0switch)163,以容许每当需要时即可使该带通滤波器停止运作。每个带通滤波器162的电抗L和C是不同的且经选择,使得该谐振频率fr对应于该些目的频率之一,且每个带通滤波器162具有不同谐振频率。每个带通滤波器162的谐振频率是该带通滤波器162容许的或可通过的窄频带的中心点。在图3的实施例中,该带通滤波器阵列154中具有n个带通滤波器162,以及该陷波滤波器阵列152中具有m个陷波滤波器。xa0如图4所示,可采类似方式来实施用于第二多频阻抗控制器170的陷波滤波器阵列172及带通滤波器阵列174。陷波滤波器阵列172包括一组陷波滤波器,该组陷波滤波器由m个独立的陷波滤波器176-1至176-m串联而成,其中m为整数。每个独立的陷波滤波器176由电容C的可变电容器178与电感L的电感器180所组成,且所述个别陷波滤波器具有谐振频率fr=1/[2π(LC)^1/2]。每个陷波滤波器176的电抗L和C是不同的且经选择,使得特定陷波滤波器的谐振频率fr对应于该些目的频率之一,且每个陷波滤波器176具有不同的谐振频率。每个陷波滤波器176的谐振频率是该陷波滤波器176所阻挡的窄频带的中心点。xa0图4的带通滤波器阵列174包括一组带通滤波器,该组带通滤波器由n个独立的带通滤波器182-1至182-n并联而成,其中n为整数。每个独立的带通滤波器182由电容C的可变电容器184与电感L的电感器186所组成,该带通滤波器182具有谐振频率fr=1/[2π(LC)^1/2]。任选地,每个xa0带通滤波器182可额外包括串联转换器183,以容许每当需要时即可使该带通滤波器停止运作。每个带通滤波器182的电容C的电抗与电感L的电抗是不同的且经选择,使得该谐振频率fr对应于该些目的频率之一,且每个带通滤波器182具有不同谐振频率。每个带通滤波器182的谐振频率是该带通滤波器182容许的或可通过的窄频带的中心点。在图4的实施例中,该带通滤波器阵列174中具有n个带通滤波器182,以及该陷波滤波器阵列172中具有m个陷波滤波器176。xa0利用工艺控制器101可精确控制所选定的频率通过各别多频阻抗控制器的RF接地返回路径,而独立地管理该第一多频阻抗控制器150的每个可变电容器158、164以及该第二多频阻抗控制器170的每个可变电容器178、184。xa0现参阅图5,该第一(靶材)多频阻抗控制器150的带通滤波器阵列154中n个带通滤波器162-1至162-11的谐振频率为该源功率频率f_s与偏压功率频率f_b的谐频(harmonics)及互调变乘积(intermodulationxa0products),该谐振频率可包括下列频率:2f_s、3f_s、f_b、2f_b、3f_b、f_s+f_b、2(f_s+f_b)、3(f_s+f_b)、f_s-f_b、2(f_s-f_b)、3(f_s-f_b)。在此例子中,n=11。xa0该第一多频阻抗控制器的陷波滤波器阵列152中m个陷波滤波器156-1至156-12的谐振频率也是该源功率频率f_s与偏压功率频率f_b的谐频及互调变乘积,该谐振频率可包括下列频率:f_s、2f_s、3f_s、f_b、2f_b、3f_b、f_s+f_b、2(f_s+f_b)、3(f_s+f_b)、f_s-f_b、2(f_s-f_b)、3(f_s-f_b)。在此例子中,m=12。具有谐振频率f_s的陷波滤波器156-1阻挡了该源功率产生器144的基频(fundamentalxa0frequency),以避免该源功率产生器144通过该阻抗控制器150而短路。xa0仍参阅图5,该第二(偏压)多频阻抗控制器170的带通滤波器阵列174中n个带通滤波器182-1至182-11的谐振频率为该源功率频率f_s与偏压功率频率f_b的谐频及互调变乘积,该谐振频率可包括下列频率:2f_s、3f_s、f_s、2f_b、3f_b、f_s+f_b、2(f_s+f_b)、3(f_s+f_b)、f_s-f_b、2(f_s-f_b)、3(f_s-f_b),在此例中n=11。该第二(偏压)多频阻抗控制器170的陷波滤波器阵列172中m个陷波滤波器176-1至176-12的谐振频率亦为该源功率频率f_s与偏压功率频率f_b的谐频及互调变乘积,该谐振频率可包括下列频率:f_b、2f_s、3f_s、f_s、2f_b、3f_b、xa0f_s+f_b、2(f_s+f_b)、3(f_s+f_b)、f_s-f_b、2(f_s-f_b)、3(f_s-f_b)。在此例子中,m=12。该具有谐振频率f_b的陷波滤波器176-1阻挡了该偏压功率产生器120的基频,以避免该偏压功率产生器120通过该阻抗控制器150而短路。xa0如上述,每个带通滤波器(162、182)可包括任选的转换器(各为163、183),以当该带通滤波器的谐振频率被陷波滤波器阻挡时,可使该带通滤波器停止运作。例如,图3的每个带通滤波器162可包括串联转换器163,并且图4的每个带通滤波器182可包括串联转换器183。然而,若根据先前的知识以透过各别控制器来阻挡某些频率以及容许某些频率通过来实施该些多频阻抗控制器150、170时,则在特定控制器中,将针对每个欲利用控制器阻挡的频率设置一个陷波滤波器,但在该控制器中不会针对所阻挡的频率设置带通滤波器。在这种实施方式中,在个别控制器内,该些陷波滤波器将只能调整成该些欲阻挡的频率,同时该些带通滤波器将只能调整成该些容许通过的频率,在一个实施例中,这两组频率是互相排挤的(mutuallyxa0exclusive)。这种实施方式可免除对带通滤波器的串联转换器163、183的需求。xa0图6绘示图1至图3的反应器的操作方法。该方法中,来自晶圆的偏压功率电流如图7所示般地分配给朝向靶材的中央路径I_c以及朝向侧壁的边缘路径I_s。来自靶材的源功率电流也如图8所示分配给朝向晶圆的中央路径i_c以及朝向侧壁的边缘路径i_s。因此,对于来自靶材且频率为源功率频率f_s的RF源功率而言,该方法包括建立经由该偏压阻抗控制器170而通过晶圆的中央RF接地返回路径(centerxa0RFxa0groundxa0returnxa0path)以及建立通过侧壁的边缘RF返回路径(edgexa0RFxa0groundxa0returnxa0path),见图6的框200。对于来自晶圆基座且频率为f_b的RF偏压功率而言,该方法包括建立经由该靶材阻抗控制器150而通过靶材的中央RF接地返回路径以及建立通过侧壁的边缘RF接地返回路径(图6的框210)。xa0在该方法的一个方面中,通过相对于源功率频率f_s通过该侧壁的接地阻抗而言,降低在频率f_s通过该偏压多频阻抗控制器170的接地阻抗,以提高晶圆中心上方的离子密度,同时降低晶圆边缘上方的离子密度(见图6的框215)。这样会提高呈现如图9中实线所绘示的中央高离子密度分布的倾向。可通过将该带通滤波器182-3的谐振频率调整成更接近该源频率f_sxa0来执行此步骤。xa0在另一个方面中,借着相对于频率f_s通过该侧壁的接地阻抗而言,提高在频率f_s通过该偏压多频阻抗控制器170的接地阻抗,以降低晶圆中心上方的离子密度,同时提高晶圆边缘上方的离子密度(见图6的框220)。这样会提高呈现如图9中虚线所绘示的中央低、边缘高离子密度分布的倾向。可通过将该带通滤波器182-3的谐振频率调整成更偏离该源频率f_s来执行此步骤。xa0在进一步的方面中,借着相对于频率f_b通过该侧壁的接地阻抗而言,降低偏压功率频率f_b通过该靶材多频阻抗控制器150的接地阻抗,以提高晶圆中心上方的离子能量,同时降低晶圆边缘上方的离子能量(见图6的框225)。这样会增加呈现如图10中实线所绘示中央高离子能量分布的倾向。可通过将该带通滤波器162-3的谐振频率调整成更接近该偏压频率f_b来执行此步骤。xa0在又进一步的方面中,借着相对于频率f_b通过该侧壁的接地阻抗而言,提高频率f_b通过该靶材多频阻抗控制器150的接地阻抗,以降低晶圆中心上方的离子能量,同时提高晶圆边缘上方的离子能量(见图6的框230)。这样会增加呈现如图10中虚线所绘示中央低边缘高的离子能量分布的倾向。可通过将该带通滤波器162-3的谐振频率调整成更偏离该偏压频率f_b来执行此步骤。xa0图11显示一种压制在所选的晶圆表面或靶材表面处的谐频和/或互调变乘积或互调变乘积的谐频的方法。可压制不同表面处的不同频率。例如在一个应用中可执行此方法,以使具相同设计的反应器之间的腔体一致性(chamberxa0matching)最佳化。见图11的框300,为了压制在晶圆表面处与某一谐频或互调变乘积对应的特定频率分量(frequencyxa0component),处于该频率的等离子体电流分量被转移至除晶圆表面以外的表面处,例如被转移至该侧壁或顶壁或靶材。提高在该特定频率通过该基座多频阻抗控制器170的接地阻抗,以使非所欲的频率分量从晶圆转移到顶壁处(见图11的框305)。此步骤可通过使该带通滤波器阵列174中最接近该频率的一个带通滤波器(若有的话)解谐或停止运作(见步骤310)而实现。此外,可将陷波滤波器阵列172中对应的陷波滤波器调整成更接近该特定频率(见步骤xa0315)。任选地或另外,通过将该非所欲的频率分量转移至靶材140而拉离晶圆表面。可通过降低该特定频率通过该靶材多频阻抗控制器150的接地阻抗而达成此步骤,以引导该非所欲的接地分量通过该靶材140并离开晶圆(见框320)。可通过调整所述带通滤波器156中具有与该非所欲的分量频率相近的对应谐振频率的带通滤波器来实现此后一步骤(见框325)。xa0为了压制该靶材表面上对应于某一谐频或互调变乘积的特定频率分量(见框330),提高在该特定频率通过该靶材多频阻抗控制器150的接地阻抗(见框335)。可通过使该带通滤波器阵列154中最接近该频率的一个带通滤波器解谐或解除连接(见框340)而实现此步骤。此外,可将该陷波滤波器阵列152中的该对应的陷波滤波器调整成更接近该特定频率(见框345)。任选地以及另外,降低在该同一频率通过该基座多频阻抗控制器170的接地阻抗,以从该靶材转移出该些接地分量(见框350)。可通过将该带通滤波器阵列174中的一个带通滤波器调整至该特定频率(见框355)来实现此后一步骤。xa0可实施上述步骤中的一些步骤来增进该晶圆表面或该靶材表面任表面上所期望的频率分量。该等离子体电流频率分量可选择能增进或提升该等离子体的特定行为(例如溅射、沉积或蚀刻)的频率。例如,可为了这类目的而将所选定的等离子体电流频率分量引导或转移至该靶材。可通过执行框325来实现此引导或转移动作,在该框325中,将选定的等离子体电流频率分量转移至靶材140。可通过额外执行框315以将该选定的频率分量驱离晶圆表面而更完整地完成该转移。xa0为了相同或其它目的,例如为了提高晶圆表面处的蚀刻速率、沉积速率或溅射速率,可将另一个选定的等离子体电流频率分量转移至晶圆表面。可通过执行框355来实现此转移,在该框355中,选定的等离子体电流频率分量被转移至晶圆表面。可通过额外执行框345的步骤将该选定的频率分量驱离靶材表面而更完全地完成该转移。作为一个实例,该选定的频率分量可能是促进特定等离子体作用(例如溅射)的频率,该频率可为基频、谐频或互调变乘积。若欲溅射晶圆但不溅射靶材,则可通过提高在该频率通过该靶材阻抗控制器150的阻抗,同时降低在同一频率通过该偏压阻抗控制器170的阻抗,而使该频率分量从靶材转移至晶圆。反之,若欲xa0溅射靶材但不溅射晶圆,则通过降低在该频率通过该靶材阻抗控制器150的阻抗,同时提高在同一频率通过该偏压阻抗控制器170的阻抗,而使该频率分量从晶圆转移至靶材。可使用特定一组的多个频率分量来得到期望的等离子体效果。在这种情况下,可使用如上述般同时运作的多个陷波和/或带通滤波器依照上述方式来控制该多个频率分量。xa0可在不具溅射靶材的等离子体反应器中实施该些上述特征,例如可在适用于除物理气相沉积以外的工艺的等离子体反应器中实施。在此种反应器中,例如可缺少图1的靶材140及直流(DC)源142,并且该射频(RF)源功率产生器144及匹配器146可连接至顶壁104。在此情况下,顶壁104的作用如同采用电极形式的等离子体源功率施加器,用以将等离子体源功率电容耦合至该腔室100中。在替代的实施例中,该源功率产生器144及匹配器146可例如耦接至位于顶壁处的另一个RF源功率施加器,例如耦接至线圈天线。xa0在本发明的进一步实施例中,通过采用可变电容器且利用马达(例如,步进马达)对该可变电容器进行设定,以达到调谐该基座上的晶圆对该靶材的电容耦合或电感耦合作用。该可变电容器调整该基板阻抗,从而调整建立在基板上的偏压量。xa0上述内容已示出了可通过阻抗控制器170中的可变电容器178和/或184来调整该阻抗控制器170的阻抗。期望能将用于处理类似产品或基板的具有特定共同设计的反应腔室设定成具有相同或接近相同的操作条件。可通过使操作器或处理器或两者的结合能提供具有相同或接近相同设定的控制器来实现此项期望。这些设定可包括用于功率源的操作设定及其它诸如此类的设定。在处理腔室的一个实施例中,阻抗控制器内的共通阻抗设定是可使至少两个处理腔室达到相同或接近相同的操作条件的共通设定。在进一步实施例中,该阻抗设定涉及该基座与接地之间的可变阻抗的阻抗设定。在又一个进一步实施例中,可使用可变电容器,该可变电容器可经操作而具有数种电容量或电容量范围中的其中一种电容量,而可通过该可变电容器使该阻抗是可改变的。xa0此类可变电容器为已知电容器,并且可例如自美国加州圣荷西市的Cometxa0Northxa0America公司取得。xa0即便所述处理腔室具有相同设计,但每个腔室之间可能有变异,因此可改变个别参数以达到相同或接近相同的处理结果。可为腔室提供能达成期望结果的特定(共通)工艺方法。该腔室的控制器可调整标准工艺方法中的至少一个参数,以针对已知的变异进行所需的设定调整,以达到期望的结果。xa0在一个实施例中,可使腔室中的该可变电容器的设定相较于标准方法而言具有变化(variation),以实现期望的阻抗调整,以获得与所期望的工艺结果相关的最佳离子能量或密度分布。在进一步实施例中,可将所期望的电容量或电容设定编写在该腔室的控制器中。该可变电容器可设定至特定位置以获得期望的电容量。根据期望的设定值,处理器可控制马达(例如,步进马达)对该可变电容器进行期望的设定。可利用该设定点处的电压或电流值来决定该可变电容器的期望设定值。该处理器经编程以改变该电容器的电容量直到达到该电压或电流值为止。在该情况下,该可变电容器与电压或电流传感器联结,且该电压或电流传感器向该处理器提供反馈并持续调整该可变电容器的电容量,直到所测得的电压或电流达到期望值为止。xa0上述方式容许针对例如特定工艺方法(该特定工艺方法将根据每个腔室之间的变异进行调整)所期望的共通结果来设定该可变电容器,同时仍可达到想要的结果。亦容许腔室设有选项单驱动的自动控制器,其中该些类似的腔室经编程且受控制,以当选定某个选项时可处理及传送相同或接近相同的结果(products),而无需手动调整参数设定。在一个实施例中,可执行校准步骤以判断必需将设定值(例如,可变电容器的设定)调整至何种程度来实现预定结果。一旦完成校准,可对工艺控制器进行编程以将该可变电容器设置在所需位置。在进一步实施例中,该可变电容器的位置可与所施加的电流或电压相关联以达到最佳设定。传感器与处理器合作使该可变电容器设置在与所期望的电压或电流值对应的位置中。xa0上述内容实现了根据所期望与预定的结果且考虑每个腔室间的变异来调谐该腔室阻抗的任务。xa0现将回到图12来说明使用可变电容器的本发明的一个或多个方面。xa0图12显示根据本发明一个方面的具有反馈电路的可变电容器调谐电路。此电路可用于各种RF物理气相沉积型的腔室中。例如,该可变电容xa0器10可用于图1、2及4的盒170中。因此了解到也可包括已知可用于改善工艺处理的其它部件。然而,根据本发明的一个方面,如图12所示,可包括由马达控制的可变电容器10。xa0该电路容许金属或非金属层沉积在晶圆/基板上。如以下将描述地,该可变电容调整电路能自动指定设定值。该设定值可为电流、电压或该可变电容器的全部电容量的百分比值。该设定值可依据期望的工艺处理而决定。xa0参阅图12,本发明的可调性调谐器电容电路1可包括可变电容器10、可接地的输出16、任选的传感器电路18、任选的电感器(inductor)20、界面22、处理器24、马达控制器26及马达28。该电路具有连接至该基座的连结点27。该任选的电感器20可为可变电感器。该马达28优选为步进马达,该步进马达以能够改变该可变电容器10的电容量的方式附接至该可变电容器10。传感器18可例如设置在该电路中以感测通过电容器的电流。xa0可通过电感器20提供通过该可变电容器10的电流,并且该电流可行经传感器18。电感器20是任选的。可设置该电感器以创造出本发明的具有某些带通特性的调谐器电路。传感器18也是任选的,并且若使用时,传感器18可设置在该电路中的点27、12或14处。xa0该可变电容器可设置于该外壳29中。该外壳可经由任选的接地接线31而接地。该可变电容器10的输出16可通过接线32而连接至该外壳29,从而使该输出16与该外壳具有相同电位。当该外壳接地且该接线32存在时,则该输出16也具有接地电位。xa0根据本发明的各种方面,应可考虑图12的电路1中可提供其它的部件。该传感器电路18是任选的,且该传感器电路18可包括传感器以测定该可变电容器10的输出。所述传感器可为电压传感器或电流传感器。现将讨论使用这些传感器提供反馈,以控制该马达以及控制该可变电容器10的操作设定值。xa0若包括传感器电路18,该传感器电路18可向界面22提供反馈信号。该界面22将该反馈信号提供给处理器24。处理器24可能是专用的电子电路,或该处理器24也可是微处理器或微控制器电路。该界面22是任选的。界面22可提供手动界面以设定该可变电容器的位置。界面22也可提供能反应出该可变电容器的电容设定的信号。界面22可连接该马达以提供可移动的尺标(movablexa0scale),该可移动的尺标提供该可变电容器的实际设定的目测指标。该处理器24根据该模式控制信号及该传感器的输出来控制该马达控制器26,而该马达控制器26则控制着马达28。该马达控制器26使该马达28(优选为步进马达)步进通过该马达28的多个位置,以改变该可变电容器10的电容量,而该可变电容器10的电容量是该模式控制信号及该些传感器的输出的函数。因此,该可变电容器可设定在一定电容量范围中,例如至少设为第一电容量与第二电容量,该第一与第二电容量为不相同的电容量。该可变电容器落在一定电容量范围中的每个电容量对应于该可变电容器的状态。该可变电容器的状态对应于某一频率的阻抗值。在一个实施例中,可变电容器设定为第一状态以达到第一频率的阻抗。xa0在一个实施例中,可变电容器10的状态可定义为该界面22的位置,或定义为该马达28的位置,或定义为该传感器18所测得的电流或电压,或是任何可定义该可变电容器的状态的其它现象。在进一步实施例中,可针对于腔室中执行工艺以实现所欲结果的工艺方法,将该可变电容器的状态编码在工艺控制器中。可针对与期望结果相关的每个腔室之间的变异来调整该可变电容器的状态。因此,当工艺控制器经启动以于腔室中执行预定工艺时,可例如从储存有工艺方法的内存中提取出该可变电容器的期望状态,并且指示该处理器24通过例如马达控制器26经由马达28将该可变电容器10设定于该期望位置。应了解,期望的位置可能取决于诸如电流或电压等的可变因子。在该腔室的工艺期间,该电流可能改变。该处理器24能使该可变电容器顺应工艺期间的电压或电流变化,或能使该可变电容器根据预定的控制指令进行调整以适应电流或电压的变化。xa0在进一步实施例中,该可变电容器的状态与该腔室内的工艺阶段有关。工艺控制器可例如根据该工艺的阶段提供指令,以改变该可变电容器的状态而成为新的状态。xa0图13显示根据本发明的一个方面的传感器电路18的实施例。在此实施例中,该传感器电路18包括电流传感器60、电压传感器62以及转换器64。该转换器64从该可变电容器10直接或间接接收输入。传送至该转换xa0器64的输入也提供给该输出16。xa0根据控制输入70上的信号值,转换器64选择性地将转换器64输入处所接收到的功率提供至转换器64的多个输出中的一个输出上。如图12所示,该处理器24遵照该模式控制输入信号提供该控制输入70。xa0该处理器24根据图12中线30的输入来决定所期望的设定值为何以及决定如何控制该转换器64。若期望恒定的电压,该设定值可为电压值。当该模式控制输入指定电压控制模式时,该处理器24使该转换器64将该电压传感器62连接至该可变电容器10的输出,并且该处理器24依据该电压传感器62的输出来控制该马达控制器26,以使该可变电容器10的输出维持恒定电压。xa0当该模式控制输入信号指定电流控制模式时,该处理器24使该转换器64将该电流传感器60连接至该可变电容器10的输出,并且遵照该电流传感器60的输出来控制该马达控制器26,以使该可变电容器10的输出维持恒定电流。xa0当该模式控制输入信号指定设定值模式时,该处理器24依据该模式控制输入信号所指定的设定值来控制该马达控制器,以使该马达遵照所指定的设定值来改变该可变电容器的电容量。xa0该处理器24也可为专用接口电路。如刚刚描述过的,该接口电路或处理器24的主要用途是根据该模式控制输入、该电压传感器输出及该电流传感器输出来控制该马达控制器。若该模式控制输入指定设定值时,该马达控制器26经控制以产生该输入所指定的电容量。若该模式控制输入指定电压模式时,该马达控制器26则根据该电压传感器62的输出来控制该马达28,以使电容器10维持恒定电压。若该模式控制输入指定电流模式,该马达控制器26则控制该马达28以使电容器10维持恒定电流。xa0如先前所述,图13的控制电路是任选的。若只想要一个可选择的设定值,则处理器24可接收所期望的设定值并且通过马达控制器26控制马达28以达到该期望的设定值。可依据希望的处理来选择此设定值。若想要恒定的电压设定值,也可提供电压传感器。若想要恒定的电流设定值,则提供电流传感器。xa0根据本发明的不同方面可使用任何种类的已知电压传感器。同样地,xa0根据本发明的不同方面可使用任何种类的已知电流传感器。电压传感器及电流传感器皆为该领域中公知的。xa0图14绘示通过马达控制器26使马达28步进通过不同位置时,该可变电容器10的电压输出V及电流输出I。可看出,根据本发明不同方面,通过马达28与马达控制器26可适当且精确地控制该可变电容器10。xa0图15至图17绘示在物理气相沉积工艺中使用根据本发明不同方面的具反馈的可变电容调谐器在50个晶圆上的处理结果。R_s为片电阻(sheetxa0resistance),R_s是本领域中公知的术语。片电阻是经面积标准化后的电阻,因此片电阻仅取决于材料电阻率与厚度。图15绘示50个晶圆上的片电阻值(R_s)。此图显示使用本发明的可变电容调谐器时,可接受的片电阻(R_s)变化。xa0图16绘示在物理气相沉积工艺中使用本发明的可变电容调谐器电路于五十个晶圆上所取得的厚度变化。再一次地,图16显示使用本发明的可变调谐器电路时可接受的晶圆厚度变化。xa0图17绘示在物理沉积工艺中使用本发明的可变电容调谐器电路于五十个晶圆上所取得的电阻率变化。再一次地,图16显示使用本发明的可变调谐器电路时可接受的晶圆电阻率变化。xa0也提出一种可在支撑于基座上的晶圆上提供诸如物理气相沉积或蚀刻的等离子体处理的新颖方法。该方法包括于该基座上支撑晶圆,以及依据该可变电容器的电容量以一定频率范围供应功率给该基座。xa0输出信号向电路指定操作设定值,该电路指定用于该可变电容器的电容量。该方法也可包括通过传感器感测电压或电流且将该传感器的输出值反馈至反馈电路,该反馈电路控制该马达控制器而将该可变电容器置于期望位置。xa0如上所示,该传感器可为电压传感器,以及该反馈电路可监视该可变电容器的该输出处的电压并且控制该马达控制器以使该可变电容器的该输出处的电压保持恒定值。该传感器也可为电流传感器,以及该反馈电路可监视该可变电容器的该输出处的电流并且控制该马达控制器以使该可变电容器的该输出处的电流保持恒定值。xa0虽然上述内容涉及本发明的多个实施例,但在不偏离本发明基本范围下,可做出本发明的其它与进一步实施例,并且本发明范围由所附权利要求书来确定。xa0