專利名稱：單一匹配網(wǎng)絡(luò)、其構(gòu)建方法和該匹配網(wǎng)絡(luò)射頻功率源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于等離子體處理腔的射頻功率源和匹配網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及能夠?qū)崿F(xiàn)多頻率射頻功率的選擇應(yīng)用的匹配網(wǎng)絡(luò)、其構(gòu)建方法以及使用該匹配網(wǎng)絡(luò)的射頻功率源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用兩個或多個射頻頻率的等離子體處理腔已在現(xiàn)有技術(shù)中被公知。一般地， 具有雙頻輸入的等離子體處理腔接收具有小于大約15MHz頻率的射頻偏置功率(RF bias power)和具有稍高頻率(大約為27-200MHz)的射頻源功率(RF source power)。在本文中，射頻偏置功率通常指用于控制離子能量和離子能量分布的射頻功率；射頻源功率通常指用于控制等離子體離子解離或等離子體密度的射頻功率。作為一些具體實(shí)施例，通常等離子體處理腔工作于例如100KHz，2MHz，2. 2MHz或者13. 56MHz的射頻偏置頻率，以及工作于13. 56MHz, 27MHz, 60MHz, 1 OOMHz或更高的射頻源頻率。近來，業(yè)內(nèi)提出在一個射頻偏置頻率和兩個射頻源頻率下運(yùn)行的等離子體處理腔。例如，業(yè)內(nèi)有人提出在2MHz的射頻偏置頻率和分別為27MHz、60MHz的兩個射頻源頻率下運(yùn)行的等離子體刻蝕機(jī)臺。以這種方式，不同離子的解離(dissociation of various ion species)可以利用兩個源射頻頻率來控制。不管前述結(jié)構(gòu)安排如何，在現(xiàn)有技術(shù)中，每個射頻頻率都由一個單一的射頻功率源提供，并且所述每個單一的功率源與一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)相連接。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的具有多頻率輸入的等離子體處理腔的結(jié)構(gòu)圖，其具有一個射頻偏置功率供應(yīng)(或功率發(fā)生器)和兩個射頻源功率供應(yīng)(或功率發(fā)生器)。更具體地， 圖1中所述等離子體處理腔100中示意性地示出上電極105、下電極110和產(chǎn)生于上述兩個電極之間的等離子體120。眾所周知，所述電極105通常被植入于所述腔室的頂面，所述下電極110通常被植入于下部陰極中，工藝件(例如，半導(dǎo)體硅片)被放置于所述下部陰極之上。如圖1所示，射頻偏置功率供應(yīng)125通過匹配網(wǎng)絡(luò)140為處理腔100提供射頻功率。所述射頻偏置功率的頻率為fl，其通常為2MHz或13MHz (更精確地，應(yīng)為13. 56MHz)， 所述頻率為Π的射頻偏置功率被施加至所述下電極110。圖1也示出了兩個射頻源功率供應(yīng)130和135，分別工作于頻率f2和f3下。例如，f2可以被設(shè)定為27MHz，f3可以被設(shè)定為60MHz。所述射頻源功率供應(yīng)130和135分別通過各自的匹配網(wǎng)絡(luò)145和150將射頻功率提供至所述處理腔110。所述射頻源功率可以被施加至所述下電極110或所述上電極 105。應(yīng)當(dāng)注意地是，在本專利所有的圖示中，所述匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出被組合地示意為一個指向所述處理腔的單一箭頭。所述箭頭代表一種符號表示法，目的在于涵蓋任何種匹配網(wǎng)絡(luò)與等離子體之間的連接方式，不管是通過下電極、通過頂面的電極、還是通過一個電感耦合線圈等。例如，所述射頻偏置功率可以通過所述下電極110被耦合至處理腔，而所述射頻源功率則通過在氣體噴淋頭中的電極105或電感線圈被耦合至處理腔。相反地，所述射頻偏置功率和射頻源功率可以通過所述下電極110被耦合至處理腔。
圖2示出了另一種多頻率等離子體處理腔的結(jié)構(gòu)，其具有可切換的兩個射頻偏置功率和一個射頻源功率，并分別連接至各自的射頻匹配網(wǎng)絡(luò)。在圖2中，兩個射頻偏置功率供應(yīng)225和255通過開關(guān)232為處理腔200提供可切換的射頻偏置功率fl和f2。所述開關(guān)232分別連接至匹配網(wǎng)絡(luò)240和M5。所述射頻偏置功率的工作頻率Π通常為2MHz或 2. 2MHz，所述射頻偏置功率的工作頻率f2通常為13MHz (更精確地，為13. 56MHz)。上述兩個射頻偏置功率通常都被施加至所述下電極210。圖2也示出了一射頻源功率供應(yīng)235，其運(yùn)行于頻率f3，例如，27MHz，60MHz，1 OOMHz等。所述射頻源功率供應(yīng)235的功率通過匹配網(wǎng)絡(luò)250被傳遞至處理腔220，并被施加至所述下電極210。所述源功率用于控制所述等離子體密度，即，等離子體的離子解離。圖2所示的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)雙重應(yīng)用，可以將具有頻率為fl/f3或f2/f3的功率施加至處理腔。例如，fl可以為400KHz到5MHz ；f2可以為IOMHz到20MHz，但通常小于15MHz ； f3可以為27MHz到IOOMHz或更高。在一個具體實(shí)施例中，fl為2MHz, f2為13. 56MHz, f3 為60MHz。這樣的結(jié)構(gòu)安排能夠非常容易地運(yùn)行那些需要在高、低頻率的偏置功率之間切換的制程配方。如圖2所示，開關(guān)232具有一個輸入端和兩個可選擇的輸出端。所述輸入端與射頻偏置功率供應(yīng)225和255相連接。開關(guān)232的一個輸出端與匹配網(wǎng)絡(luò)240相連接，而另一個輸出端與匹配網(wǎng)絡(luò)245相連接?？刂破?62用于控制所述開關(guān)232，以使得當(dāng)射頻偏置功率供應(yīng)225工作并提供其輸出至所述開關(guān)232時，所述控制器262指示所述開關(guān)232與所述匹配網(wǎng)絡(luò)240的輸出端連接；當(dāng)所述射頻偏置功率供應(yīng)255工作時，所述控制器262指示所述開關(guān)與所述匹配網(wǎng)絡(luò)245的輸出端連接。應(yīng)當(dāng)注意的是，在此系統(tǒng)中，一個單一的開關(guān)被用來將兩個頻率中的一個連接至兩個匹配網(wǎng)絡(luò)中的一個。所述開關(guān)可以是射頻功率真空繼電器或PIN 二極管。從上述示例中可以理解，每個功率源根據(jù)其輸出頻率都需要一個匹配網(wǎng)絡(luò)來配合工作。那么整個系統(tǒng)就需要多個匹配網(wǎng)絡(luò)，這會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。如果從成本和系統(tǒng)可靠性考慮，人們更偏愛使用一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)適合工作于多個射頻頻率，并且這樣的設(shè)置又不會降低射頻耦合的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容提供對本發(fā)明的某些方面和特征的基本理解。此發(fā)明內(nèi)容并不是本發(fā)明的寬泛總觀，因此其并不能被特別地被確定為本發(fā)明的關(guān)鍵/主要因素或者描述本發(fā)明的范圍。其唯一的目的是為了以簡單方式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，以充當(dāng)下文具體描述的的前續(xù)。本發(fā)明提供一種適用于至少兩個頻率輸入的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于選擇性地給所述兩個頻率中的任一頻率提供射頻功率匹配給一等離子體負(fù)載，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)包括一連接至所述多頻率輸入的輸入端和一連接至所述等離子體負(fù)載的輸出端，在所述輸入端和輸出端之間包括相互串聯(lián)的電容以及電感，并且所述電容和電感構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為Ctl，所述電感的電感值為Ltl，其中，所述電容值Ctl和電感值Ltl滿足如下關(guān)系j Q1VlZjo1C0 = jyljQ2L0+l/jo2C0 = jy2
其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端與一單一的射頻功率供應(yīng)裝置相連接，在某一特定的時間段內(nèi)所述單一的射頻功率供應(yīng)裝置擇一地輸出其中的一個頻率π或f2。所述等離子體負(fù)載為一等離子體處理腔。所述等離子體處理腔包括一上電極和一下電極，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述上電極或所述下電極相連接。所述匹配網(wǎng)絡(luò)還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。所述可變元件為可變電容或可變電感或可變電容和可變電感的組合。本發(fā)明還提供一種射頻功率源系統(tǒng)，用于可切換地將至少兩個頻率f 1和f2中的一個耦合連接至一等離子體處理腔的電極，所述射頻源功率系統(tǒng)包括一個射頻功率源裝置，用以可選地輸出所述頻率fl和f2中的一個；一個匹配網(wǎng)絡(luò)，其具有連接至所述射頻功率源裝置的輸入端和連接至所述電極的輸出端，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容值為Ctl的電容以及一個電感值為Ltl的電感，所述電容和電感相互串聯(lián)并構(gòu)成一支路；以及，其中，所述電容值Ctl和電感值Ltl滿足如下關(guān)系j Q1VlZjo1C0 = jyljco2L。+l/jco2C。= jy2其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述電極為所述等離子體處理腔的上電極或下電極。所述的射頻功率源系統(tǒng)，還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互串聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為Ctl，所述電感的電感值為Ltl j Q1VlZjo1C0 = jyljco2L。+l/jco2C。= jy2其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；串聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。所述匹配網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種適用于至少兩個頻率輸入的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于選擇性地給所述兩個頻率中的任一頻率提供射頻功率匹配給一等離子體負(fù)載，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)包括一連接至所述多頻率輸入的輸入端和一連接至所述等離子體負(fù)載的輸出端，在所述輸入端和輸出端之間包括相互并聯(lián)的電容以及電感，并且所述相互并聯(lián)的電容和電感構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為C4，所述電感的電感值為L4,其中，所述電容值C4和電感值 L4滿足如下關(guān)系1/j ω ^4+j ω ^4 = 1/jyl1/j ω 2L4+j ω 2C4 = l/jy2其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端與一單一的射頻功率供應(yīng)裝置相連接，在某一特定的時間段內(nèi)所述單一的射頻功率供應(yīng)裝置擇一地輸出其中的一個頻率Π或f2。所述等離子體負(fù)載為一等離子體處理腔。所述等離子體處理腔包括一上電極和一下電極，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述上電極或所述下電極相連接。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種射頻功率源系統(tǒng)，用于可切換地將至少兩個頻率Π 和f2中的一個耦合連接至一等離子體處理腔的電極，所述射頻源功率系統(tǒng)包括—個射頻功率源裝置，用以可選地輸出所述頻率fl和f2中的一個；一個匹配網(wǎng)絡(luò)，其具有連接至所述射頻功率源裝置的輸入端和連接至所述電極的輸出端，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容值為C4的電容以及一個電感值為L4的電感，所述電容和電感相互并聯(lián)，并且所述相互并聯(lián)的電容和電感構(gòu)成一支路；以及，所述電容值C4和電感值L4滿足如下關(guān)系1/j ω ^4+j ω ^4 = 1/jyl1/j ω 2L4+j ω 2C4 = l/jy2其中，CO1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述電極為所述等離子體處理腔的上電極或下電極。更進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互并聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為C4，所述電感的電感值為L4 1/j ω ^4+j ω ^4 = 1/jyl1/j ω 2L4+j ω 2C4 = l/jy2
其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；并聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。所述匹配網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述方法還包括連接一個可變并聯(lián)電容或一可變并聯(lián)電感至接地端和所述匹配網(wǎng)絡(luò)之間。所述頻率fl或f2為選擇于下述頻率中的一種2MHZ，13. 56MHZ，27MHz，60MHz， 1 OOMHz 和 120MHz。


下列附圖被結(jié)合成為說明書的一部分，其和說明書描述一起用于例證本發(fā)明的具體實(shí)施例，以解釋和圖解本發(fā)明的原理。所述附圖以圖示的方式示出了本發(fā)明一個具體實(shí)施例的主要技術(shù)特征。所述附圖并不能用以描述真實(shí)實(shí)施例的每個技術(shù)特征或所描述原理的相關(guān)尺寸，其并不是按比例制圖。圖1是先有技術(shù)的多頻等離子體處理腔的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，等離子體處理腔具有一個射頻偏置功率發(fā)生器和兩個射頻源功率發(fā)生器。圖2是先有技術(shù)的多頻等離子體處理腔的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，等離子體處理腔具有一個射頻源功率發(fā)生器和一個可切換的射頻偏置功率發(fā)生器。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個具體實(shí)施例的等離子體處理腔結(jié)構(gòu)示意圖，其中，一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl用于給可切換的射頻源功率中的任一個提供射頻匹配。圖4是一個史密斯圖(Smith Chart)，示出了怎樣在第一頻率(60MHz)下形成匹配。圖5是一個史密斯圖，其示出了怎樣在第二頻率(120MHz)下形成匹配。圖6是本發(fā)明提供的一種能匹配第一頻率(60MHz)和第二頻率(120MHz)的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其為L型匹配網(wǎng)絡(luò)。圖7示出了本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，其中，一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)LFl用于匹配可切換的多個偏置頻率中的任一個，另外兩個匹配網(wǎng)絡(luò)HFl和HF2用于匹配可切換的多個源頻率中的任一個。圖8示出了本發(fā)明另外一種能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，其為 T型匹配網(wǎng)絡(luò)。圖9示出了本發(fā)明另外一種能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，其為 JI型匹配網(wǎng)絡(luò)。圖10示出了本發(fā)明另外一種能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，其為 L型匹配網(wǎng)絡(luò)，其中電容和電感并聯(lián)。圖11示出了本發(fā)明另外一種能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，其為 T型匹配網(wǎng)絡(luò)，其中電容和電感并聯(lián)。
圖12示出了本發(fā)明另外一種能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例，其為 π型匹配網(wǎng)絡(luò)，其中電容和電感并聯(lián)。
具體實(shí)施例方式圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體實(shí)施例的等離子體處理腔示意圖，其中，一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl用于給多個可切換的射頻源功率中的任一個提供射頻匹配。如圖3所示， 等離子體處理腔具有可切換的射頻偏置功率(switchable RF bias power)和可切換的射頻源功率(switchableRF source power)。在本實(shí)施例中，第一個射頻偏置功率的頻率設(shè)置為0. 5-lOMHz，第二個射頻偏置功率的頻率設(shè)置為10-30MHZ。同樣，第一個射頻源功率的頻率設(shè)置為40-100MHz，如60MHz，而第二射頻源功率的頻率設(shè)置為80_200MHz，如120MHz。這樣的等離子體處理腔能夠?qū)崿F(xiàn)更好地等離子體密度和離子能量控制，從而增強(qiáng)了適應(yīng)性。 圖3的左部分示出了用于提供可切換的多個射頻偏置功率(即，低頻部分)的元件300，圖 3的右部分示出了用于提供可切換的多個射頻源功率(即，高頻部分)的元件310。圖示的粗體箭頭示意表示以任何已知常規(guī)方式將射頻偏置功率和源功率耦合至所述等離子體處理腔，這些方式包括電容型耦合、電感型耦合、螺旋波型耦合等。在本實(shí)施例中，一個單一的射頻功率供應(yīng)裝置300和310被用于產(chǎn)生多個可用頻率中的一個，就本實(shí)施例來說是兩個可用頻率中的一個。應(yīng)當(dāng)理解，盡管多種設(shè)計方案可以被用來構(gòu)建這樣的射頻功率供應(yīng)裝置，從而產(chǎn)生多個可用的頻率，此處所示出的可切換的射頻偏置功率或低頻功率發(fā)生器300包括一個直接式數(shù)字頻率合成器(direct digitalfrequency synthesizer, DDQ 302，其提供了具有多個可用頻率中之一的射頻信號?；谠O(shè)計選擇，所述射頻信號然后被一放大級(amplificationstage)304通過一個寬帶方文大器(wide band amplifier)或兩個窄帶方文大器(narrow band amplifiers)方文大。所述放大級304的輸出連接至開關(guān)305，其基于直接式數(shù)字頻率合成器(DDQ 302的頻率輸出， 將該信號或連接至低頻濾波器(LFl濾波器)306或連接至低頻濾波器(LF2濾波器)308。 所述功率發(fā)生器300的輸出被連接至開關(guān)311的輸入端，所述開關(guān)311可在匹配網(wǎng)絡(luò)LFl 和LF2中的任一個之間切換連接?；诖藰?gòu)造，匹配網(wǎng)絡(luò)LFl可以被優(yōu)化從而以兩個可切換頻率中的一個來傳輸功率，而所述匹配網(wǎng)絡(luò)LF2則被優(yōu)化從而以所述兩個可切換頻率的另一個頻率傳輸功率。上述匹配網(wǎng)絡(luò)之一的輸出被施加至所述等離子體處理腔。在本實(shí)施例中，所述射頻源功率或可切換的高頻功率發(fā)生器310用于產(chǎn)生多個可用頻率中的一個。作為一種實(shí)施方式，其可以是前述發(fā)生器300的“鏡像”，包括一個直接式數(shù)字頻率合成器(DDQ 312，其提供具有自多個可用頻率之一選擇出的頻率的射頻信號。 基于設(shè)計選擇，通過一個寬帶放大器或兩個窄帶放大器，所述信號被放大級314放大。所述放大級314的輸出端連接至所述開關(guān)315，其根據(jù)DDS 312的頻率輸出，將所述信號或連接至高頻濾波器(HFl濾波器)316或連接至高頻濾波器(HF2濾波器)318中的任一個。不論功率發(fā)生器310的輸出頻率如何，所述功率發(fā)生器310的輸出都被連接至一單一匹配網(wǎng)絡(luò) HFl0所述匹配網(wǎng)絡(luò)HFl的輸出端連接至所述等離子體處理腔。應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖3中所述偏置頻率部分被圖示為具有兩個匹配網(wǎng)絡(luò)LFl和LF2， 而源頻率部分被圖示為僅具有一個匹配網(wǎng)絡(luò)HF1，這只是為了通過舉例來凸顯本發(fā)明的特色。也就是說，上述特定的構(gòu)造安排有助于凸顯利用兩個匹配網(wǎng)絡(luò)或一個單一匹配網(wǎng)絡(luò)的不同之處。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，偏置功率部分可以被設(shè)置為模仿源功率部分，亦即，根據(jù)本發(fā)明的精神其也可以被設(shè)置成僅具有一個單一匹配網(wǎng)絡(luò)。同樣，根據(jù)本發(fā)明的精神，也可以構(gòu)建單一的匹配網(wǎng)絡(luò)來為可切換的偏置功率工作，而只利用一個單一的源功率。相反地，也可以構(gòu)建單一的匹配網(wǎng)絡(luò)來為可切換的源功率工作，而只利用一個單一的偏置功率。如圖3所示，作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl被用于為兩個高頻射頻源功率工作。根據(jù)本發(fā)明的特性，所述單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl設(shè)置為能夠?qū)崿F(xiàn)對可切換的多個頻率中的任何一個頻率的有效能量耦合。下面將解釋如何設(shè)置這樣的匹配網(wǎng)絡(luò) HFl。假設(shè)目標(biāo)頻率為Π(例如，60MHz)和f2 (例如，120MHz)，請參閱圖4和圖5，圖4 是一個史密斯圖(Smith Chart)，示出了怎樣在目標(biāo)頻率fl (60MHz)下形成匹配；圖5是一個史密斯圖，其示出了怎樣在目標(biāo)頻率f2(120MHz)下形成匹配。在頻率為fl的條件下該單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl具有一串聯(lián)支路S和一并聯(lián)支路P(如圖6所示)，其中串聯(lián)支路S的目標(biāo)阻抗為j*yi，在頻率為f2的條件下該單一的匹配網(wǎng)絡(luò)HFl具有一串聯(lián)支路S和一并聯(lián)支路P，其中串聯(lián)支路S的目標(biāo)阻抗為j*y2。作為一種實(shí)施方式，該匹配網(wǎng)絡(luò)HFl的串聯(lián)支路S上具有相互串聯(lián)的一個電容元件和一個電感元件用以匹配所述功率，其電容值和電感值分別為Ctl和k。為了滿足頻率Π和f2的阻抗匹配需求，C0和Ltl的值應(yīng)當(dāng)設(shè)置成滿足如下公式j(luò) ω 山。+1/j ω ^0 = Jy1jQ2L0+l/jo2C0 = Jy2其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2。為了闡明如何設(shè)定一個單一匹配網(wǎng)絡(luò)HFl的參數(shù)從而能工作于兩個不同頻率Π 和f2，請?jiān)賲㈤唸D3所示的具體實(shí)施例的高頻部分。假設(shè)目標(biāo)頻率為fl = 60MHz, f2 = 120MHz。在頻率fl下單一匹配網(wǎng)絡(luò)HFl具有一串聯(lián)支路S和一并聯(lián)支路P，其中串聯(lián)支路S 的目標(biāo)阻抗為j*y1;而在頻率f2下單一匹配網(wǎng)絡(luò)HFl具有一串聯(lián)支路S和一并聯(lián)支路P，其中串聯(lián)支路S的目標(biāo)阻抗為j*y2。通過如圖3所示的具體實(shí)施例可知，C0和Ltl應(yīng)當(dāng)滿足j ω 山。+1/j ω ^0 = Jy1jQ2L0+l/jo2C0 = Jy2其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2。因此，我們需要確定值Ctl和L。，從而使得上述單一匹配網(wǎng)絡(luò)HFl部分可以滿足Π 和f2的匹配條件。請?jiān)賲㈤唸D4，假設(shè)頻率為60MHz時負(fù)載阻抗為Zuw = 21. 9+164. 0*i。 作為一種實(shí)施例，假設(shè)該單一匹配網(wǎng)絡(luò)HFl被設(shè)計為L型匹配網(wǎng)絡(luò)，則其需要串聯(lián)支路S中電容 Cs6tl = 19pf 和并聯(lián)支路 P 中電容 Cp6tl = 60pf。貝丨J，Y1 = 1/ω ^s60 = -139. 6 Ω。再請參閱圖5，假設(shè)頻率為120MHz時負(fù)載阻抗Zl120 = 3. 3+25. 4*i。則L型匹配需要串聯(lián)支路S 中電容 Csl2tl = 102pf 和并聯(lián)支路 P 中電容 Cpl2tl = IOOpf，因此 y2 = 1/ ω 2Csl20 = -13. 0 Ω。 對下列方程組求解j ω 知+1/j ω ^0 = Jy1 = -139. 6*j Ωj o2L0+l/j GJ2C0 = Jy2 = -13. 0*j Ω其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2則得到L0 = IOOnH, C0 = 15pf。
因此，利用本發(fā)明的方法，可以構(gòu)建得出如圖6所示的單一的匹配網(wǎng)絡(luò)800，其為 L型，其利用一個電感值Ltl為IOOnH的電感和電容值C Q為15pf的電容串聯(lián)連接于串聯(lián)支路S中。一可變電容Cp接于并聯(lián)支路P中，在60MHz時設(shè)定為60pf，在120MHz時被設(shè)定為 IOOpf0如此，圖6所示的一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)可以被用于具有兩個可切換的頻率的系統(tǒng)。圖6中所示的可變電容Cp是一種可變元件或可調(diào)元件，它連接于所述串聯(lián)支路S 和接地端之間，其值是可調(diào)的，用以滿足單一的匹配網(wǎng)絡(luò)800在不同頻率f 1或f2下達(dá)到匹配的要求。所述可變電容Cp的連接關(guān)系可以有多種變形，例如，所述可變電容Cp可以連接至接地端和下列各項(xiàng)其中一項(xiàng)之間所述匹配網(wǎng)絡(luò)800的輸入端、所述電容和電感之間的中點(diǎn)，或者所述匹配網(wǎng)絡(luò)800的輸出端。進(jìn)而，由于本發(fā)明單一的匹配網(wǎng)絡(luò)可以是L型、π 型或T型，或前述L型、T型、π型中的任何兩種的組合或組合的變形(容后詳述)，因而， 可變電容Cp連接于所述串聯(lián)支路S的一端也可以有相應(yīng)的連接方式，此連接應(yīng)當(dāng)為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員所熟知，因而此處不再詳述。應(yīng)當(dāng)理解，該可變元件可以是一可變電容，也可以是一可變電感，或者是可變電容和可變電感的組合。如上所述，本發(fā)明并不限于如圖3所示的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明精神設(shè)計出一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)來給任何可切換的頻率提供射頻匹配。圖7示出了另外一個具體實(shí)施例，其中，等離子體處理腔包括可切換的射頻偏置功率和可切換的射頻源功率。所述射頻源功率部分的構(gòu)造類似于如圖3所示的偏置功率部分，也就是，具有兩個匹配網(wǎng)絡(luò)HFl和HF2，每個射頻頻率對應(yīng)一個匹配網(wǎng)絡(luò)而配合工作。然而，圖3中的射頻偏置功率部分或低頻功率部分是按照本發(fā)明的方法來設(shè)置的?？汕袚Q的功率發(fā)生器700與一單一的匹配網(wǎng)絡(luò)LFl相連接。所述功率發(fā)生器700包括一個直接式數(shù)字頻率合成器(DDS) 702 用于提供射頻信號，該射頻信號的頻率是從可用的多個頻率中選擇出來的一個頻率。然后根據(jù)設(shè)計選擇，放大級704利用一個寬帶放大器或兩個窄帶放大器來放大所述射頻信號。 所述放大級704的輸出端連接至開關(guān)705，其基于直接式數(shù)字頻率合成器(DDS) 702的頻率輸出，將該射頻信號或連接至低頻濾波器(LFl濾波器)706或連接至低頻濾波器(LF2濾波器)708。所述功率發(fā)生器700的輸出端與一個單一的匹配網(wǎng)絡(luò)LFl相連接。所述單一的匹配網(wǎng)絡(luò)LFl的電容元件和電感元件的參數(shù)值的選擇與前述高頻率部分的相應(yīng)參數(shù)值的選擇方法相同。所述單一的匹配網(wǎng)絡(luò)LFl的輸出端連接至所述等離子體處理腔。如前所述，圖6所示的本發(fā)明單一的匹配網(wǎng)絡(luò)為L型，其包括相互串聯(lián)的電容Ctl和電感k。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明單一的匹配網(wǎng)絡(luò)也可以是圖6所示的匹配網(wǎng)絡(luò)的各種等效變形， 如將圖6所示的L型變形為π型或T型，或前述L型、T型、π型中的任何兩種的組合或組合的變形。例如，圖8示出了根據(jù)本發(fā)明單一的匹配網(wǎng)絡(luò)的另外一種實(shí)施例，該單一的匹配網(wǎng)絡(luò)820為T型匹配網(wǎng)絡(luò)，用于為可切換的偏置頻率f 1或f2中的任一個提供阻抗匹配。在該匹配網(wǎng)絡(luò)820中，電感L和電容C的值應(yīng)當(dāng)皆滿足在兩個特定頻率f 1或f2時的阻抗的匹配需要，也就是，在頻率為f 1時串聯(lián)支路Sl的阻抗yfl」，串聯(lián)支路S2的阻抗yfl 2和在頻率f2時串聯(lián)支路Sl的阻抗yf2」，串聯(lián)支路S2的阻抗yf2 2。設(shè)置這樣的匹配網(wǎng)絡(luò)與前述圖 6所示的L型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置過程類似。如果頻率為fl時負(fù)載阻抗為I115 T型匹配需要串聯(lián)支路Sl的電感Lslfl,串聯(lián)支路S2的電感Ls2fl和并聯(lián)支路P上的電容Cpfl。則yfl」=ω ^slfl, yfL2 = Q1Ls2flt5頻率為f2時負(fù)載阻抗為4。T型匹配需要串聯(lián)支路Sl的電感Lslf2,串聯(lián)
1支路S2的電感Ls2f2和并聯(lián)支路P上的電容Cpf2。則yf2—丨=GJ2Lslf2，yf2 2 = o2Ls2f2。分別對下列兩方程組求解j ω 知+1/j ω = jyfl lJQ2L^lZjo2C1 = jyf21禾口j ω ^2+1/j ω ^2 = jyfl 2j ω 2L2+l/j ω 2C2 = jyf2 2其中，Co1 = 2 π Π，ω2 = 2 π f2可得到串聯(lián)支路Sl上的L1, C1和串聯(lián)支路S2上的L2, C2的值。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明單一的匹配網(wǎng)絡(luò)的另外一種實(shí)施例，該單一的匹配網(wǎng)絡(luò) 830為π型匹配網(wǎng)絡(luò)，用于為可切換的源頻率fl或f2中的任一個提供阻抗匹配。類似地， 如果頻率為fl時負(fù)載阻抗為I115 型匹配需要串聯(lián)支路S上的電感為Lfl，并聯(lián)支路Pl 上的電容為Cpl fl和并聯(lián)支路P2上的電容為Cp2 fl，則yfl = W1Lflo頻率為f2時負(fù)載阻抗為4。η型匹配需要串聯(lián)支路S上的電感為Lf2，并聯(lián)支路Pl上的電容為Cpl f2和并聯(lián)支路P2上的電容為Cp2 f2，則yf2 = co2Lf2。對下列方程組求解j ω ^3+1/j ω ^3 = jyflj co2L3+l/j O2C3 = jyf2其中，Co1 = 2 π Π，ω2 = 2 π f2則可得到‘ C3的值。圖10、11和12示出了本發(fā)明另外的能匹配頻率fl或f2的單一匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例變形。它們與前述圖6、圖8及圖9所示的匹配網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于圖6、圖8及圖9所示的匹配網(wǎng)絡(luò)中電容和電感是串聯(lián)的，而圖10、11和12所示的匹配網(wǎng)絡(luò)中電容和電感是并聯(lián)的。如圖10所示，圖中的電感L4和電容C4并聯(lián)，并且匹配網(wǎng)絡(luò)呈L型。如果頻率為 Π時負(fù)載阻抗為。L型匹配需要串聯(lián)支路S上電感Lfl和并聯(lián)支路P上電容Cfl，則yfl = CO1Lfltl頻率為f2時負(fù)載阻抗為4。L型匹配需要串聯(lián)支路S上電感Lf2，并聯(lián)支路P上電容Cf2，則yf2 = ω 2Lf2。電容C4值和電感L4值應(yīng)當(dāng)設(shè)置成滿足如下公式1/j ω ^4+j ω ^4 = 1/jyfll/jo2L4+jco2C4 = l/jyf2其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2則可得到‘ C4的值。如圖11所示，圖中的電感L5和電容C5并聯(lián)，L6和C6并聯(lián)，并且匹配網(wǎng)絡(luò)呈T型。 如果頻率為fl時負(fù)載阻抗為^115 T型匹配需要串聯(lián)支路Sl上電感為Lslfl,串聯(lián)支路S2上電感為Ls2fl和并聯(lián)支路P上電容SCpfl。則yfl l= W1Lslfljyfl 2= W1Ls2flo當(dāng)頻率為f2時負(fù)載阻抗為4。T型匹配需要串聯(lián)支路Sl上電感為Lslf2,串聯(lián)支路S2上電感為Ls2f2和并聯(lián)支路P上電容為Cpf2。則yf2—i = Q2Lslf2，yf2 2 = o2Ls2f2。電容C5值和電感L5值應(yīng)當(dāng)設(shè)置成滿足如下公式1/j ω ^s+j ω ^5 = 1/Jyfl ll/jQ2L5+jo2C5 = l/jyf21電容C6值和電感L6值應(yīng)當(dāng)設(shè)置成滿足如下公式
1/j ω ^e+j ω ^6 = 1/jyfl 21/j ω 2L6+j ω 2C6 = l/jyf2 2其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2則可得到L5, C5和L6, C6的值。如圖12所示，圖中的電感L7和電容C7并聯(lián)，并且匹配網(wǎng)絡(luò)呈π型。如果頻率為 π時負(fù)載阻抗為Li。π型匹配需要串聯(lián)支路S上電感Lfl，并聯(lián)支路Pl上電容Cpl fl和并聯(lián)支路Ρ2上電容Cp2 fl。則yfl= W1Lflo頻率為f2時負(fù)載阻抗為4。π型匹配需要串聯(lián)支路S上電感為Lf2，并聯(lián)支路Pl上電容為Cpl f2和并聯(lián)支路P2上電容為Cp2 f2。則yf2 = 2Lf2。電容C7值和電感L7值應(yīng)當(dāng)設(shè)置成滿足如下公式Ι/j ω ω ^7 = 1/jyfll/jo2L7+jco2C7 = l/jyf2其中，Co1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2則可得到‘ C7的值。此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明還提供一種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互串聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為Ctl，所述電感的電感值為Ltl j Q1VlZjo1C0 = jyljco2L。+l/jco2C。= jy2其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；串聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。所述匹配網(wǎng)絡(luò)可以被構(gòu)建為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。本發(fā)明中，包括本專利所描述的所有實(shí)施例中，所述頻率f 1或f 2可以是任何一種頻率，優(yōu)選地，可以為選擇于下述頻率中的一種2MHZ，13. 56MHZ，27MHz，60MHz，IOOMHz和 120MHz。進(jìn)一步地，前述方法還可以包括連接一可變元件于所述支路和接地端之間，用以滿足該匹配網(wǎng)絡(luò)在不同頻率fl或f2下達(dá)到匹配的要求。該可變元件可以是一可變電容， 也可以是一可變電感，或者是可變電容和可變電感的組合。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明還提供一種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互并聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為c4，所述電感的電感值為L4 頁1/j ω ^+j ω ^4 = 1/jyll/jco2L4+jco2C4 = l/jy2其中，GJ1 = 2 π fl，ω2 = 2 π f2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小， yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；并聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。所述匹配網(wǎng)絡(luò)可以被構(gòu)建為L型或T型或π型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。所述頻率fl或f2可以是任何一種頻率，優(yōu)選地，可以為選擇于下述頻率中的一種2MHZ，13. 56MHZ,27MHz,60MHz,1OOMHz 禾Π 120MHz。進(jìn)一步地，前述方法還可以包括連接一可變元件于所述支路和接地端之間，用以滿足該匹配網(wǎng)絡(luò)在不同頻率fl或f2下達(dá)到匹配的要求。該可變元件可以是一可變電容， 也可以是一可變電感，或者是可變電容和可變電感的組合。最后，應(yīng)當(dāng)理解，此處所述的工藝和技術(shù)并不與任何特定的裝置直接相關(guān)，它可以用任何合適的元件組合來實(shí)現(xiàn)。此外，可以根據(jù)本發(fā)明所教示的內(nèi)容，各種類型的通用器件均可以被應(yīng)用。也可以制造專門的器材來實(shí)現(xiàn)本專利所述的方法步驟，并且具有一定的優(yōu)勢。本發(fā)明是參照具體的實(shí)施方式來描述的，其所有方面都應(yīng)為示意性的解釋而非限定性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會意識到，不同的硬件、軟件和固件的組合都可適用于實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明是參照具體實(shí)施方式
描述的，但其所有方面都應(yīng)為示意性而非限定性的。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解許多不同硬件、軟件、固件的組合都適合用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。并且， 通過本發(fā)明在此所揭露的說明書和實(shí)施，本發(fā)明的其他實(shí)施方式對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。本文描述不同方面和/或元件可以在等離子體處理腔的相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中單一或者以任何結(jié)合的方式使用。說明書和附圖中的說明的特征和實(shí)施方式應(yīng)僅理解為示例性質(zhì)，而本發(fā)明的真正范圍和精神則是由下列權(quán)利要求書中所定義的。
權(quán)利要求
1.一種適用于至少兩個頻率輸入的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于選擇性地給所述兩個頻率中的任一頻率提供射頻功率匹配給一等離子體負(fù)載，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)包括一連接至所述多頻率輸入的輸入端和一連接至所述等離子體負(fù)載的輸出端，在所述輸入端和輸出端之間包括相互串聯(lián)的電容以及電感，并且所述電容和電感構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為Ctl，所述電感的電感值為Ltl，其中，所述電容值Ctl和電感值Ltl滿足如下關(guān)系j ω !Lo+1/j ω ^0 = jyl jco2L0+l/jco2C0 = jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或 η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端與一單一的射頻功率供應(yīng)裝置相連接，在某一特定的時間段內(nèi)所述單一的射頻功率供應(yīng)裝置擇一地輸出其中的一個頻率f 1或f2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述等離子體負(fù)載為一等離子體處理腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述等離子體處理腔包括一上電極和一下電極，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述上電極或所述下電極相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述可變元件為可變電容或可變電感或可變電容和可變電感的組合。
8.一種射頻功率源系統(tǒng)，用于可切換地將至少兩個頻率Π和f2中的一個耦合連接至一等離子體處理腔的電極，所述射頻源功率系統(tǒng)包括一個射頻功率源裝置，用以可選地輸出所述頻率Π和f2中的一個； 一個匹配網(wǎng)絡(luò)，其具有連接至所述射頻功率源裝置的輸入端和連接至所述電極的輸出端，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容值為Ctl的電容以及一個電感值為Ltl的電感，所述電容和電感相互串聯(lián)并構(gòu)成一支路；以及，其中，所述電容值Ctl和電感值Ltl滿足如下關(guān)系 j ω !Lo+1/j ω ^0 = jyl jco2L0+l/jco2C0 = jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻功率源系統(tǒng)，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或 η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻功率源系統(tǒng)，其特征在于，所述電極為所述等離子體處理腔的上電極或下電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻功率源系統(tǒng)，其特征在于，還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。
12.—種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互串聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為Ctl,所述電感的電感值為Ltl j ω !Lo+1/j ω ^0 = jyljco2L0+l/jco2C0 = jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；串聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建為L型或T型或 η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括連接一可變元件于所述支路和接地端之間。
15.一種適用于至少兩個頻率輸入的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于選擇性地給所述兩個頻率中的任一頻率提供射頻功率匹配給一等離子體負(fù)載，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)包括一連接至所述多頻率輸入的輸入端和一連接至所述等離子體負(fù)載的輸出端，在所述輸入端和輸出端之間包括相互并聯(lián)的電容以及電感，并且所述相互并聯(lián)的電容和電感構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為C4，所述電感的電感值為L4,其中，所述電容值C4和電感值L4滿足如下關(guān)系1/j ω !^+j ω jC4 = 1/jyl1/j W2U+Jw2C4 = i/jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或 η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端與一單一的射頻功率供應(yīng)裝置相連接，在某一特定的時間段內(nèi)所述單一的射頻功率供應(yīng)裝置擇一地輸出其中的一個頻率Π或f2。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述等離子體負(fù)載為一等離子體處理腔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述等離子體處理腔包括一上電極和一下電極，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述上電極或所述下電極相連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。
21.一種射頻功率源系統(tǒng)，用于可切換地將至少兩個頻率Π和f2中的一個耦合連接至一等離子體處理腔的電極，所述射頻源功率系統(tǒng)包括一個射頻功率源裝置，用以可選地輸出所述頻率Π和f2中的一個；一個匹配網(wǎng)絡(luò)，其具有連接至所述射頻功率源裝置的輸入端和連接至所述電極的輸出端，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容值為C4的電容以及一個電感值為L4的電感，所述電容和電感相互并聯(lián)，并且所述相互并聯(lián)的電容和電感構(gòu)成一支路；以及，所述電容值C4和電感值L4滿足如下關(guān)系1/j ω !^+j ω jC4 = 1/jyl1/j W2U+Jw2C4 = i/jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的射頻功率源系統(tǒng)，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型或T型或η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的射頻功率源系統(tǒng)，其特征在于，所述電極為所述等離子體處理腔的上電極或下電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，還包括一可變元件連接于所述支路和接地端之間。
25.—種匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于將射頻能量從一個射頻功率源裝置耦合至一等離子體負(fù)載，所述射頻功率源裝置可選擇地提供工作于頻率Π或頻率f2下的功率輸出，所述方法包括如下步驟根據(jù)下列公式選擇所述匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容和電感，所述電容和電感相互并聯(lián)并構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為C4，所述電感的電感值為L4 1/j ω !^+j ω jC4 = 1/jyl1/j W2U+Jw2C4 = i/jy2其中，ωι = 2π 1, ω2 = 2Jif2，所述fl和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，yl為在頻率Π下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗；并聯(lián)所述電容和所述電感以得到所述匹配網(wǎng)絡(luò)，并且將所述匹配網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接于所述射頻功率源裝置和所述等離子體負(fù)載之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建為L型或T型或 η型網(wǎng)絡(luò)，或者上述各項(xiàng)的任意一種組合及變形。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法還包括連接一個可變并聯(lián)電容或一可變并聯(lián)電感至接地端和所述匹配網(wǎng)絡(luò)之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述頻率Π或f2為選擇于下述頻率中的一種2MHZ，13. 56MHZ, 27MHz, 60MHz, 1 OOMHz 禾Π 120MHz。
全文摘要
一種適用于至少兩個頻率輸入的單一匹配網(wǎng)絡(luò)，用于選擇性地給所述兩個頻率中的任一頻率提供射頻功率匹配給一等離子體負(fù)載，所述單一匹配網(wǎng)絡(luò)包括一連接至所述多頻率輸入的輸入端和一連接至所述等離子體負(fù)載的輸出端，在所述輸入端和輸出端之間包括相互串聯(lián)的電容以及電感，并且所述電容和電感構(gòu)成一支路，所述電容的電容值為C0，所述電感的電感值為L0，其中，所述電容值C0和電感值L0滿足如下關(guān)系jω1L0+1/jω1C0＝j(luò)y1jω2L0+1/jω2C0＝j(luò)y2其中，ω1＝2πf1，ω2＝2πf2，所述f1和f2分別為所述兩個頻率的頻率大小，y1為在頻率f1下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗，y2為在頻率f2下達(dá)到匹配狀態(tài)所述支路所需要的阻抗。
文檔編號H05H1/46GK102438389SQ20101029664
公開日2012年5月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者劉磊, 歐陽亮, 錢學(xué)明, 陳金元 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司