专利名称：用于等离子灰化设备的调谐硬件和使用该调谐硬件的方法
技术领域：
本发明总体涉及等离子灰化设备，更具体地，涉及用于等离子灰化设备的调谐硬件和使用该调谐硬件的方法。
背景技术：
射频或微波(“微波”)等离子产生设备广泛地使用于半导体和工业等离子加工。等离子加工支持着许多不同的应用，包括蚀刻基板或工件的材料、将材料沉积在基板上、清洁工件表面和修改基板表面。在等离子放电装置中，气体通过位于微波空腔内的等离子管流动，且在该气体内的等离子被微波能量所激发。该等离子或来自该等离子的余辉(afterglow)典型地被引导至该基板或工件所在的加工室，并且用于将材料从该基板中移除或沉积至该基板上。一个产生微波等离子的机构包括波导器，在该波导器的一个端部上具有磁控管发射器且在该波导器的另一个端部处具有施加器，所述施加器具有穿过波导器的等离子气体管。微波场产生于波导器的该部分中，以使电能耦合耦合至该施加器中的气体以在该施加器中产生等离子。该等离子除了充电种类之外还包括产生高能反应状态的激发气体原子和分子。耦合耦合至该等离子负载的微波功率量可显著地改变，且该微波功率量典型地为诸如室压、气体成分和气流、以及使电场撞在该等离子负载上的机构的等离子条件的函数。在等离子正在加工工件时，这些条件和因此由该等离子进行的微波功率吸收和反射的微波功率可作为时间函数而变化。因此，等离子可以是用于耦合耦合至等离子的微波能量的高度可变负载。必须采取预防措施以抵抗上述条件变化中任何可能引起的由等离子所致的微波能量吸收的变化。否则，微波激发的等离子可能会相对于作为对该基板具有不利影响的时间和空间的函数的大量参数(尤指各类的通量密度)相当不一致且可变。最大化自该供应器至等离子负载的功率传输已知为调谐微波电路，且可通过改变调谐短截线的尺寸和位置或滑动短路器的位置以及其它类似机构来完成。与用于例如也称为灰化的光致抗蚀剂的移除的材料移除所设计的许多等离子放电装置有关的缺点在于，所述等离子放电装置被设计成只与例如氧气、含氟气体或一小组气体混合物的单一气体类型一起使用。目前的等离子源灰化系统典型地通过通常所说的“固定调谐”系统或网络来操作。该系统可在初始化之前或等离子灰化工具启动期间被调节以优化等离子状态，但是一旦完成启动，等离子源会在规定的加工窗口(例如，用于所需的气体成分、流量、压力和类似物)内进行操作，不需要额外的调谐。然而，当使用诸如气体类型、气体成分、室压等的不同加工条件的过程要被执行时，能量耦合硬件必须改变，因而必须使用新设备件，从而对于特定制造过程而言，有时产生无法接受的成本。因此，一旦破坏规定操作窗口，固定调谐网络无法最小化反射功率。如前所述，微波激发的等离子可根据例如气体成分、气体压力和类似条件的等离子条件函数来吸收显著不同的微波能量。具体地，如果为了基板的优化处理需要新的处理气体、气体混合物或气体压力，则该反射功率不再被固定调谐网络所最小化。这可导致等离子产生设备产生显著的稳定控制问题。在这种情况中，需要调谐短截线和/或滑动短路器的额外调谐以降低反射功率，从而使最大功率传输至由气体成分的改变引出的新等离子负载。在典型的固定调谐系统上，该调节可以只通过使用专用于新的气体化学性质和/或压力的不同的等离子灰化工具来完成。当气体成分或压力的改变单纯的只用于多步骤过程中的一个步骤时，这是特别令人震惊的问题。使用不同的等离子灰化工具或停止该过程以调谐现存等离子灰化工具会耗费时间、成本过高且在一些情况中不可行。如共同转让的美国专利第6，057，645号所强调地，与固定调谐系统有关的问题在半导体和工业等离子加工业中已熟知相当长的时间，该专利公开一种可通过大的加工条件范围下不同的填充气体来使用的等离子放电装置。这通过提供可广泛地调谐的装置来完成，使得即使存在不同气体和不同操作状态时也可获得适当的共振微波模式。该发明通过限定具有微波陷波器的纵向延伸的微波空腔的至少一个端部并将微波陷波器的纵向位置设置为可调节来提供动态调谐。根据该专利的进一步方面，微波功率利用延伸至空腔内的天线耦合至空腔，其插入微波空腔的程度可调节以提供进一步的调谐调节，使得所需的共振微波模式的耦合在该操作窗口被放大时可被增强。因此，可以看到调谐硬件已经一体形成到微波等离子灰化设备中，以优化进入等离子负载的微波能量。然而，本领域公知的为“内部调谐”的这类调谐可能成本过高。这类调谐硬件的一个简单实施例为短截线调谐器，这类调谐硬件可被调节以优化微波能量至等离子负载的耦合并能够使等离子放电装置用于大的加工条件范围，该短截线调谐器可被重新定位或尺寸重新形成为限制从等离子负载反射回到该来源的功率量。典型地公知为“外部调谐”的这类调谐机构比内部调谐器明显更简单且较便宜。因此，一件或多件调谐硬件可形成调谐网络，该调谐网络被构造造成将等离子负载的阻抗转换为基本上等于对于微波源输出端口进入该调谐网络的微波源阻抗的阻抗。具体地，调谐短截线可被使用以最小化来自等离子施加器的反射功率，且可调节调谐短截线可使单个等离子灰化设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件并降低用于特定制造过程的成本。根据前述，本领域需要经济型可调节调谐硬件，用于等离子灰化设备来使单个设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件。具体地，等离子灰化系统可配备可调节调谐短截线以选择性地降低来自加工室的反射功率，并使单个等离子灰化设备内能够使用各种气体化学性质、混合物、压力和类似条件而降低特定制造过程的成本。
发明内容
在此公开构造成最小化使用两个或更多个等离子负载的等离子灰化设备中的反射功率的方法和设备，所述两个或更多个等离子负载彼此不同，例如，通过气体成分的变化。在一个实施例中，一种能够被调谐以在多个不同操作条件下进行操作的连续可变微波电路包括可调节调谐元件，所述可调节调谐元件具有被构造成伸入该波导器内的芯体；致动器，所述致动器与该可调节调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化反射微波功率；和控制器，所述控制器与致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动该致动器。
在另一个实施例中，一种用于从基板剥除光致抗蚀剂、聚合物和/或残留物的可调谐等离子灰化设备包括等离子产生部件，所述等离子产生部件用于产生等离子且包括微波功率来源；连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个不同操作条件下与微波功率来源进行可操作通信进行操作，其中电路包括波导器，所述波导器与被构造成传送通过所述波导器的微波能量的微波功率来源进行可操作通信；可调节调谐元件，所述可调节调谐元件与该波导器进行可操作通信，其中可调节调谐元件包括被构造成伸入该波导器内的芯体；致动器，所述致动器与该调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化该等离子灰化器中的反射微波功率；加工室，所述加工室与波导器流体连通以容纳该基板并传送微波功率至该基板；和控制器，所述控制器与该致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动该致动器。一种等离子灰化方法包括以下步骤在波导器内产生微波能量；利用该微波能量由第一气体成分形成第一等离子；通过可调节地以第一插入长度将调谐短截线芯体插入至该波导器内最小化来自该第一等离子的反射功率；利用该微波能量由第二气体成分形成第二等离子；和当该第二等离子形成时，同时将该可调节调谐短截线芯体从该第一插入长度移动至第二插入长度以选择性地改变调谐短截线芯体插入至该波导器内的长度而最小化来自该第二等离子的反射功率。本发明实施例的这些和其它特征和优势由下列结合附图所进行的本发明详细说明中会更加完整了解。注意，权利要求的范围由其中的陈述所限定，不是由本说明书所提的特定特征和优点的具体讨论所限定。
以下对本发明实施例的详细说明在结合以下附图示例性来阅读时取得最佳了解，在附图中图1示意性地显示等离子灰化设备的实施例；图2示意性地显示图1的等离子灰化设备的另一个视图；图3示意性地显示连续可变微波电路的示例性实施例，其中可调节调谐短截线包括微波陷波器；图4示意性地显示连续可变微波电路的示例性实施例，其中可调节调谐短截线包括铜轴承；图5示意性地显示包括垂直定位系统的连续可变微波电路的示例性实施例；以及图6示意性地显示图5的包括垂直定位系统的连续可变微波电路的另一个视图。本领域的技术人员会理解到附图中的元件基于简洁清晰而显示，并不需要按比例绘制。
具体实施例方式在此所公开的为构造用于使单个等离子灰化设备中能够使用至少两个不同的等离子负载(例如，会期待用于不同的气体成分)构造的调谐硬件。具体地，在此所公开的为能够被调谐以在多个不同操作条件下进行操作的连续可变微波电路。连续可变微波电路包括波导器，所述波导器包括具有被构造成伸入波导器内的芯体的可调节调谐短截线；致动器，所述致动器与该调谐短截线进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变伸入该波导器内的芯体的长度，用以最小化该等离子灰化装置中的反射微波功率；和控制器，所述控制器与该致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动该致动器。选择性地改变该可调节调谐短截线芯体进入该波导器(水平运动)内的突出长度，同时具有在给定的波导器长度(垂直运动)上连续改变该调谐短截线芯体位置的能力对于最小化各种不同操作条件(例如，气体成分)的反射功率是有效的。因此，该连续可变微波电路消除对于多个单独的等离子灰化工具运行不同操作条件的需求。它也消除对于在只有单个等离子灰化工具可用但加工却需要诸如多种气体化学性质的多个操作条件时，须半途停止加工以调节调谐硬件的需求。换句话说，在此所公开的连续可变微波电路允许在单个等离子灰化设备中使用多个操作条件，从而节省时间、资产成本、操作成本并提高系统效率。为了便于讨论和说明，在此所公开的连续可变微波电路参考其在双化学等离子灰化加工中使用。换言之，所述连续可变微波电路会被使用于以两种不同等离子负载来操作的单个等离子灰化工具中，例如，可期待在该灰化加工期间利用两种不同气体成分来操作。然而，要了解到该连续可变微波电路可被运用于采用多个操作条件的任何等离子灰化设备中。该多个操作条件可包括不同的总气流、分离的气体成分、不同气体压力、不同微波功率输入及其组合以及类似操作条件，但不限于此。例如，一些目前的等离子灰化加工在该等离子灰化加工中使用标准气体成分和非标准气体成分。在标准气体成分可包括但不限于含氧、含氮、含氢、含氟和含此类成分的气体时，等离子灰化中正在使用的新气体成分为一氧化二氮(N2O)。该非标准气体成分可被使用以取代或与该等离子灰化加工的一个或多个步骤中的标准气体化学性质协作。因此，在一个实施例中，该连续可变微波电路被设置在等离子灰化工具内，所述等离子灰化工具在单独的加工步骤中利用由标准气体成分和队0气体所构成的加工配方。然而，为了反复操作，要了解到在此所述的连续可变微波电路可被构造成自动调节至多个位置(即，大于两个)，以最小化来自可以在单个等离子灰化工具的灰化加工中使用的多个操作条件的反射功率。该连续可变微波电路可被设置于包括等离子源和加工室的等离子灰化设备(即，等离子灰化器)中。如上所简述地，本发明不表示限制至任何特定的等离子灰化设备。特别适用于实现本发明的等离子灰化设备为下游等离子灰化器，例如，在市场上可由位于马萨诸塞州的佛利市的Axcelis Technologies, Inc.购得的商品名称为AxcelisRapidStrip 320 或htegraRS 的那些微波等离子灰化器。可根据本发明加以利用的等离子产生和放电设备的其它实例包括采用射频(RF)能量来产生等离子的灰化工具。现在参考图1和图2，显示了总体由10标示的示例性等离子灰化设备。该等离子灰化设备10总体包括微波等离子产生部件12和加工室14。该等离子产生部件具有通过该等离子产生部件的等离子管。在操作期间将微波能量供应给该等离子管。微波陷波器38和40设置在该微波等离子产生部件12的端部处以防止微波传输。气体入口 70与由端盖内的0形环支撑在该端部处的等离子管流体连通。该等离子管的另一个端部通过该微波陷波器40并具有用于射出等离子余辉/气体至该加工室14中的开口。可选地，形成该开口的导管与适合用以产生该等离子管和该加工室14之间的压力差的窄孔相配合，其中等离子管中的压力较大。在操作期间，该等离子管内的压力优选地为大约1托至大约大气压力(约760托)。相对地，操作期间在该加工室14内的压力为大约100毫托至大约大气压力(760托)。该等离子管的开口与该加工室14的内部区域流体连通。由于等离子从(与要处理的基板的尺寸相比)相对窄的孔口排放至该加工室14的内部，因此用于促使等离子均勻曝露于该基板上的气体分分布系统(未显示)设置在该加工室14内。该气体分布系统设置在该基板和该等离子管的开口的中间。由例如磁控管所提供的微波功率通过具有基本上垂直的结构的波导器120供给。该波导器120的长度可改变。该波导器120连接到该微波等离子产生部件12，该等离子管延伸通过所述微波等离子产生部件；因此，等离子可在流动通过该等离子管的气体混合物中被激发。该波导器120是该连续可变微波电路100的部件。该连续可变微波电路100还包括设置在该波导器120内的可调节调谐短截线。该等离子灰化设备10可以还包括设置于该波导部分的端部处的额外的调谐硬件，例如，滑动短路器。对额外调谐硬件的需求可轻易地由本领域的技术人员所决定，并部分地依赖于诸如气体成分、混合物、压力、流量、输入功率和类似条件的所需加工条件。现在参考图3和图4，示意性地显示该连续可变微波电路的示例性实施例。在图3中，该连续可变微波电路50显示与微波波导器120进行可操作通信的可调节调谐短截线100。该可调节调谐元件100包括芯体，也称为短截线102，所述短截线被构造成以基于一个或多个不同操作条件的可变选定距离(即，长度)伸入波导器120内。该芯体102可调节至多个位置，从而选择性地将复电抗放入该波导器120中。该芯体由诸如铜或铝的导电材料所构成。在一个实施例中，该芯体102具有圆柱形形状。该连续可变微波电路50还包括与该可调节调谐元件100进行可操作通信的致动器104。以双化学设备为例，该致动器104被构造成将该芯体102从第一位置移动至第二位置，其中从第一位置至第二位置的位置变化对应于为了最小化该不连续操作条件的变化造成的等离子灰化器内产生的反射功率所需的调节。从第一位置变化到第二位置会改变该芯体102延伸至该波导器120内部的深度。在一个实施例中，该致动器104是气动式操作，其中加压气体使该芯体102移动。在另一个实施例中，该致动器104可为电气式操作。在任一种致动器类型中，控制器106都可以与该致动器进行电气通信并可被构造成根据一个或多个预定的操作条件来启动/停止该致动器104。例如，在等离子灰化设备从第一气体成分切换至第二气体成分时，该控制器106可启动该致动器104以将该芯体102从第一位置移动到第二位置。当然，相对位置基于该设备内所使用的不同气体成分而预先确定并被构造用于最小化该设备中的反射功率。微波陷波器108围绕该芯体102并被构造用于防止微波能量从波导器120中泄漏。该微波陷波器108与该可调节调谐元件100的芯体102可操作通信并使该芯体102与该波导器120电绝缘。微波陷波器对于本领域的技术人员是公知的，且适用于防止从该可调节调谐元件100进行微波传输的任何陷波器都可被使用。在该连续可变微波电路的另一个示例性实施例中，微波陷波器未被使用，且该可调节调谐元件200的芯体202与该波导器220紧密地电接触。图4示意性地显示与该波导器220紧密地进行电气通信和可操作通信的可调节调谐元件200的实施例。该可调节调谐元件200包括该芯体202，也公知为短截线，所述芯体被构造成选择性地撞击至该波导器220内。像前面实施例一样，该芯体202可调节至多个位置以选择性地将复电抗放入该波导器220中。同样地，该可调节调谐元件200还包括与该芯体202进行可操作通信的致动器204，其中该致动器104被构造用于使该芯体202移动到最小化该等离子灰化器中的反射微波功率的位置。当然，因为发生于该设备内的多个不同操作条件的变化，该芯体202的移动是必需的。然而，不同于图3的实施例所示的利用微波陷波器来隔离芯体202与该波导器220的微波能量，该可调节调谐元件200利用金属或金属合金轴承208将该芯体202和波导器220之间的任何微波泄漏接地。再者，轴承208允许该芯体与该波导器紧密地进行电接触而不需要微波陷波器。在一个示例性实施例中，轴承208和该芯体202为铍铜。在另一个实施例中，轴承208是能够将来自该可调节调谐元件200的任何微波泄漏接地的不同金属或金属合金。在操作上，在等离子源上收集数据(即，气体成分、压力等等)，以确定用于每个等离子负载的可调节调谐元件和另外可选的调谐硬件(例如，滑动短路器)的最佳位置和插入长度。一旦建立完成，该滑动短路器位置和该可调节调谐元件的位置可被锁定至适当位置。如在此所使用地，该调谐短截线的“位置”是表示短截线沿着该波导器的纵向轴线的位置。该芯体的插入长度(即，沿着水平轴线)是该等离子灰化加工正在进行时所使用的调谐短截线的可调节特征。该芯体的插入长度或延伸至该波导器内的长度是针对该加工中所使用的每个不同气体成分来设定，且该控制器和致动器被构造成根据诸如等离子灰化设备中的气体成分的不同操作条件的变化来改变进入(或外露于)该波导器的芯体的插入长度。例如，在使用两种不同气体成分或气体混合物的加工中，该致动器被构造用于将该调谐短截线的芯体从第一位置移动到第二位置，所述第一位置的插入长度已经对于该第一气体成分/混合物确定，所述第二位置的插入长度已经对于该第二气体成分/混合物确定。如前所述，该可调节调谐元件的插入长度和位置被构造成通过使等离子的阻抗匹配该微波能量的阻抗来最小化反射功率。再者，要了解到在此所述的连续可变微波电路可被使用于使用两种或更多种气体成分来产生不同等离子负载阻抗的任何微波受激等离子灰化设备中，因而需要调节该调谐硬件。示例性气体成分和混合物可包括含氮气体、含氟气体、还原气体、氧化气体、惰性气体和类似气体，但不限于此。示例性含氮情况包括但不限于N2、N2O, NO、N203、NH3> NF3> N2F4,C2N2、HCN、N0C1、C1CN、(CH3) 2NH、(CH3)NH2, (CH3) 3N、C2H5NH2、其混合物和类似气体。示例性含氟气体包括在受到该等离子激发时产生氟反应物质的那些气态化合物。在一个实施例中，该气态氟化合物在等离子形成状态下是气体并选自由具有通式CxHyFz的化合物所构成的组，其中χ是从0到4的整数，y是从0到9的整数，ζ是从1到9的整数，且附带条件为当χ = 0时，则y和ζ两者都等于1，而当7为0时，则乂为1至4且2为1至9 ；或其组合。可选地，该含氟气体为F2、SF6和其混合物，如果需要所述混合物可包括上面通式CxHyFz所限定的含氟气体。当曝露于等离子时，含氟气体可占有任意百分比的等离子气体混合物总体积以最大化选择。在一个实施例中，当曝露于等离子时，含氟化合物可构成100%的等离子气体混合物总体积，没有其它气体存在于该混合物中。在另一个实施例中，当曝露于等离子时，含氟化合物小于等离子气体混合物的总体积的大约5%。
示例性还原气体包括诸如H2、CH4, NH3、CxHy的含氢气体和其组合，但不限于此，其中X是从1到3的整数且y是从1到6的整数。所使用的含氢化合物为产生充分的原子氢物质以增加蚀刻期间所形成的聚合物的移除选择性并蚀刻残留物的化合物。特别优选的含氢化合物是以气态形式存在且放出氢以在等离子形成状态下形成诸如自由基或氢离子的原子氢物质的化合物。烃基含氢化合物气体可部分由诸如溴、氯或氟的卤素取代或由氧、氮、羟基和胺基所取代。氢气(H2)优选地为气体混合物形式。在一个实施例中，氢气混合物为包含氢气和惰性气体的气体。惰性气体的实例包括氩、氮、氖、氦和类似气体。特定示例性氢气混合物为通常所说的合成气体，例如，主要由3%至5%氢气和其余者为氮气所构成的氮合成气体。示例性氧化气体包括02、O3> CO、CO2, H2O和类似物，但不限于此。当使用氧化气体时，大致优选的是在曝露于该基板前先将任何0+和0-物质从等离子中移除。已发现基板氧化的因果因子(causal factor)为基板与(f、0+和0_物质的反应。此外，这些物质的扩散可由表面氧化物中所存在或感应的电场来增强。因此，用于最小化氧化物生长的策略应强调两个问题，即和0-的形成，并降低或消除电场和氧化物带电。移除可通过在等离子加工期间增加反应室内的压力、添加物的添加、包含氮和氧成分的气体(例如，一氧化氮)的添加、和例如原子和离子滤材的滤材的使用来实现。用于添加至该气体混合物的示例性惰性气体包括氦、氩、氮、氪、氙、氖和类似物，但不限于此。在特定实施例中，该连续可变微波电路50和等离子灰化设备10使用具有标准气体化学性质的一种或多种气体成分和由队0所构成的至少一种额外气体成分。标准气体成分中的一种或多种可满足该可调节调谐元件的单一垂直位置和插入长度。然而，已经确定N2O需要至少一个额外的可调节调谐元件位置和突出/插入芯体长度。如在此所使用地，“标准”气体化学性质被公开于上且典型地包括由氧和氮合成气体、CF4、氨和氦合成气体和类似物的各种混合物所构成的成分。例如，这些气体通常只需要一个位置和尺寸的可调节调谐元件以优化微波耦合而与其混合物无关。然而，当需要使用非标准气体成分时，即，以上未提及的那些化学性质，例如队0，该等离子负载充分不同，以利用伸入该波导器的标准调谐短截线位置和长度来产生高反射功率。例如，发明人已发现对于标准气体成分所调谐的调谐短截线和可变短路器位置使N2O在等离子系统中流动产生不可接受的高反射功率。因此，当该灰化加工要求将队0气体取代或结合标准气体成分来使用时，该连续可变微波电路是必需的。相较于标准气体成分所需要的调谐短截线芯体插入波导器内的插入长度，N2O气体需要较短的调谐短截线芯体插入波导器内的插入长度。因此，该连续可变微波电路可被构造成当该等离子灰化过程从标准气体成分转变成队0气体成分时，致动该可调节调谐元件内的芯体从第一位置缩回至较短插入长度的第二位置，用以通过最小化反射功率继续最佳的功率传输。在一个实施例中，气动式致动器可被使用以获得该调谐短截线的第二位置。在操作中，当队0正被处理时，用于触发N2O质量流控制器的压缩干燥空气(CDA)可触发该双位置调谐短截线的致动器以使该芯体缩回。在所有其它过程期间(即，所有其它标准化学性质使用期间)，来自该气体混合物的CDA会触发该致动器以使该芯体在该波导器内进一步延伸到预定位置。
如所述，该连续可变微波电路可以用在传统的等离子灰化系统中。此外，针对现存波导器来翻新改进该连续可变微波电路的可调节调谐元件、致动器和控制器且不用明显的修改。本发明不意指被限制至用于等离子灰化的任何特定硬件。用于该连续可变微波电路的设定和优化取决于所选的特定等离子施加器和灰化器，且。在示例性实施例中，该连续可变微波电路也可被构造成同时具有上述插入长度调节性与垂直位置调节性。将该短截线垂直定位于该波导器内的需求可随工具而变，且可选择性地改变垂直位置(即，沿着波导器的长度)，用以例如最大化功率传输。图5和图6示意性地显示包括垂直定位系统310的连续可变微波电路300。该垂直定位系统310包括用于沿着该微波波导器320的长度来选择性地改变该可调节调谐元件350的位置以进一步提供在多个操作条件下进行操作的能力的装置。该垂直定位系统310提供额外自由度给该连续可变微波电路，从而进一步增加其中设置该电路的等离子灰化器的加工灵活性。用于选择性地改变该可调节调谐元件350位置的装置可包括能够将该可调节调谐元件350沿着该波导器320的长度以垂直位置上下移动的任何机构。例如，在一个实施例中，该垂直定位系统可包括设置于该波导器320上并与该可调节调谐元件350进行可操作通信的测微计312。在另一个实施例中，该垂直定位系统310可以还包括与该可调节调谐元件进行可操作通信和更具体地是与该测微计312进行可操作通信的垂直致动器，其中致动器可操作以沿着该微波波导器320的长度选择性地定位该可调节调谐元件，用以最小化反射微波功率。该垂直定位系统310也可包括与该垂直致动器进行可操作通信的控制器，其中控制器被构造用于根据多个操作条件的变化来选择性地启动该垂直致动器。包括该可调节调谐元件和该垂直定位系统的连续可变微波电路提供垂直方向和水平(即，插入长度)方向的连续调节，从而使等离子灰化器较目前调谐硬件可提供的灰化器适用于更多加工条件。该连续可变微波电路可被使用于任何等离子中型灰化过程中，以通过最小化的基板损失来有效地灰化，即，移除来自半导体基板的光致抗蚀剂、离子植入光致抗蚀剂、聚合物和/或后蚀刻残留物。此外，类似的调谐硬件可被使用于基板上的基于等离子的沉积。有利地，该连续可变微波电路允许等离子灰化设备在一个连续过程中使用各种气体成分和混合物。此外，该连续可变微波电路防止了对于为了发生于该过程中的一个或多个步骤中的气体成分变化所特别设计的额外等离子灰化工具的需求。在此所使用的术语只是基于描述特定实施例的目的，并不是要限制本发明。如同在此所使用地，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”和“该”还包括复数形式。使用术语“第一”、“第二”和类似术语不暗示任何特定顺序，而是用于识别单个元件。要进一步了解到，术语“包括”和/或“包含”使用于本说明书时表示所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不是要排除一个或多个其它的特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。除非另有限定，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有对于本发明实施例所属的领域的技术人员所共同了解的相同的含义。要进一步了解到，例如常用字典中所限定的那些用语应解译为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，且除非在此明确地限定，否则不要以理想化或过度刻板思想来理解。虽然本发明实施例已参考示例性实施例进行说明，但是本领域的技术人员要了解到在不偏离本发明的实施例的范围的情况下可以做出各种改变以及等效物可以替代所述元件。此外，许多修改可被进行以使特定情况或材料适用于本发明实施例的教示而不偏离其主要范围。因此，不想限制本发明实施例到为了实现本发明所想到的最佳模式所公开的特定实施例，而是要本发明实施例包括落于所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，第一、第二等用语的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用第一、第二等用语来区别各个元件。更进一步地，一、一个等用语的使用不表示数量限制，而是表示参考项目中至少一个的存在。
权利要求
1.一种连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个不同的操作条件下进行操作，所述连续可变微波电路包括波导器，所述波导器包括具有被构造成伸入所述波导器内的芯体的可调节调谐元件；致动器，所述致动器与所述可调节调谐元件进行可操作通信，其中所述致动器能够操作以选择性地改变所述芯体伸入所述波导器内的长度，以最小化反射微波功率；和控制器，所述控制器与所述致动器进行可操作通信，其中所述控制器被构造成根据多个不同的操作条件的变化来选择性地启动所述致动器。
2.根据权利要求1所述的微波电路，其中，所述可调节调谐元件还包括微波陷波器，所述微波陷波器用于使所述芯体与所述波导器电绝缘以防止微波能量从所述波导器中泄漏。
3.根据权利要求1所述的微波电路，其中，所述可调节调谐元件的所述芯体与所述波导器紧密地电通信，并且所述可调节调谐元件还包括与所述芯体进行可操作通信的多个轴承，其中所述多个轴承被构造成将所述芯体和所述波导器之间泄漏的微波能量接地。
4.根据权利要求3所述的微波电路，其中，所述多个轴承包括铍铜。
5.根据权利要求1所述的微波电路，其中，所述致动器为气动式或电气式。
6.根据权利要求1所述的微波电路，其中，所述多个操作条件包括分离的气体成分、不同的气体压力、不同的微波功率输入或者包括上述条件中的至少一个的组合。
7.根据权利要求6所述的微波电路，其中，所述分离的气体成分包括含氮气体、含氟气体、还原气体、氧化气体、惰性气体或包括上述气体中的至少一种的组合。
8.根据权利要求1所述的微波电路，还包括垂直定位系统，所述垂直定位系统用于沿着所述波导器的长度选择性地改变所述可调节调谐元件的位置，以进一步提供在所述多个操作条件下进行操作的能力。
9.根据权利要求8所述的微波电路，其中，所述垂直定位系统包括垂直致动器，所述垂直致动器与所述可调节调谐元件进行可操作通信，其中所述致动器能够操作以沿着所述微波波导器的长度选择性地定位所述可调节调谐元件，以最小化反射微波功率；和控制器，所述控制器与所述垂直致动器进行可操作通信，其中所述控制器被构造成根据所述多个操作条件的变化来选择性地启动所述垂直致动器。
10.一种用于从基板剥除光致抗蚀剂、聚合物和/或残留物的可调谐等离子灰化设备，包括等离子产生部件，所述等离子产生部件用于产生等离子体且包括微波功率来源；连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个操作条件下与所述微波功率来源可操作通信来进行操作，其中所述连续可变微波电路包括波导器，所述波导器与所述微波功率来源进行可操作通信并被构造成发送通过所述波导器的微波能量；可调节调谐元件，所述可调节调谐元件与所述波导器进行可操作通信，其中所述可调节调谐元件包括被构造成伸入所述波导器内的芯体；致动器，所述致动器与所述调谐元件进行可操作通信，其中所述致动器能够操作以选择性地改变所述芯体伸入所述波导器内的长度，以最小化所述等离子灰化设备中的反射微波功率；和控制器，所述控制器与所述致动器进行可操作通信，其中所述控制器被构造成根据所述多个操作条件的变化来选择性地启动所述致动器；和加工室，所述加工室与所述波导器流体连通以容纳所述基板并将微波功率传送至所述基板。
11.根据权利要求10所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述可调节调谐元件还包括微波陷波器，所述微波陷波器用于使所述芯体与所述波导器电绝缘以防止微波能量从所述波导器中泄漏。
12.根据权利要求10所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述可调节调谐元件的所述芯体与所述波导器紧密地电通信，并且还包括与所述芯体进行可操作通信的多个轴承，其中所述多个轴承被构造成将所述芯体和所述波导器之间泄漏的微波能量接地。
13.根据权利要求12所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述多个轴承和所述芯体中选定的一个或两个包括铍铜。
14.根据权利要求10所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述致动器为气动式或电气式。
15.根据权利要求10所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述多个操作条件包括不同的总气流、分离的气体成分、不同的气体压力、不同的微波功率输入、或者包括上述条件中的至少一个的组合。
16.根据权利要求15所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述分离的气体成分包括含氮气体、含氟气体、还原气体、氧化气体、惰性气体或包括上述气体中的至少一种的组合。
17.根据权利要求10所述的可调谐等离子灰化设备，还包括垂直定位系统，所述垂直定位系统用于沿着所述微波波导器的长度选择性地改变所述可调节调谐元件的位置，以进一步提供在所述多个操作条件下进行操作的能力。
18.根据权利要求17所述的可调谐等离子灰化设备，其中，所述垂直定位系统包括垂直致动器，所述垂直致动器与所述可调节调谐元件进行可操作通信，其中所述致动器能够操作以沿着所述微波波导器的长度选择性地定位所述可调节调谐元件以最小化反射微波功率；和控制器，所述控制器与所述垂直致动器进行可操作通信，其中所述控制器被构造成根据所述多个操作条件的变化来选择性地启动所述垂直致动器。
19.一种等离子灰化方法，包括以下步骤在波导器内产生微波能量；利用所述微波能量由第一气体成分形成第一等离子；通过可调节地以第一插入长度将调谐短截线芯体插入所述波导器中最小化来自所述第一等离子的反射功率；利用所述微波能量由第二气体成分形成第二等离子；和当所述第二等离子形成时，同时将所述可调节调谐短截线芯体从所述第一插入长度移动至第二插入长度来选择性地改变所述调谐短截线芯体插入所述波导器的长度以最小化来自所述第二等离子的反射功率。
20.根据权利要求19所述的等离子灰化方法，还包括以下步骤启动致动器，所述致动器被构造成将所述调谐短截线芯体从所述第一插入长度移动至所述第二插入长度。
21.根据权利要求19所述的等离子灰化方法，还包括以下步骤感测多个操作条件中的至少一个的变化并响应至少一个操作条件的变化自动启动所述致动器。
22.根据权利要求19所述的等离子灰化方法，还包括以下步骤沿着所述波导器的长度来选择性地改变所述调谐短截线芯体的位置。
全文摘要
本发明公开了一种连续可变微波电路，所述连续可变微波电路能够被调谐以在多个不同操作条件下进行操作，所述连续可变微波电路包括波导器，所述波导器包括具有被构造成伸入该波导器内的芯体的可调节调谐元件；致动器，所述致动器与可调节调谐元件进行可操作通信，其中致动器可操作以选择性地改变芯体伸入该波导器内的长度，以最小化等离子灰化装置中的反射微波功率；和控制器，所述控制器与致动器进行可操作通信，其中控制器被构造成根据多个不同操作条件的变化来选择性地启动致动器。
文档编号H01J37/32GK102598202SQ201080051372
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年11月18日
发明者罗伯特·库亚尔, 阿西木·斯里瓦斯塔瓦 申请人:艾克塞利斯科技公司