射頻匹配器和上電極11及下電極10電連接。第一射頻功率供應(yīng)單元和第二射頻功率供應(yīng)單元的其中一個為等離子體射頻功率源(source RF)，另一個為偏置射頻功率源(bias RF)。
[0033]如圖1所示，在本實施例中第二射頻功率供應(yīng)單元包括第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3，第二射頻功率源RF2通過射頻匹配器與下電極10電連接，第三射頻功率源RF3通過射頻匹配器與上電極11電連接。在本實施例中，第三射頻功率源RF3為獨立的射頻功率源。當然，在其他實施例中，第三射頻功率源RF3也可以不是獨立的射頻功率源，此時第二射頻功率供應(yīng)單元可包括第二射頻功率源RF2及功率分配器，功率源RF2通過功率分配器分配施加到上電極11的射頻功率源RF3。
[0034]在本發(fā)明中，第二射頻功率供應(yīng)單元是以脈沖的方式輸出射頻功率，并且其輸出至上電極11的第二射頻功率P2與輸出至下電極10的第三射頻功率P3為反相的脈沖信號。這里，“反相的脈沖信號”的含義為兩個射頻功率的脈沖信號周期相同，占空比之和為100%。
[0035]如圖1所示，在本實施例中，等離子體處理裝置是通過脈沖信號控制單元12產(chǎn)生的脈沖的高低電平來控制第二射頻功率供應(yīng)單元射頻功率的輸出。具體來說，脈沖信號控制單元12與第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3電連接，分別提供脈沖信號來對第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3的開啟時間和關(guān)閉時間進行控制，當脈沖為高電平時相應(yīng)的射頻功率源輸出射頻功率，低電平時停止輸出射頻功率，從而使得第二射頻功率P2與第三射頻功率P3為反相的脈沖信號。在本發(fā)明的其他實施例中，也可不設(shè)脈沖信號控制單元12，而是通過一個射頻功率源對其他功率源的輸出功率進行控制。例如第二射頻功率源RF2可包括第二射頻功率產(chǎn)生器和與第二射頻功率產(chǎn)生器相連的第二射頻信號發(fā)生器，第三射頻功率源RF3包括與第二射頻信號發(fā)生器相連的第三射頻功率產(chǎn)生器，第二射頻信號發(fā)生器對第二射頻功率產(chǎn)生器提供脈沖信號，并對第三射頻功率產(chǎn)生器提供反相的脈沖信號(如通過反相器)，使得第二射頻功率產(chǎn)生器和第三射頻功率產(chǎn)生器產(chǎn)生的第二射頻功率P2與第三射頻功率P3為反相的脈沖信號。
[0036]第一射頻功率供應(yīng)單元包括第一射頻功率源RF1，其可以是以脈沖的方式輸出射頻功率，也可以是以連續(xù)方式輸出射頻功率。當?shù)谝簧漕l功率源RFl以脈沖的方式輸出第一射頻功率Pl時，也可以通過脈沖信號控制單元12或第二射頻信號發(fā)生器來控制其射頻信功率產(chǎn)生器的輸出。
[0037]如前所述，本發(fā)明的第一射頻功率供應(yīng)單元和第二射頻功率供應(yīng)單元的其中一個為等離子體射頻功率源(source RF)，另一個為偏置射頻功率源(bias RF)，以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的等離子體處理裝置在第一射頻功率供應(yīng)單元為等離子體射頻功率源(source RF)時以及第一射頻功率供應(yīng)單元為偏置射頻功率源(bias RF)的情況進行詳細說明。
[0038]第一實施例
[0039]請參考圖2a和圖2b，本實施例中第一射頻功率供應(yīng)單元為等離子體射頻功率源(source RF)、第二射頻功率供應(yīng)單元為偏置射頻功率源(bias RF)。
[0040]如圖所示，第一射頻功率源RFl與下電極10電連接，用以在上下電極之間形成射頻電場，被該射頻電場加速的電子與腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體的分子發(fā)生電尚沖撞，對反應(yīng)氣體電離以生成等離子體。
[0041]第二射頻功率源RF2與下電極10電連接，第三射頻功率源RF3與上電極11電連接。脈沖控制單元12與第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3電連接，控制功率源所產(chǎn)生的第二射頻功率P2和第三射頻功率P3為同步反相脈沖信號。這里所說的“同步反相脈沖信號”的含義為，兩個脈沖信號的相位、頻率均相同，占空比之和為100%，簡單來說，即射頻功率P2為高電平時，射頻功率P3為低電平，反之亦然。其中，第二、第三射頻功率的脈沖頻率可為10-100000赫茲，信號占空比范圍為10%?90%。
[0042]如圖2a所示，當?shù)诙漕l功率P2為高電平時，第三射頻功率P3為低電平，此時第二射頻功率P2在待處理基板附近施加負的偏置電壓，負的偏置電壓在基板附近產(chǎn)生等離子體鞘層(Plasma sheath)，造成體等離子體位置更接近上電極11。此外，負的偏置電壓使正離子向下電極加速進入到待處理基板，從而進行正離子刻蝕。在正離子刻蝕過程中，部分正離子滯留在刻蝕圖形的底部。
[0043]請參考圖2b，當?shù)诙漕l功率P2為低電平，第三射頻功率P3為高電平時，第三射頻功率P3在上電極11附近施加負的偏置電壓，負的偏置電壓在上電極附近產(chǎn)生等離子體鞘層，迫使等離子體位置更接近下電極。負的偏置電壓施加在上電極11上，使正離子在等離子體鞘層中被加速而沖撞上電極11，正離子沖撞能量增加，產(chǎn)生的二次電子也增多。然后，二次電子在等離子體鞘層中向下電極加速，進入刻蝕圖形的底部。此外由于等離子體位置更接近下電極，等離子體的失活電子附著于中性的分子和原子或原子團等所生成的負離子進入刻蝕圖形的底部的速度也有所增加。如此，二次電子和負離子與底部的正離子中和。
[0044]由以上可知，通過將第二射頻功率P2和第三射頻功率P3為同步反相脈沖信號，當?shù)诙漕l功率P2為高電平時，進行正離子刻蝕，當?shù)谌漕l功率P3為高電平時，進行刻蝕圖形底部的電中和，可改善刻蝕圖形的扭曲變形。
[0045]第二實施例
[0046]本實施例中第一射頻功率供應(yīng)單元為等離子體射頻功率源(source RF)、第二射頻功率供應(yīng)單元為偏置射頻功率源(bias RF)。
[0047]如圖3所示，第一射頻功率源RFl與下電極10電連接，用以在上下電極之間形成射頻電場，被該射頻電場加速的電子與腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體的分子發(fā)生電尚沖撞，對反應(yīng)氣體電離以生成等離子體。
[0048]第二射頻功率源RF2與下電極10電連接，第三射頻功率源RF3與上電極11電連接。脈沖控制單元12與第一射頻功率源RF1、第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3電連接。如圖4所示，脈沖控制單元控制第二、第三功率源所產(chǎn)生的第二射頻功率P2和第三射頻功率P3為同步反相脈沖信號；同時控制第一射頻功率源RFl也是以脈沖的方式輸出射頻功率P1，并且射頻功率Pl與第二射頻功率P2為同步脈沖信號。這里所說的“同步脈沖信號”指的是相位，脈沖周期和脈沖占空比完全一致的脈沖信號。其中，第二、第三和第一射頻功率的脈沖頻率可為10-100000赫茲，信號占空比范圍為10%?90%。將射頻功率Pl與第二射頻功率P2控制為同步脈沖信號，則第三射頻功率P3和第一射頻功率Pl也為反相脈沖。具體來說，若第三射頻功率P3和第一射頻功率Pl在較長時間內(nèi)同時為高電平，那么第一射頻功率Pl可能會在下電極上產(chǎn)生自偏置電壓，該自偏置電壓形成靠近基板W的等離子體鞘層。被靠近上電極的等離子體鞘層加速向下電極的二次電子在該靠近基板W的等離子體鞘層內(nèi)，在相反方向的電場中被減速，會失去一部分電子能量。因此，通過將第一射頻功率Pl設(shè)為與第二射頻功率P2完全一致的脈沖信號，使第三射頻功率P3和第一射頻功率Pl也為反相脈沖，由此能夠避免施加第三射頻功率P3的同時，第一射頻功率Pl產(chǎn)生自偏置電壓，從而確保二次電子以高能被打入基板表面。
[0049]第三實施例
[0050]本實施例中第一射頻功率供應(yīng)單元為偏置射頻功率源(bias RF)、第二射頻功率供應(yīng)單元為等離子體射頻功率源(source RF)。
[0051]等離子體處理裝置的構(gòu)成與圖1類似，第一射頻功率源RFl與下電極10電連接，用以提供偏置電壓。第二射頻功率源RF2與下電極10電連接，用于在上下電極之間形成射頻電場，從而對反應(yīng)氣體電離以生成等離子體。第三射頻功率源RF3與上電極電連接，同樣是用于等離子體的產(chǎn)生。
[0052]脈沖控制單元12與第二射頻功率源RF2和第三射頻功率源RF3電連接，控制其所產(chǎn)生的第二射頻功率P2和第三射頻功率P3為同步反相的脈沖信號，因此能夠在刻蝕工藝過程中創(chuàng)建和