CN100361265C

CN100361265C - 串联蚀刻处理室等离子工艺系统

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Publication number: CN100361265C
Application number: CNB038063859A
Authority: CN
Inventors: 亚历山大·帕特松; 瓦连京·N·托多罗夫; 约翰·麦克切斯尼; 杰勒德·M·施奈德; 大卫·帕拉加雪弗利; 约翰·P·霍兰; 迈克尔·S·巴尔内斯
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: TW200305217A; US6962644B2; US20030176074A1; CN1643642A; WO2003081633A2; WO2003081633A3; TWI291202B

Abstract

一种加工处理晶片的方法与设备，其包含界定数个隔绝工艺区域的处理室。该隔绝工艺区域具有一上端与一下端。该处理室更包含数个等离子产生装置，每一等离子产生装置邻近每一隔绝工艺区域的上端设置，而数个电源供应器中一个连接于每一等离子产生装置。数个电源供应器的输出频率是一起相位锁定与/或频率锁定。此外，该处理室包含数个气体分散组件。每一气体分散组件设于每一隔绝工艺区域内。一移动式晶片支撑件设于每一隔绝工艺区域内，以支撑一晶片并于其上实施等离子处理。该移动式晶片支撑件包含耦接于一偏压电源供应器的一偏压电极，以控制等离子体离子朝向该移动式晶片支撑件轰击。

Description

串联蚀刻处理室等离子工艺系统

技术领域

本发明是关于半导体晶片制造工艺，明确地说，是关于蚀刻与等离子等相关的半导体晶片制造工艺与相关的设备。

背景技术

芯片制作设备是由许多技术组成。含有半导体晶片的卡匣被传送到设备中的各个工作站，并于各工作站中进行加工或检测。半导体工艺大致牵涉沉积材料于晶片上与自晶片移除(蚀刻)材料等步骤。典型的工艺步骤包含化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、电镀、化学机械研磨(CMP)、蚀刻及其它步骤。

晶片工艺中为人关切的一项议题为晶片产出率。一般而言，晶片产出率愈高制作成本愈低，因而能降低晶片加工成本。为了增加晶片在工艺中的产出率，故建立传统批式工艺处理室。批式工艺允许数个晶片同时在公用流体(如工艺气体)、处理室、加工步骤及其相似条件下被制作，藉此降低设备成本并增加产出率。理想状态下，批式工艺系统将每一晶片暴露在相同的工艺环境中，每一晶片因处于均一的批式工艺环境中，故同时接收相同的工艺气体与等离子密度。不幸的是，批式工艺系统内的工艺环境难以控制到对每一晶片而言均为均一的工艺环境。因此，批式工艺系统一向具有不均一晶片工艺环境的缺点。为了提供更好的工艺控制，又研发出在隔绝工艺环境中“一次一个(one-at-a-time-type)”式的单一晶片处理室工艺系统，在单一晶片上进行晶片处理。不幸的是，当每一晶片需接续被加工时，单一晶片工艺系统一般并无法提供如批式工艺系统相同高的产出率。

因此，亟需提供可控制单一晶片系统的蚀刻均一性且改善批式工艺系统的产出率的晶片工艺系统。

发明内容

本发明的实施例大致提供一晶片等离子工艺系统，该系统提供同时通过该工艺系统的至少两片晶片的同时传送。在一实施例中，本发明提供包含数个隔绝工艺区域的至少一个处理室的加工晶片的方法与设备。每一个隔绝工艺区域具有一上端与一下端。这些处理室更包含数个等离子产生装置，每一个装置分别邻近每一个隔绝工艺区域的上端设置，而数个射频电源供应器之一连接至每一等离子产生装置。数个射频电源供应器的输出信号以频率锁定与/或相位锁定的型态锁定彼此。此外，这些处理室包含数个气体分散组件。每一个气体分散组件分别设置于每一隔绝工艺区域内。移动式晶片支撑件设置于每一隔绝工艺区域内，以支撑晶片至等离子工艺区域上。移动式晶片支撑件包含耦接至偏压电源供应器的偏压电极，以控制等离子离子邻近移动式晶片支撑件产生。

附图说明

通过参考附图可了解本发明更特定的描述与上述简短的总结，进一步更可详细了解上述所列举的特征。然而，值得注意的是附图仅为了说明本发明代表性的实施例，因此，不应局限本发明的范围，本发明可以其它具相同功效的实施例加以实施。

图1为半导体串联蚀刻处理室系统的一实施例的平面图；

图2为图1的半导体串联蚀刻处理室系统的立体图；

图3为半导体串联蚀刻处理室系统的一实施例的立体图；

图4A至图4D为图3的串联蚀刻处理室系统的横截面图；

图5为图3的部分串联蚀刻处理室的立体图；

图6为含有电极组件的一盖件的一实施例的立体图；

图7为图6的电极组件的横截面图；

图8为图4的晶片支撑件其中之一的截面图；

图9为气体分散组件的一实施例的简图；

图10A至图10B为泵抽吸步骤中气流与压力通过图4的串联蚀刻处理室的简图。

组件代表符号简单说明

100串联蚀刻处理室系统 101主体结构

102前端区域 103多用途供应单元

104传送室 105晶片机械传送手臂

106串联工艺处理室 109卡匣

112负载锁定室 113晶片机械传送手臂

200第一串联工艺处理室 201第二串联工艺处理室

202工艺区域 203工艺区域

205A侧墙 205B侧墙

206内墙 207底部

208晶片支撑件 209孔径

210绝缘阀 211负载区域

212晶片举升销组件 213底部

214凸缘 215盖件

216气体分散组件 218上部电极组件

218A上部电极组件 218B上部电极组件

219上部分 220真空源

221泵阀 222喷嘴

223工艺控制器 224上部冷却通道

225侧电子偏压绝缘体 226外部晶片支撑件外罩

227偏压电极 228偏压电极冷却极板

229下部电性偏压绝缘体 230输出口

231下部区域 232艺控制器

233导管 234静电块

235内密封环 238挡板组件

241柄件 244第一块电源供应器

245第二块电源供应器 249射频电源供应控制器

250第一射频电源供应器 251匹配网络

252第二射频电源供应器 253第二匹配网络

254第一电性偏压源 255处理室衬垫

256第二电性偏压源 258移除式部分

260狭缝 261套件

262孔径 264气体冷却线

265冷却气体分散组件 266孔洞

267集中环 268上部绝缘环

270内部绝缘环 272上部电极

274导引销 276外部绝缘环

277下部冷却通道 278风箱

279屏蔽组件 280A第一气体注入线

280B第二气体注入线 282气体分流组件

284开口 285上部冷却输入/输出口

286阻止组件 287窗口

288光学检测器 289光学检测器

290支撑销 291第一冷却输入线

292气体注入线 293第二冷却输入线

294冷却通道 298冷却线

299射频屏蔽 401同心圆线圈

402同心圆线圈 403石英半圆盖

405石英半圆盖 407射频线圈

411A导管 411B导管

422A超环面电流路径 422B超环面电流路径

901气体供应器 903气体路径

905气体路径 907气体质量流量计(MFM)

909气体质量流量计 911可变孔洞

具体实施方式

本发明的实施例大致提供用于并行处理数个晶片的等离子工艺系统。本晶片工艺系统结合单一晶片工艺处理室与多晶片处理的优点，以提供高品质晶片工艺、高晶片产出率并缩减系统误差。

图1与图2分别说明本发明串联蚀刻处理室系统100的平面图与立体图。系统100大致为一自身满足系统，其具有工艺中所必须的功能，并通过可易于装设且提供快速起始操作的主体结构101加以支撑。系统100大致包含四个不同区域，分别为前端区域102、负载锁定室112、传送室104与数个串联工艺处理室106，传送室104通过绝缘阀210与串联工艺处理室106联系。一般被视为工艺区界面或微型环境的前端区域102，大致包含一围绕室，其中具有内含至少一晶片的卡匣109，该卡匣109并经由装载箱(pod loader)与该围绕室相互耦接。系统100也包含一对前端晶片传送机械手臂113，该机械手臂大致为单一手臂，在前端区域102与负载锁定室112之间移动晶片。该对前端晶片传送机械手臂113大致邻近于卡匣109设置，其设计为自该卡匣移动晶片以进行工艺处理，而一旦晶片处理完成后再移动晶片至该卡匣中放置。虽然图中显示两个卡匣109，但本发明并不局限卡匣109的任何特定数目。举例而言，本发明的实施例可使用堆栈式晶片卡匣进料组件(未显示)。堆栈式晶片进料组件可以垂直堆栈方式容纳数个卡匣109，并依条件需求独立传送卡匣109至外部卡匣位置/装载箱。前端区域102是选择性地通过如选择性激活阀(未显示)与负载锁定室112耦接。此外，负载锁定室112也是选择性地经由如另一选择性激活阀与传送室104耦接。因此在传送一个或多个晶片进入传送室104以进行处理时，负载锁定室112是可隔绝晶片传送室104内部与前端围绕室102。负载锁定室112如熟习者所知是可为晶片并行形式处理室(side-by-side wafer type chamber)、单一晶片形式处理室或为多晶片形式处理室。

如图1所示，晶片传送机械手臂105可设置于传送处理室104内部区域的中央。晶片传送机械手臂105大致用以自负载锁定室112接收晶片，并传送晶片置放于传送室104周围的串联工艺处理室106中的一个。此外，晶片传送机械手臂105大致用以传送晶片于个别串联工艺处理室106间，并自串联处理室106回送晶片至负载锁定室112。晶片传送机械手臂105大致包含一单一双桨(a single dual-blade)，以同时支撑两片晶片于其上。该桨包含大致设于单一平面的两支撑表面，以握持晶片于其上。此外，当晶片传送机械手臂105的基座旋转时，该桨可选择性延伸，以允许该桨可进出任一串联工艺处理室106的内部区域、负载锁定室112及/或其它任何围绕传送室104设置的处理室。

如图2与图3所示，系统100包含多用途供应单元103，该单元设置于大致邻近系统100的任何位置。然而，为了维持较小误差，多用途供应单元103可设于负载锁定室112下。多功能供应单元103大致包覆系统100操作所需的支撑组件，如一气体基板、能源分散基板、能源产生器、与其它用于支撑半导体蚀刻步骤的组件。多功能供应单元大致包含用于每一串联工艺处理室106的射频电源、偏压电源、与静电源部分。为了易于自处理室106下方支持，多功能供应单元103具有移除式部分258，该部分滑动地装设于主体结构101。

系统100包含工艺控制器223，以控制一个或多个晶片工艺功能。本发明的一实施例中，工艺控制器223包含一计算机或其它控制器，该控制器用于分析与显示系统100的信号输入/输出数据，与显示数据于输出装置如计算机监控屏幕上。大致而言，工艺控制器223包含一控制器，诸如可编程序逻辑控制器(PLC)、计算机、或其它微处理器为基础的控制器。工艺控制器223包含与内存电性地沟通的一中央处理单元(CPU)，其中该内存包含一晶片工艺程序，当由CPU执行时，该程序是控制系统100的至少一部份。晶片工艺程序为任何一种不同的程序语言。举例而言，程序语言可以PLC语言(如阶梯逻辑)、对象导向程序语言诸如C、C++、Java、或其它语言写成。因此，工艺控制器223可接收自系统100各式组件传送的输入信号，并产生控制信号传送至系统100的各自组件，以控制其操作。图3与图4A分别为本发明串联工艺处理室106的前视图与截面图。第一与第二串联工艺处理室200、201分别包含一上部区域219与下部区域231，其中该上部区域219大致包含工艺区域202与203，而下部区域231大致包含邻近孔径209的负载区域211。第一串联工艺处理室200与第二串联工艺处理室201分别包含侧墙205A与205B、一内墙206、一底部213与设于其上的一盖件215。侧墙205A、内墙206与盖件215的部分是设于第一串联工艺处理室200上以界定一第一工艺区域202。侧墙205B、内墙206与盖件215的部分是设于第二串联工艺处理室201上以界定一第二工艺区域203。内墙206是设于第一串联工艺处理室200与第二串联工艺处理室201之间，并隔绝工艺区域202与203彼此间的工艺环境。因此，当工艺被隔绝时，分别被界定于处理室200与201中的工艺区域202与203，可分享公用压力，此时内墙206的较低部分允许第一串连处理室200与第二串连处理室201彼此联系。内墙206的较低部分通过下述的中央抽泵空间217加以界定。盖件215包含气体分散组件216的一结构，该气体分散组件216包含一喷嘴222以分散气体进入个别的工艺区域202与203。盖件215使用一枢纽(未显示)大致贴附于工艺处理室106。通过枢纽盖件215使用者可轻易取得诸如处理室衬垫255(示于图5)之类的工艺组件。套件261设置于盖件215上以保护其上的组件。

如图4A至图4D与图5所示，为了有助于降低处理室处理时间，移除式处理室衬垫255是邻近侧墙205A与205B与内墙206设置。处理室衬垫255包含形成于内的孔径262并与孔径209联系。孔径262与209的设置是能使晶片自处理室200与201移入与移出。就孔径209与262本身而论，其大致选择性与如晶片传送室(如图1所示的传送室104)联系。因此，为了维持每一工艺处理室200与201的工艺环境，图1的阀210(如闸阀或狭缝阀)是设在每一孔径209与连接处理室之间，或是亦可采用单一阀。

如图4A所示，为了分析工艺，窗口287设于每一侧墙205A与205B内，并光学式对准一位于处理室衬垫255内的开口284。每一窗口287是以任何可承受工艺环境的光学透明材料组成，同时并提供光学路径予设于邻近每一处理室200与201的光学检测器288。光学检测器288的设置是用以光学式接收并处理工艺区域202与203内自等离子传送出的光学信号，并提供等离子代表性数据至图2所述的工艺控制器232。

光学窗口287、光学检测器288与工艺控制器232一起形成工艺分析系统289。操作期间，光学信号通过工艺分析系统289加以处理，以检测每一处理室的蚀刻条件。为了检测蚀刻工艺终点，工艺终点量测值可被储存，例如通过工艺控制器232将所储存的工艺终点量测值与一现值进行比较。举例而言，一旦工艺分析系统289检测自工艺处理室200与201传送的光学信号，工艺控制器232可提供使用者终点指示。

为了移动晶片进入与离开一工艺位置，包含晶片举升销组件212的晶片支撑件208可在工艺区域202与203及负载区域211之间移动。晶片支撑件208以柄件241移动地支撑于第一与第二串联工艺处理室200与201内，该柄件241通过处理室200与201的底部延伸。每一晶片支撑件208可相对于负载区域211的组件负载位置与邻近于各自工艺区域202与203的工艺位置间移动。进一步以图8为基础，加以讨论晶片支撑件208。

工艺区域202与203及负载区域211的体积因晶片支撑件208相对于盖件215下边界的位置而改变。在一构形中，晶片支撑件208可低于孔径209。在此位置中，晶片是经孔径209与闸阀210而置于晶片支撑件208上(参见图1)。特定言之，当晶片支撑件208被降低时，举升销组件212可操作举升销236，自晶片支撑件208的上表面举起晶片(参见图8)。因此，机械桨可进入负载区域211，并藉由举升销组件212啮合被举起的晶片，以自该处移除。相同地，因晶片支撑件208设于较低位置，晶片可置于其上以进行处理。因此，晶片支撑件208可直立式移入工艺位置，如设于晶片支撑件208上表面邻近分别工艺区域202与203的位置。

当晶片支撑件208位于工艺位置时，第一与第二串联工艺处理室200与201与晶片支撑件208的上部分219，大致界定各自隔绝的工艺区域202与203，以提供一隔绝区于每一处理室200与201间。因此，侧墙205A与205B、内墙206、晶片支撑件208及盖件215的组合物提供一隔绝区于工艺区域202与203间。

处理室200与201的上部分219提供必须的装置与/或设备以产生等离子(plasma)。如图4A所示，气体分散组件216邻近于等离子产生装置设置，该等离子产生装置诸如上部电极组件218，该电极组件218用于在自身与各自晶片支撑件208间提供射频电源。每一处理室200与201各自的上部电极组件218A与218B是经匹配网络耦接于单一射频源。举例而言，一第一射频源250耦合射频能量至邻近于第一处理室200设置的第一上部电极组件218A，并经由匹配网络251加以匹配第一射频源250的输出阻抗与第一处理室200的阻抗。一第二射频源252耦合射频能量至邻近于第二处理室201设置的第二上部电极组件218B，并经由第二匹配网络253加以匹配第二射频源252的输出阻抗与第二处理室201的阻抗。据此，一旦等离子于各自工艺区域202与203内产生，可使用各自上部电极组件218A与218B维持其中的等离子。为了提供相似的工艺环境，第一射频源250与第二射频源252的输出频率可以频率锁定与/或相位锁定的型态彼此锁定，但具有独立电源程度控制。射频电源供应控制器249耦接至两射频电源供应器250与252。控制器249控制电源输出与电源供应器250与252的输出信号的相位锁定与/或频率锁定。

盖件215具有其它相邻近设置的等离子产生装置。上部电极组件218配置有经各自匹配网络251与253耦接于第一射频源250与第二射频源252的射频线圈，以于等离子工艺区域202与203内感应耦合射频电源。举例而言，图4B显示两同心圆线圈401与402设置于盖件215’之上。射频线圈401与射频线圈402分别耦接于第一射频源250与第二射频源252，且于工艺区域202与203内诱发工艺气体等离子。如图4C所示，盖件215”系包含两石英半圆盖403与405，而射频线圈407分散设置于两石英半圆盖403与405的外部上方。在此一构形中，石英半圆盖403与405分别提供工艺区域202与203一上部边界。每一射频线圈407分别耦接至第一射频源250与第二射频源252，并分别于工艺区域202与203内诱发工艺气体产生等离子。在另一实施例中，盖件215包含两导管411A与411B，两导管不固定地分别耦接于工艺区域202与203，以接收工艺气体于内。导管411具有一或多个耦接至第一射频源250与第二射频源252的线圈413A与413B。线圈413A与413B的设置使每一导管411A与411B提供封闭循环超环面电流路径422A与422B，以分别于导管411A与411B及工艺区域202与203内形成等离子。图4B、图4C与图4D中，射频电源供应控制器249耦接至两射频电源供应器250与252，以提供包含电源级控制、相位控制(锁定)和/或频率控制(锁定)的输出信号控制。

回到图4A，第一串联工艺处理室200与第二串联处理室201的下部区域231也包含一邻近处理室并以中央抽泵空间217加以界定的共享区域，其中该中央抽泵空间217经泵阀221(pumping valve)流动地与公用真空源220联系。中央抽泵空间217大致包含藉由侧墙205A与205B界定的两部分，该两部分以输出口230加以连接并流动地与泵阀221联系。该两部分为第一串联工艺处理室200与第二串联处理室201的下部区域231的一部份。当中央抽泵空间217与第一串联工艺处理室200与第二串联处理室201的下部区域231成为一体时，其将形成彼此耦接但分离的主体。气体清除或真空工艺中，泵阀221通过凸缘214耦接真空源220至输出口230。因此，对于处理室200与201，特定言之，为对于工艺区域202与203，当使用单一真空源220快速去除废气时，中央抽泵空间217大致维持该处理室或区域于半导体工艺中欲求的压力。

在一构形中，输出口230远离工艺区域202与203设置，以使其中的射频能量降至最低，藉此使工艺处理室201与200中所排放的气体激发产生等离子的情形降至最低。举例而言，输出口230与晶片支撑件208与工艺区域202与203保持一有效距离设置，以使其中的射频能量降至最低。图10A与图10B分别说明每一串联工艺处理室201与202内，工艺区域202与203及输出口230的气体流分布与气体压力分布。在抽泵步骤期间，如图10A所示，工艺区域202内的压力分布为最大值，如图10B所示，邻近输出口230的速率为最大值，而该输出口可快速排除工艺区域202内的气体。

图8为图4A至图4D的晶片支撑件208的部分截面图。分析图8时可参考图4A至图4D。如图4A至图4D所示，晶片支撑件208可于垂直方向移动，明确言之，其是沿着柄件241的轴向移动，且经由如内部的流体导管或电阻加热器加以加热与/或冷却。柄件241藉由风箱278与工艺区域隔绝。屏蔽组件279围绕柄件与风箱设置，并于施加偏压时，隔绝工艺气体远离由柄件辐射而生的射频能量。晶片支撑件208大致以一凹体239的外部晶片支撑件外罩226所形成。外罩226以具导电性且可承受晶片工艺的不锈钢、铝或其它材料制成。为了电性偏压一等离子，使其朝向与远离晶片支撑件208，第一电性偏压源254与第二电性偏压源256(示于图4)分别耦接至经由柄件241设于凹体239的偏压电极227。用下部电性偏压绝缘体229与内密封环235以支撑偏压电极227远离底部207。下部电性偏压绝缘体229与内密封环235包含尺寸合适的介电材料如石英与其它绝缘体，以提供一低电容于晶片支撑件208的底部207与偏压电极227间。一侧电性偏压绝缘体225用来将偏压电极227与侧墙205A与205B间的射频耦合降至最低(参见图4A至图4D)。侧电性偏压绝缘体225包含尺寸合适的介电材料如石英与其它绝缘体，以提供一低电容于偏压电极227与侧墙205A与205B间。

晶片支撑件208包含一静电块234，以使晶片稳定地被支撑于其上的工作位置。第一块电源供应器244与第二块电源供应器245经导管233耦接至静电块234，并邻近静电块234产生一静电场以握持晶片于该处。第一电源供应器244与第二块电源供应器245为直流供应器，并于静电块234与晶片间提供一静电场。

因晶片制作期间经常产生热，故设置偏压电极冷却极板228于偏压电极227上，以自该处移除热。偏压电极冷却极板228使用下部冷却通道277耦接于外部冷却源(未显示)，该下部冷却通道277设于耦接至各自的冷却线298(参见图4A至图4D)的柄件241中。经由上部冷却通道224施加冷却剂于偏压电极冷却极板228。为了冷却静电块234上的晶片，耦接一气体冷却线264至冷却气体分散组件265。气体冷却分散组件265经静电块234耦接于数个孔洞266。一气体，如氦气，经气体冷却线264直接传送至晶片下部并经孔洞266移除热。为了将晶片支撑件208与工艺环境隔绝，设置一上部绝缘体268于电极冷却极板228上并紧邻静电块234。为了将偏压电极冷却极板与等离子隔绝，上部绝缘体268包含低介电材料如石英与其它绝缘体。为了将晶片置于静电块234的中央，集中环267设于上部绝缘体268上。集中环267大致包含绝缘材料，以避免传导等离子至晶片支撑件208，其并具有倾斜内缘，以帮助晶片置放于静电块234上的中心位置。

挡板组件238(即等离子屏蔽)设于晶片支撑件208的外缘上，并如由辐射状围绕晶片支撑件208的狭缝260延伸。据此，晶片支撑件与邻近侧墙205A与205B及内墙206(参见图4A至图4D)或与处理室衬垫255间产生移动时，挡板组件238系同时在工艺区域202与203内向上与向下滑动。当废气欲自工艺区域排放时，挡板组件238是在工艺区域与各自工艺处理室200与201的下部区域间，提供可变的等离子密闭区。挡板组件238内包含数个孔径(如孔、狭缝等)，当防止等离子泄漏时，其允许工艺气体与废气在工艺区域202与203及下部区域231间移动。

图6及图7分别为包含上部电极组件218的盖件215的立体图与截面图。盖件215与/或第一串联工艺处理室200与第二串联工艺处理室201包含冷却通道(未显示)，以循环自上部冷却输入/输出口285接收的冷却剂。如图6所示，上部电极组件218包含邻近工艺区域的一第一上部电极组件218A与一第二电极组件218B，并提供射频能量至各自工艺区域202与203(参见图4A)。为了控制上部电极组件218的热量，第一与第二上部电极组件218A与218B的冷却通道294分别藉由第一冷却输入线291与第二冷却输入线293耦接至外部冷却源(未显示)。

上部电极组件218包含架设于第一与第二上部电极组件218A与218B间的射频屏蔽299，以藉由隔绝其间的电磁场将射频泄漏降至最小。

射频屏蔽299包含适于吸收或反射射频能量的材料。举例而言，射频屏蔽299包含如钢铁与铝等材料也可包含磁电绝缘材料。射频屏蔽299跨越盖件215的宽度，并如图4A所示延伸至套件261的顶部。为了附加隔绝射频，屏蔽组件299包含设于屏蔽299与盖件215间的射频衬垫(未显示)。

如图6所示，气体分流组件282耦接工艺气体供应器(未显示)至气体分散组件216。气体分流组件282包含耦接至第一与第二气体注入线280A与280B的阻止组件286。阻止组件286对自气体分流组件282传送的气流提供一障碍，以使等量气流流经气流分散组件216进入工艺区域202与203。如图7所示，气体分散组件216包含一气体注入线292，该注入线是自工艺气体供应器(未显示)耦接气体通过上部电极组件218A与218B传送至喷嘴222。

气流量测装置如气体质量流量计与气流控制器，是与阻止组件286连接或分开，其中气流量测装置与气流控制器系耦接于工艺控制器223(参见图3)，以控制通过气体分散组件216进入每一工艺区域202与203的气体流量。举例而言，图9说明气体分流组件282的一构形。如图所示，气体供应器901如气体基板，耦接一或多种气体至气体路径903与气体路径905。气体路径903包含气体质量流量计907(MFM)。在一构形中，MFM907耦接至阻止组件(如可变孔洞911)以调整气体路径903与905的流量。MFM909耦接至气体路径905，以量测流经的气流量。MFM907、MFM909与可变孔洞911耦接至工艺控制器232，以控制气体路径903与905内的气体流量。

参阅图7，第一与第二上部电极组件218A与218B使用一外部绝缘环276及一内部绝缘环270与盖件215电性隔绝。制作外部绝缘环276与内部绝缘环270的材料包含陶瓷、玻璃与其它可提供电性隔绝材料。第一与第二上部电极组件218A与218B包含可提供射频能量的上部电极272，该上部电极272对于设于喷嘴222与晶片支撑件208间的各自工艺区域202与203间提供射频能量。数个支撑销290设于上部电极272与喷嘴222间，以将传送至其间的热降至最低。第一与第二上部电极组件218A与218B也包含内含数个冷却通道294的冷却极板297。冷却极板297耦接至上部电极272以吸取热量。在一实施例中，藉由量测冷却流体与/或冷却极板297并据此增加/缩减冷却极板297的热吸收量，以维持上部电极272的温差介于+/-5℃范围。当组件重组时，数个导引销274(未显示)允许上部电极组件218与气体分散组件216自外部与内部绝缘环276与270及盖件215移除。

在操作中，本发明的实施例大致为同时导入晶片工艺于至少两半导体晶片上的一工艺系统。本系统的实施工艺包含材料沉积、蚀刻、等离子处理、热处理及相似工艺。特定言之，使用本发明如图1所示的实施例，欲加工的数个晶片可自卡匣109置放入晶片工艺系统100。而后，大致两片晶片通过传送机械手臂113传送至负载锁定室112，而负载锁定室112经由如处理室间的选择性激活闸阀210与内含卡匣109的处理室隔离。之后，提供负载锁定室112至预定压力并开启面对晶片传送处理室104的入口。一旦第一与第二串联工艺处理室200与201流动式彼此联系，负载锁定室112内的两晶片系同时经由晶片传送机械手臂105传送入晶片传送处理室104，其中该机械手臂大致包含可同时支撑两晶片的机械桨。开启设于传送处理室104与工艺处理室106间的一对闸阀210，插入两晶片至工艺处理室106中，并于其上实施晶片工艺。

一旦机械桨嵌入工艺处理室106，晶片即同时置放于串联处理室200与201。第一与第二串联工艺处理室200与201的接收晶片步骤大致包含，如降低邻近于负载区域211的晶片支撑件208进入负载位置。负载位置为晶片支撑件208啮合一举升销组件212处，而负载位置大致位于基板下方，且机械桨于该基板下方经闸阀210与进入孔径209进入各自处理室。因此，机械桨是藉由置放晶片于举升销组件208上，而将晶片置放入各自处理室200与201。一旦晶片置放于举升销组件212上，机械桨即由各自处理室200与201抽回，而闸阀210关闭以使处理室200、201与传送室104隔绝。

一旦负载步骤完成，各自晶片支撑件208自负载位置移动至晶片处理位置。由负载位置传送至晶片处理位置的步骤大致包含垂直升起晶片支撑件于各自处理室200与201内，以使晶片支撑件208的上部表面至喷嘴222的下部表面间的距离设于一欲求值。举例而言，该欲求距离值约为一英时至三又二分之一英时。当晶片支撑件208的上部表面界定各自工艺区域202与203的下边界时，晶片支撑件208的移动系也用以定义各工艺区域202与203于处理室20与201内的体积。此外，当晶片支撑件208于各自处理室的下部区域231内与举升销组件212的部分分离时，举升销组件212系升起与降低晶片至各自晶片支撑件208的上表面上。携带各自晶片支撑件208进入工艺位置的步骤更包含经由上述真空源(泵)220抽离各自处理室的大气，以使各自处理室的压力达到工艺压力需求。

一旦各自晶片被负载并送入工艺位置，且各自处理室200与201的压力达到欲求的工艺压力时，在各自工艺区域202与203内产生等离子。等离子的产生是通过喷嘴222导入工艺气体，并调整泵阀221以于各自处理室200与201内输入气体至欲求压力，而后以射频能量点燃气体以完成等离子产生步骤。特定言之，等离子的产生是通过施加射频能量于第一与第二上部电极组件218A与218B，而后由导入各自工艺区域202与203内的工艺气体产生等离子。

在产生等离子的一操作实施例中，处理室压力介于约20毫托尔至约2托尔。工艺气体诸如CF₄、C₄F₈、C₄F₆、C₈F₄、CHF₃、Cl₂、HBr、NF₃、N₂、Ar、He、O₂及/或其组合的群组，以介于约200标准立方公分至1000标准立方公分的流速导入第一与第二串联工艺处理室200与201。施加介于约20瓦至约1000瓦的偏压于上部电极组件218A与218B，而相对处理室的基础偏压为约40MHz至200MHz。上部电极组件218A与218B的基础为侧墙205A与205B及内墙206及偏压电极227。偏压电极227的偏压值介于50瓦至5000瓦间与介于2MHz至13.56MHz间。偏压电极227的基础为侧墙205A与205B及内墙206及上部电极组件218A与218B。当使用上述参数时，如蚀刻具有多晶硅、氧化物、金属及相似物的晶片，可考虑其它气体与能量设定以用于其它在此未述的工艺。

当使用挡板组件238使等离子自工艺区域泄漏情形降至最低时，可调整等离子密度，以提供相较于传统系统更高均一度的等离子。此外，当使用内墙206与射频屏蔽299使射频泄漏降至最低时，射频电源程度可于射频在串联工艺处理室200与201间产生的干扰降至最低时调整至最大输出值。因此，当工艺区域与环境及磁电隔绝时，系统设定的组合相较于传统系统可提供高产出率且更为均一的工艺。举例而言，晶片支撑件208可独立地接近或远离各自喷嘴222，射频源250与251的输出功率程度与晶片支撑件208的电性偏压可独立地调整以用于每一处理室201与202，进而于处理室内提供约1×10⁹至1×10¹⁰离子数的均一等离子密度。本发明人已证实本发明所架设的处理室对于200毫米至300毫米晶片可提供大于每分钟10,000埃的蚀刻速率与低于约2百分比的均一度，并可预期其它晶片尺寸与蚀刻速率。此外，本发明人已证实本发明所架设的处理室对于两并行处理晶片系可提供工艺均一偏差度低于约2.5百分比，而其它较低数值系可预期。

等离子工艺操作通过以图4A至图4D为基础所述的工艺分析系统289加以检测，以决定每一工艺处理室200与201达至终点值与完成步骤的时间判断。一旦各自工艺步骤完成后，终止等离子产生，而各自晶片自各自工艺处理室200与201移除。卸载工艺大致包含自工艺位置降低晶片支撑件208至晶片负载/卸载位置。一旦晶片支撑件208位于负载/卸载位置，阀210开启以使机械桨进入工艺处理室200与201并自该处移除已处理的晶片。当移除晶片后，晶片被移转至另一组串联工艺处理室106，以进行另一工艺处理步骤。相同地，导入另外两晶片于上述两晶片刚移除的工艺处理室内以进行处理步骤。本发明的实施态样大致如图1至图8所述，其允许两晶片同时于串联工艺处理室200与201内进行工艺处理。

以上是直接描述本发明的实施例，本发明其它与进一步的实施例可于不偏离本发明的基础范围下加以设计，而本发明的范围是通过权利要求范围加以决定。

Claims

1.一种用于加工处理晶片的设备，该设备包含：

至少一个处理室，界定数个隔绝工艺区域，每一个隔绝工艺区域具有一上端与一下端；

数个等离子产生装置，每一个等离子产生装置邻近每一个隔绝工艺区域的上端设置；

数个射频电源供应器，每一个射频电源供应器连接于每一个等离子产生装置，其中这些射频电源供应器的输出信号是一起锁定；

数个气体分散组件，每一个气体分散组件被耦接至每一个等离子产生装置并且位于每一个隔绝工艺区域；

数个移动式晶片支撑件，每一个设置于每一个隔绝工艺区域内，其中每一个移动式晶片支撑件包含耦接于一偏压电源供应器的一偏压电极。

2.如权利要求1所述的设备，该设备更包含一射频屏蔽组件，该射频屏蔽组件设于邻近一第一隔绝工艺区域的一第一等离子产生装置与邻近一第二隔绝工艺区域的一第二等离子产生装置间，并使该第一等离子产生装置与该第二等离子产生装置彼此成电磁性地隔绝。

3.如权利要求1所述的设备，该设备更包含耦接至数个射频电源供应器的一个射频电源供应控制器，其中该射频电源供应控制器用于使用相位锁定与频率锁定中的至少一种来锁定每一个射频电源供应器的输出频率。

4.如权利要求1所述的设备，其中上述移动式晶片支撑件至少包含设于其上的一外罩与一隔绝物以支撑该偏压电极。

5.如权利要求1所述的设备，其中上述等离子产生装置包含一用于自该装置移除热的一热冷却极板。

6.如权利要求5所述的设备，其中上述热冷却极板用于维持等离子产生装置的温度变化在+/-5℃之内。

7.如权利要求1所述的设备，其中上述数个隔绝工艺区域通过公用真空源加以连接。

8.如权利要求7所述的设备，其中上述隔绝工艺区域连接至一空间，该空间用于平均该数个隔绝工艺区域间的处理室压力。

9.如权利要求1所述的设备，该设备更包含耦接至该移动式晶片支撑件的至少一个挡板组件。

10.如权利要求9所述的设备，其中上述挡板组件是用以与该移动式晶片支撑件同时移动，藉以于该隔绝工艺区域的上端与该隔绝工艺区域的下端间形成一等离子阻障。

11.如权利要求9所述的设备，其中上述挡板组件包含数个孔径以允许工艺气体流经该孔径。

12.如权利要求1所述的设备，该设备更包含一种气体分流设备，该气体分流设备用于平均分散一种或多种工艺气体于每一隔绝工艺区域间。

13.如权利要求12所述的设备，其中该气体分流设备包含至少一个阻挡组件以用于提供一平均气流进入每一该数个隔绝工艺区域内。

14.如权利要求12所述的设备，其中该气体分流设备包含至少一气流控制器以用于提供一平均气流进入每一该数个隔绝工艺区域内。

15.如权利要求14所述的设备，其中该气体分流设备至少包含一气体流量计，其中该气流控制器流动式地耦接于一第一气体路径，其中该气体流量计与该气流控制器用于控制该数个隔绝工艺区域的每一个间的气流量。

16.如权利要求1所述的设备，该设备更包含一工艺分析系统。

17.如权利要求16所述的设备，其中该工艺分析系统至少包含光学式耦接于每一工艺区域的一光学检测器以自该处接受光学信号。

18.如权利要求1所述的设备，其中每一该等离子产生装置包含一电极、一线圈与一超环面等离子产生导管的至少其中之一。

19.一种串联蚀刻处理室，该处理室至少包含：

一第一串联工艺处理室，界定一第一工艺区域，该第一串联工艺处理室至少包含：

一第一移动式晶片支撑件，位于该第一串联工艺处理室内；

一第一气体分散组件，设于该第一工艺区域的上端；

一第二串联工艺处理室，邻近于该第一串联工艺处理室，该第二串联工艺处理室藉由一共享内墙定义自该处隔绝的一第二工艺区域，该第二串联工艺处理室至少包含：

一第二移动式晶片支撑件，位于该第二串联工艺处理室内；

一第二气体分散组件，设于该第二工艺区域的上端；及

一泵设备于该第一串联工艺处理室与该第二串联工艺处理室间成流体相通；

一第一等离子产生装置，其是与该第一串联工艺处理室相通，一第二等离子产生装置，其与该第二串联工艺处理室相通，其中由该第一等离子产生装置驱动的一第一信号与由第二等离子产生装置驱动的一第二信号频率锁定或相位锁定；

一射频屏蔽组件，位于该第一等离子产生装置与该第二等离子产生装置间；及

一气体分流装置，其耦接至该第一气体分散组件与该第二气体分散组件，其中该气体分流设备是用于平均分配一输入气流至该第一气体分散组件与该第二气体分散组件间。

20.如权利要求19所述的串联处理室，该串联处理室更包含耦接至该第一移动式晶片支撑件的一第一电性偏压源。

21.如权利要求19所述的串联处理室，该串联处理室更包含耦接至该第二移动式晶片支撑件的一第二电性偏压源。

22.如权利要求19所述的串联处理室，其中该第一等离子产生装置包含一第一射频源同时该第二等离子产生装置至少包含一第二射频源。

23.如权利要求19所述的串联处理室，该串联处理室更包含耦接至该第一移动式晶片支撑件的一第一挡板组件，与耦接至该第二移动式晶片支撑件的一第二挡板组件。

24.如权利要求23所述的串联处理室，其中该第一挡板组件在第一工艺区域和与该第一串联处理室成流动相通的邻近部分之间提供一等离子屏蔽；以及第二挡板组件在第二工艺区域和与该第二串联处理室成流动相通的邻近部分之间提供一等离子屏蔽。

25.如权利要求19所述的串联处理室，其中该共享内墙可分隔该第一串联工艺处理室的上部区域以及该第二串联工艺处理室的上部区域，同时并容许该第一串联工艺处理室的相邻部分与该第二串联工艺处理室的相邻部分彼此成流体相通状态。

26.如权利要求25所述的串联处理室，其中该相邻部分藉由以该第一等离子产生装置与第二等离子产生装置为基础设置的空间加以界定，以使该相邻部分内的等离子产生降至最低。

27.如权利要求19所述的串联处理室，其中该第一等离子产生装置与第二等离子产生装置包含一电极、一线圈及一超环面等离子产生导管中至少一个。

28一蚀刻工艺系统，该蚀刻工艺系统至少包含：

一负载锁定室；

一晶片传送室，是选择性与该负载锁定室相通；及

至少一个串联蚀刻工艺处理室，选择性地与该晶片传送室相通，该至少一个串联蚀刻工艺处理室包含；

一第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室；

一第一气体分散组件与第二气体分散组件分别与该第一工艺处理室与第二工艺处理室成流体相通状态；

一第一等离子产生装置与该第一相邻设置的工艺处理室相通，而一第二等离子产生装置与该第二相邻设置的工艺处理室相通，其中该第一等离子产生装置驱动的一第一信号与该第二等离子产生装置驱动的一第二信号以频率锁定或相位锁定，且其中该第一与第二相邻设置的工艺处理室共享一公用墙，当流体于两处理室间交流时，工艺是分开于各自工艺处理室进行；及

一气体分流设备，耦接于该第一气体分散组件与第二气体分散组件，其中该气体分流设备用于均分一输入气流于该第一气体分散组件与第二气体分散组件间。

29.如权利要求28所述的系统，其中该晶片传送室包含一设于其中的晶片传送机械手臂，该晶片传送机械手臂用于同时传送两晶片至至少一串联蚀刻工艺处理室与该负载锁定室。

30.如权利要求28所述的系统，该系统更包含位于中央并与一真空泵相通的一抽泵孔，该位于中央的抽泵孔用于同时于该第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室间抽泵气体至一相同压力。

31.如权利要求28所述的系统，其中该第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室的一下部区域包含一选择性开启阀，以使晶片穿越进入该第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室的下部区域。

32.如权利要求28所述的系统，其中该第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室至少包含一选择性开启晶片支撑件以在一工艺位置与一负载位置间移动，其中该负载位置对应于一位于各自工艺处理室一下部分的位置，该位置邻近于一可联晶片进出该工艺处理室的一孔径，且其中该工艺位置对应于一位于邻近该各自气体分散组件的各自工艺处理室的一上部分内的位置。

33.如权利要求32所述的系统，该系统更包含一可滑动进入每一该工艺处理室内的挡板组件，该挡板组件耦接至该选择性开启的晶片支撑件上，其中该选择性开启的晶片支撑件、气体分散组件与挡板组件是于工艺处理内形成一可变体积的等离子工艺区域。

34.如权利要求33所述的系统，其中每一挡板组件系于该可变体积的等离子工艺区域与一各自相邻区域间提供一等离子屏蔽，该各自相邻区域系与该第一相邻设置的工艺处理室与第二相邻设置的工艺处理室间成流体相通状态。

35.如权利要求28项所述的系统，其中该第一等离子产生装置与第二等离子产生装置包含一电极、一线圈及一超环面等离子产生导管至少其中之一。

36.一种用于蚀刻晶片的方法，该方法至少包含：

负载两晶片于耦接至一第一工艺区域的一第一处理室与耦接至一第二工艺区域的一第二处理室，该第一工艺区域与该第二工艺区域彼此隔绝；

同时移动该两个晶片，由该第一处理室和第二处理室进入该第一工艺区域和第二工艺区域并置放于每一个工艺区域内的各自晶片支撑件上；

藉由放置该晶片支撑件邻近于一上部射频源，以调整每一工艺区域的体积；导入一或多种工艺气体于每一隔绝工艺区域内；及

设置一等离子屏蔽邻近于每一晶片支撑件并与每一晶片支撑件一起将等离于限制于各自的隔绝工艺区域中，同时并容许工艺气体于该处流动可。

37.如权利要求36所述的方法，更包含于该射频源间提供一射频屏蔽，以于其间提供射频屏蔽。

38.如权利要求36所述的方法，更包含使用一相位锁定与一频率锁定至少一者，来锁定该射频源的一输出信号。

39.如权利要求36所述的方法，其中该工艺气体是经耦接于一单一泵的一空间加以排放，其中该空间的输出设置使该输出内的等离子产生降至最低。

40.如权利要求36所述的方法，其中该工艺气体使用一气体分流组件导入于该工艺区域内，该组件用于提供平均气流进入每一工艺区域。

41.如权利要求36所述的方法，其中该第一工艺区域与第二工艺区域共享一公用墙，该公用墙可分隔该各自工艺区域，同时使该各自工艺区域间能成流体相通状态。

42.如权利要求36所述的方法，更包含自每一个该工艺区域接收光学等离子信号并处理该光学等离子信号，进而以每一个该工艺区域为基础定出一工艺终点。