TWI337382B - - Google Patents

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1337382 ^ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、 本發明涉及等離子體處理室，尤雜及_種具有—對或多個並行的處 理區域、可單獨地或同時地加工處理兩片或更多片基片的等離子體處理室。 . 【先前技術】 在半導體晶片㈣作過程中，通常會採賴類半導體晶片處理系統。 第類系統通常被稱為批次處理(batch processing)系統。使用批次處理系統 ，主要原因在多個晶片或基片能夠被同時加工處理，因而該系統可以提供 高的輸出產能Μ旦是’隨著半導體器件性能規範要求的曰益嚴格，工業界 鲁已經轉而使用第二類處理室，即，單基片處理室。開發單基片處理系統的 主要原因在於它更便於控制基片的工藝特性和基片表面的工藝均一性。 —另一方面’在某些特定的應用場合，人們料試提供一種可以同時並 订處理兩錄#的單個處理室。此種制，可以在傭單基#處理的優點 的同時可以-次處理兩片基片。美國專利第5,811，〇22號揭露了—種兩個/ ，行^win/tandem)的基片處理室系統，該發明是一種電感麵合型等離子室， 採用等離子體去除光娜’業内也被之為：光娜灰化。光娜灰化是一 種氧=反應’此過程使用氧去除有機光刻膠。光刻膠被氧化成氣體，如一 氧化碳、二氧化碳和水蒸氣，然後通過真空雜出處理室。因此，此類應 #用在半導體基片處理過程中並不要求具有與某些性能規範更加嚴格的應用^ (如半導體基片餘刻）同樣的工藝均一,丨生。

因為光刻膠灰化的處理要求不嚴格，專利5,811卿中提出的處理室包 括兩個分離的等離子體生成室—亭rate pl_ g_tk)n ，I 2等離子體生成室的底部是開放的，並與一基片處理室相連，該基片處理 至内容設有兩絲片。等離子體發生室和基片處理室之間設置有—個帶電 粒子篩檢程式，用於防止帶電粒子進入基片處理室，但允許電中性的活潑 拉子進入基片處理室’從而將光刻膠從基片上去除。由於該基片處理室的 ^構破構置成在兩片基片之間沒有分隔並且等離子體無法在基片上被引燃 二gmte)進步的，由於使用了篩檢程式防止帶電粒子進入基片處理室， 利5,811，022中提出的基片處理室並不能用於當今性能規範要求更嚴格的 5 1337382 應用（如半導體基#侧），而僅制於簡單的灰化。 美國專利第5,855,側號還提出了另外一種並行的處理室結構。專利 58=8丨中提出的處理室包含兩個處理區域可以同時處理兩片基片，並且 〇3分立的氣體分配元件以及射頻功率源以在每—個處理區域内的基片表 供密度均勻的等離子體。特別地，專利5,8職中解釋了論論 (别述專利讽022的内容）的不足之處是由在單個處理室内的多個 ，理:臺（muWple stations)中對多片基片進行局部地工藝處理而直接造成 改進該設計，專利5,8_教示到處理室應具有“相互隔離的處 £域，以便在至少兩個區域中同時進行隔離的工藝處理 處理至少兩片基片”。 儘管隔離處理區朗解決方案可財現並行處理則基#，但它卻引 出了被俗稱為“室匹配，，（chamber matching)或“處理平臺匹配，，(咖i〇n matching)的雖。即’它使得控織理室的兩個處㈣域讀供相同的等 離子處理條件/環境變得因難。例如，若一個處理區域的姓刻速率高於另一 個，理區域，則很難控織刻過程的結束點。換言之，若钱刻工藝的結束 點是根據較高侧速率區域確定的，將導致另一處理區域 ^ 到完全伽i。反之，若_工藝的結束點被延遲，則編^區域= 基片將會被過度蝕刻從而被損壞。 • 美國專利第6,962,644號提出了上述並行處理室的改進版本，在談專利 中提出了“-個具有多個相互隔離的處理區域的處理室，，。在專利6，啦，_ 中採用-個“中心抽泵室”(centraI pumpingple_)使得兩個處理室可以相互 “溝通/ ’但是這種設計又導致了在技術上被稱為“射頻串擾，，（❿聰碰） 的問題。在並行的處理系統中’射頻串擾具有極大的危害因為_個處理 區域中條件的變化會對第二個處理區域中的工藝處理產生負面影響。 則述並行處理室還存在一個由於“隔離”而導致的問題，它難以在兩個處 理區域之間匹配處理結果。另外，專利6,962,644中描述的並行處理室使用 了兩個射頻功率源’該_棚功率源_位和鮮被敏在—起，用來 防止兩個功率源造成射頻功率的脈衝波動（beating)(>這增加了處理室的結 構和配置的複雜性。最後’前述並行處理室中產生等離子體的方法不能確 6 1337382 ，保滿足製造先進半導體器件所需要的嚴格性能規範要求。因此，半導體工 業▲界仍有需求提供-種多基片處理室，它能'確保高水準的工藝性能，同時 還月&夠保證在處理室的每個處理區域中的卫藝性能都相互匹配。 【發明内容】 ' 本發明的目的在於提供一種多基片處理室，其能夠單獨地或同時地加 工處理兩片或更多片基片，它能確保高水準的:L藝性能，同時還能夠保證 在處理室的每個處理區域中的工藝性能都相互匹配。 本發明的多個實施例提供具有等離子體隔離和頻率隔離性能的包括兩 個處理區域或更多個並行在—起的處理區域的處理室，其可以從每個處理 •區域底部饋入多個射頻鮮。處理室壁（chamberwall)接地，且兩個相鄰 的處理區域之間的購壁（pardtiGn 也接地。朗鮮_使得從陰 極饋入的多個賴醉不會產生射_擾和波動。雜子·制裝置被用 來，止出現轉子㈣擾（pIa_ _缝）。另外還提供-個接地的公共 排氣通道（grounded common evacuation path)連接到一個單一的真空泵 (single vacuum pump )上。 在排氣通道入口處設置有微通道環結構（micr〇_channds r structure)’可以將等離子體限制在處理區域内，這樣等離子體就不合進入排 氣通道從而不會在處爾域之間產生轉子體串擾。由於本發^用單個 籲真空泵來抽吸排氣’因而會導致非對稱抽吸排氣，該微通道還有助現 =内:=sr該環結構還可以防止兩個處理區域之間產生射頻 1«射為露。該^。構舰置成上部是絕賴，因而不會造成等離子體錢射 (no plasma sputtering) ’但底部是導電的並接地，以防止射 leakage) 〇 、 本發明處理室的等離子體限制可防止出現射頻波動，因而不 述現有技術中鎖定射頻功率源的相位和頻率。並且，由於本發明配= 離子體限制以及射頻分離，每一個處理區域可以翠獨進行工藝 處理區域同時並行地進行工藝處理。 3夕 【實施方式】 本發明的實施例提供一個多用途的等離子室，它可以在高產量的情況 7 1337382 ^下提供高精度的均一性加工處理。本發明可以實現每-個處理區域中的等 =子體的就性和-舰，賴得駐祕縣果滿足了先進半導體處理 :的兩精度要求。本侧提供了具有多‘個處理平臺或處㈣域的去耗合反 ^(multi-station decoupled reactive ion etch chamber) - t -理區域均被施加多個射頻功率源。本發明_ 了多種特性和設計以防止相 .鄰兩個並行的處理區域之間產生頻率波動和射頻串擾。特別的，迄今為止 還沒有人提出過在並行的處理室的每個處理區域的陰極饋入兩個或更多個 射頻頻率來實現去耦合反應離子蝕刻。 第1圖是根據本發明的-個實施例繪製的並行等離子體處理室謂的 _ 戴面圖第2圖疋第1圖中沿線c_c的截面圖。此處的描述會參考這兩 個圖。室體(chamber body) 105通常由導電的金屬材料（如紹）製成，室體 1〇5包括兩個並行的處理區域110和115。處理區域⑽和出通過隔離壁 122被物理性隔開；此外，還採用壓力均衡機制來平衡兩個處理區域⑽和 115之間的壓力’具體设計將在下文中被詳細闡述。室體(包括隔離壁 122)被接地’從而在兩個處理區域11〇和115之間提供電場隔離，有助於 避免射頻串擾。 在每-個處理區域110和115中各有一個固定的陰極(fixed cath〇de) i2〇 和125 ’可以用於放置基片130、135讀進行工藝處理。本實施例中，陰 Φ 極丨2〇和丨25疋固疋的，因為其相對於可移動的陰極120和125能夠更好 地接地。由於本實施例中，兩個頻率是通過陰極12〇和125饋入的，因此 有效的接地顯得非常重要。由此可知，對於本實施例使用固定陰極比現有 技術具有更大的優勢》 陰極12〇和125包括一夾持裝置(chuckmechanism)，可以將基片固定在 指定位置。該夾持裝置可以是任何傳統的夾持裝置，如傳統的靜電卡盤。 另外’陰極120和125還包含一個内置的電極，用於將射頻能量輻射進入 處理區域。射頻能量通過射頻導體（RF c〇nduct〇rs) 14〇和145傳送到陰極 120和125。每一個射頻導體140和M5與兩個麵功率源相耦接，如，射 頻功率源152和154耦接至射頻導體14〇，射頻功率源156和158耦接至射 頻導體145，二者分別經由匹配電路153和157實現搞接。在本實施例中， 8 1337382 射頻功率被均勻地耦接分佈至陰極120和125上，比如，在本實施例中， 由三又式耦合器(3-pronged coupler)實現功率輸送，每一個三又式輛合器具 有3個連接器(截面圖中僅示出了兩個連接器15〇、155)，三個連接器之間 呈120角度分開。 D曰 本實施例中，去耦合反應離子蝕刻是通過在每一個陰極12〇和125上 施加兩個射頻頻率實現的，其中這兩個頻率間隔足夠大，使得來自於這兩 個射頻功率源152和154的射頻功率是去耦合(dec〇upled)的。例如，高頻率 與低頻率的頻率之比被設定為至少大於2,這樣可以確保兩個頻率之間的隔 離。例如，低頻率可以在500khz至2.2MHZ範圍内選擇。舉一個1體的例 子’低頻率設為約2MHZ，第二射頻頻率設為大約27ΜΗΖβ另一個例子中， 低頻率設為約2ΜΗΖ，而第二射頻頻率約設為大約6〇ΜΗΖ或1〇〇_。 在本實施例中，兩個處理區域11〇與115之間的干擾部分地是通過對 射頻功率源152和154進行頻率調節(fr—tuning)避免的。它可以實現 快速調節（例如’小於i秒的回應時間），因而—個處理區域中的任何擾動 不會對其相鄰區域内的工藝處理產生負面影響。在本實施例中，採用了高 效率的、自隔離的射頻匹配電路153和157 ,每一個射頻匹配電路153 = 157將兩路射頻信號接入一個處理區域11〇，115内的陰極12〇，⑵。出於此 目的’可以採用已公佈的美國專利申請2〇_33163中提出的射頻匹配 路。但是專利申請屬觸刺愤出的射頻匹配方 這會增加軸隨構造的_度。_，期_的=\ ^^^00,00300, M j^圓疋―飾舰配卿的結構示意圖，其可以用於本發明並行等 個射頻^至卿Θ，它不需要使用據波器。如圖所示，該實施例具有兩 二i固是f輸入部分，另一個是低頻輸入部分。該射頻匹配 頻輸個是輸μ ’即，連翻高—嫌生器的高 以及通過傳Γ介t(圖射謝11的低雜人蟑㈣未示）； 子體處理室！οϋ 射頻發生器的能量輸出到並行等離 、射頻輸出蟑。行等離子體處理室卿的射頻匹配網 9 1337382 路可以分為-個低頻部分和—個高頻部分，此兩部分在輸出淳處通過同一 個連接點^併。同頻部分包含—個接地電容器C1，…個電容器C2,、以及 個電感器L。此外’低頻部分包含一個通過電容器C1接地的端子，以及 連接至電容器C2的另-個端子，該電容gC2與電感^並行後連接到輸 出埠。 。。在低，部分，電感器L、電容器α和電容器C2構成了 一個低通慮波 器，而在南頻部分’電感器L’、接地電容器^，和電容器C2,構成了一個高 通渡波器。t高頻輸入的頻率遠遠高於低頻輸入的頻率時，即高頻輸入的 ，率是^1罐輸人頻率至少2倍（優選的，為至少1G倍）時，由於高通遽波 器的特1±以及並行等離子體處理室·在高頻輸人下的阻抗特性高頻部 分僅需要-個較小的電感便可實現整個匹配網路與並行等離子體處理室 的八輛匹配在某些條件下，在高頻部分使用非物理電感器（卿如】 mdUCtor)是可行的，而只用傳導器件（如連接線）與一個傳導連接器一起 將射頻輸出槔連接至並行等離子體處理室丨⑻的下電極。這樣傳導器件取 代:電感器的作用。在此配置下，傳導器件和傳導連接器的自感可二基本 上等效為-個電感器。此時，接地電容器α’可以被傳導器件、傳導連接器 以及接地之間的寄生電容器代替。由於寄生電容器α，和l，的健小且不易 調節，，頻部分的電容器C2，可以採用可調電容器以便調整電路的阻抗。 電容器和電感器的值可以通過高頻和低頻部分的頻率估計得到。並 且’理想的阻抗可以通過選擇電容器C1的值來獲得。眾所周知由電容器 組搞這魏賴路本身具有複阻抗。所以，由於電路元器件和 導線具有自身電阻值，可⑽過選職機㈣巾元 釘酿抗嫉輸料經由咖麵錄鮮分測量時 生:時，從的阻抗大體上共祕配。#高頻部分連接至高頻射頻發 $頻部㈣量時所得到的在高頻下的阻抗與從輸出槔 二轉從至局頻部分測量時所得到的在高頻下的阻抗大體上共扼匹 θυ ° 在第5圖所示的射頻匹配網路中，低頻射頻能量通過包含電容器C2和 1337382 電感益L的電路在輸糾輸出。紐低頻棚輸出可以具有兩條支路或通 連接出去’即，輸入並行等離子體處理室1〇〇或輸入高頻部分。高頻部 ^包含=寄生電容之外）電容器π和電感器卜在本實施例中，高頻部 ^的電谷Θ C2’和電感器·過設置’使得對於低頻射頻輸人端而言高頻部 ^的阻抗奴大㈣行等料_ _抗。鼠，鋪麵發生 器的絕大部分能量都傭人至並料軒猶理室丨⑽，科會被輸入到高 頻部分從而燒毀高頻射頻發生器。進―步地，通過合理選擇電容器c2，的 值，輸入到高頻部分的能量可以被降低到2%以下。

類似地’间頻射頻施量由南頻射頻源產生後，經過由電容Ο,和電感L， 組^電，到達輸出槔’這時高頻射頻輸出具有兩個支路可選，即，輸入 真空反應室或者輸人健部分。低綱分包含枝電容' 電絲c2和電感 器^ ’其中電感器L和電容器C2是並行連接的。電容器α的一端連接至 電容器C2,另-端接地。通過此電路配置，增加電容器和電感器的估計值， 並進-步調整電容器的值，可以使得對於高騎頻輸人而言，低頻部分的 阻抗遠遠大於並行轉找處⑽的阻抗，此，高歸頻發生器的 絕大部分能W猶人職彳博籽體纽t跡Μ會娜^到低頻部 分從而燒難頻射頻發生[此外，通過合理選擇電容器α ，輸入到 低頻部分的能量可以被降低到2%以下。 請再參考第1圖和第2圖，處理氣體由—共用源16〇提供。來自庄用 源⑽的氣體通過氣體喷頭170和175分配到每個處理室令，在本實關 中，該兩魏财職㈣_ual職)或乡區氣體棘。即，如第1圖所 示’氣體喷頭no包含中心區域172和週邊區域176，中心區域172和週邊 區域176通過密封174隔開。輸氣管171將氣體輸送到中心區域172，而輸 氣管⑺將氣體輸送朗賴域，中心區域與週賴域之咖氣體輸送 比例可以通過共用源丨60控制。另外，由輸氣管171 * 173輸送的氣體的 組成部分可以通過共用源⑽控制，，管道m和⑺可以輸送不同或 相同的氣體或氣體混合物。 氣體喷頭170和175還包含一個内晋的道你恭』 仏s 1明電電極，㈣為與相應陰極 120和125耦合的射頻功率源構成接地通路。 1337382 第1圖還示出了—個中心真空泵180。中心真空栗180通過排氣室184 的排氡口 182 了以排出處理區域u〇和μ.中的氣體。使用單個中心真空 泵180簡化了整個並行等離子體處理室.1〇〇的構造，並可使並行等離子體 處理室1〇〇更加緊凑。另外，共用的排氣口 182還可以説明均衡兩個處理 =域⑽和U5之間的壓力。但是，此設計也帶來了一些問題，下面將根 據本實施例進行說明。 =下解釋是關於處理區域UG的，但是應#理解，同樣的轉也可適 ，理區域115。如第！圖所示，由於排氣口 182位於兩個處理區域⑽ 1° 它糊固處理區域110和115製造了一個傾斜的排氣通路。例 處理區域靠近排氣口 182經過的路徑，而箭為粒 子4理£域通離排氣口 182、經過的路徑。容易 難域⑽时麵力差。為了綠此从，在ΓΖ；， Ϊ) 了晴置_、Μ或稱微通道等離子體限制裝 區域Π0内以沿著處理區域11G U82:時允許從處理 t===rr7/_5483中咖任何環的結構。 稱等離子f PP掃罢、 °以用於第1圓中處理室的限制裝置190(或 讀者提供更加完備的躲經^ 第圆和第4圖的描述可以為 位於處理區域U0和排氣室184 3和示’等離子體限制裝置 置70的上雜置與Μ 130大致·同—古/ t的/施射’限制裝 子體限制裝置70包括-個接地的導 ^。而在第3、4圖中，等離 - 的内壁⑻。另外，接地的導電部件7ι 2匕通吊减排氣室184 〜如圖所示，若干個通道76在接地料及補的底表面 置而成，並且延伸於底表面74和頂表面 内部按照預定方式設 了 一個電場屏障，基本上抑制了來自於等離^^接地的導電部件刀構成 到達職，。__，# P射紐娜F _ssi⑽） ’會在排心182内觀燃或形成。 12 crosstalk)。置還避免了兩個處理區域110和155之間的射頻串擾(奸 於個魏、輯層8G，魏氣職層80位 部週邊邊緣72大體上徑向地、向内延伸。該電氣絕Ϊ 是-個電氣導電斤不）或多層構成β位於電氣絕緣層80的上方的 (它與外H祕蚊撐環9G有—辦觸邊邊緣91 界92。诗/、面），並且還有一個隔開—定空間的内部週邊邊 得該電Γ傳導部件95t^0與該若干個電氣導電部件95集成在一起，使 錄卩中按預疋的間隔相互隔開，並與接地的導電部件U絕 ㈣導部件95在丄藝處理過程中對大地是電氣浮地 門〇amg⑽轉⑽的。這些電氣傳導部件95此處表示為一袓 乡=:圓t96(或稱電氣導電同心圓環)，並且圓⑽ 通^6和99H 接地的導電部件71上的通道76流體連通。因此， 早·^ 〇構成了一個體通道，允許在處理區域110内用來產生等離 =的反應氣體離開處理區域⑽，並到達排氣口 182。在本發明的一^ ^胸^祕導部件95可以採用半導體摻雜材料製^在此情況下，半導 體材料摻雜增加了半導體材料的電導性。 沾ό "第4圖中可以知道’每一條通道"的長度均大於任何帶電粒子的平 2由程，這些帶電粒子存在於處縣域m _轉子體卜因而一 =子體從處理區域11G被抽吸到排氣室184的過程中，所有通過通道9田9 * 粒子均會撞擊该若干個電氣導電同心圓環％，因此帶電粒子在到達 从打，離子體處理室_的排氣室184之前就已經被中和了其所帶的電 本發明中，如第3圖和第4圖所示，應明白電氣傳導部件％ (此處 姓不:，.、#且電氣導電同心圓環％)的表面可以被塗覆有或包裹有一種材 ;;該材料可以抵抗來自於處理區域11〇令產生的等離子體對其的等離子 ，腐姓。在本發明的-個實施例中，塗覆於電氣導電部件％表面的材料包 =2〇3該塗覆層確保了電氣傳導部件％不會受到等離子體的钱刻作用 從而避免了由此而產生的微塵顆粒(particl♦在另一個實施例中，電氣傳 丄 孔隙或孔洞，二種一體形成的導電板（未圖示），導電板上設置有狭長 子ϋ過^’狹長孔隙或孔_構形囉被設置成當轉子體_帶電粒 予可以使帶電粒子被中和，同時允許中性粒子通過。 地還可以採用限制裝置的多種替代實施方案。例如，料理解，接 理=:71和那些會與等離子體接觸的圓環96的表面進行陽極化處 化严理0 雜子體雜，1^時在其上形成電氣麟層(®巾未示）。陽極 種電解操作，該處理可以使金屬表面形成—層氧化保護層。陽 且有用於多種目的’包括在金屬表面形成堅硬的覆層，或者令金屬 ;件95礼、雷=生，並且使金屬抗腐#。在本發明的一種形式中’電氣導電 ㈣是—種==環^及接地的導電部件71由峨，電氣絕緣 7] ^ , &極⑽’〃可以通過料電支魏9〇面向f氣接地元件 Γ到。/ ί魏接地元件7丨面向導電支料％的表面進行陽極化處理而 處理，、發明㈣—實施方式巾’這赌翻财表面都可以被陽極化 Hi Γ_氣料料％紅藝歧過__大地是電氣 豆它，ra y flGatlngrelatlvetGtheglOund)的°更進―步地，在本發明的 二=電氣導電部件95中的若干個圓環％及通道㈣向處理區域 _等軒翻表面區射以魏進行雜化處理，隨後再塗 L==體雜的物質，比如:塗覆-層γ203材料，以進-步 電了前述實施方式，作為本發明的—種其它實施方式， ΪΓ insulative 未示）來替代，該電氣絕緣隔塊可以使電氣導電部件％和電 Ϊ、表接^電部件71相互電氣絕緣，也可明時起連接或支腾用，使二 者連=敎。電氣絕緣隔塊可類似地使魏導電部料處於浮地的狀態。 ㈣，用於等離子體處理區域⑽内的等離子體限制裝置70包含 以及位於其上的電氣導電的且可浮地的電氣導電部件 win 等離子體限制裝置7G構成了等離子體遮__shield) =及^頻遮罩(RF shieki)。即，可浮地的電氣導電部件95構成等離子體遮 j，=防止活性粒子從中通過，而接地的導電部件71構成了射頻遮罩， 可以防止射頻能量從中通過。可浮動電氣導電部件％定義了一組通道99， 14 1337382 v 通過它們可以對處理區域no按照一種可控的方式進行抽吸處理。這些通 道99是有一定構形(dimension)的，以便猝滅（quench)帶電粒子，同時允 許中性粒子通過。以這種方式’限制裝置7〇可以對處理區域u〇的抽吸 • (Pumping)操作進行控制，以在整個處理區域110内產生均勻的歷力，防止 ' 帶電粒子進入排氣口 182，防止射頻耦合至排氣口 182，從而防止等離子體 在排氣口 182處激發產生’而且還避免處理區域110和115之間出現射頻 串擾。 本實施例的另一個特性在於第2圖中所示的隔離環132。隔離環132在 豎直方向上是可移動的’如箭頭D所示。為了將基片130移入或移出處理 • 區域110，需要將該隔離環132移至較高位置，從而暴露出裝卸槽134 β當 基片130置於陰極120上之後，將該隔離環132移至如第2圖中所示的較 低位置。在該位置上’由該隔離環132所界定出的處理區域11〇呈對稱的 圓形(symmetrically circular)，並且裝卸槽134被“隱藏，，在隔離環132後面因 而不會與等離子體有接觸，等離子體所能接觸到的區域是由該隔離環132 所界定出的圓形邊界(circularboundary)。即，在較低位置上，每—個隔離環 132為每一個處理區域ι10，115定義了一個週邊邊界⑦以沖㈣b細 each processing regi〇n)。另外，在本實施例中，隔離環132是由介電材料製 成的並且具有一定厚度T，可以將接地的室體105壁面(或簡稱室壁)與等離 • 子體相互隔離(is〇hte)開來。即，厚度T可以被合理計算和取值，從而可以 防止射頻返回路徑(RFreturnpath)從等離子體經過接地的室壁。以此方式， 射頻返回路徑被控制流經氣體喷頭170,該氣體喷頭17〇作為上電極實現射 頻返回。 隔離環132還可以被用於壓力均衡(pressure eq_zing)。第6圖提供此 配置的一個例子。第6圖中的處理室600與第1圖和第2圖中類似，所以 此處不再詳細說明，而僅特別說明第6圖中所示出的另外的發明特徵。第6 圖中示出的實施例顯示了在兩個處理區域之間設置有壓力均衡機制 (pressure equalizing mechaniSm)。在此例中’壓力均衡機制通過隔離環632 來實現。如圖所示，在分隔牆682上設置有一通道(channei)684。當隔離環 632移至其較高位置時，如箭頭D所示，通道沾4允許氣體在處理區域61〇 15 1337382 • 和615之間自由地通過。另外，在隔離環632中還設置有壓力均衡通路 (pressure equalizing passage)634、636。當隔離環置於較低位置時，如第6 圖所示’壓力均衡通路634、636與通道684共同組成一條路徑(passage)。 通過此方式，處理區域610和615内的壓力可以通過相互流體連通的路徑 -634、684 和 636 達到均衡(be equalized) » • 可以理解，由於本發明配置有等離子體限制以及射頻分離，每一個處 理區域610和615可以單獨進行工藝處理或多個處理區域⑽和615同時 並行地進行工藝處理，並且多個處理區域610和615可以具有相同的等離 子處理條件/環境。因而解決了現有技術中的“處理平臺匹配，，(stati〇n • matching)的不足。 第7圖提供本發明的另一個實施例，其中兩個陰極均被施加多個射頻 功率。第7圖中給出的實施例可以通過修改本專利給出的其它實施例來實 現，或與此處未給出的其它實現方式共同實現。第7圖中給出的具體實施 例採用了第1圖所給出的實施例’並且對相似的部件採用了相似的數位標 號，差別在於它們是按照7〇〇系列而不是10〇系列來標注部件的。 如第7圖所示，每個陰極72〇和725均接收3個射頻頻率。此舉的目 的是為了通過獨立控制等離子體密度和離子能量來控制蝕刻工藝。即，一 個或兩個鮮可轉絲㈣轉子齡子㈣。轉子齡子能量頻率 • 應選擇在較低的範圍内，如，-個頻率選擇在500khz-2MHZ範圍内，而另 「個選擇13MHZ (更精確的說是13 56MHZ)。這些鮮通常被稱為偏置頻 率(bias frequency)。等離子體的密度可以通過較高的頻率進行控制，如 27MHZ、60MHZ、lOOMHZ或16(MHZ ’這通錄稱為義率(窗“ frequency)。另-方面，也可以採用單個偏置頻率和一對源頻率。例如，單 個偏置鮮的取值相選擇在別驗·2舰範_或者聰13聰。而 這對源頻率的取值可以是27_、6G廳、⑽聰或16qmhz 〇 在-個具體例子中’採用了一個偏置解754、乃6，並被設為2mhz 或I3MHZ，並採用了兩個源頻率：用於陰極72〇的源頻率752,75ι以及用 於陰極725的源頻率758和759。源射頻頻率中的一個被設為27聰，另 -個被設為60MHZ。該種配置可以對等離子體粒子的解離提供更好的控制。 1337382 第7圖中給出的實施例的另-個特徵是切換開關泊 763和767使得本實施例可以在多個可選頻率之間切換，從而可以 制等離子體的解離。通過使用切換開關763和767 ,前述所有實施例都可: 被用來在並行等離子趙處理室700中提供第一階段工藝操 藝操作。在第-階段工藝操作時，採用偏置頻率7547 :又 7咖，风㈣第-組合’在第二階段工藝操作時，採用偏置頻率754756 和展頻率752,751，758,759的第二組合。例如，並行等離子體處理室雨可 =用Τ置解(如，約2聰)進行主_階段的1 時為了實現“軟著陸”，祕將被切換到工作在較高的偏置頻^下」 UMHZH面，並行等離子體處理室可以採用較低的源頻率 752’751’758,759進行蝕刻步驟，如採用27MHZ ;然而，在完成钱刻後，美 片將被移出並行等離子體處理室·，對並行等離子體處理室雇採$ Ϊ =離:清洗。更高密度的等離子體可以通過採用更高頻的ί 頻率獲仟’如 60ΜΗΖ、100ΜΗΖ 或 160ΜΗΖ。 工拔圖了補本發_實施織現的—個偏·率進行 =藝處理的例子。此工藝可以是，比如，侧—塊半導體基片。在步驟_ 中’源射頻源被激勵以4料離子體〜職頻源的解可以為27ΜΗζ、 HZ臟、160聰等。在步驟810中，第一偏置頻率被激勵並 ΐΐ ί 產生解離離子去轟擊基片（第—I藝步驟，步驟咖。 :工供步驟70成後，第偏置功率在步驟830中被斷開(de_energized)， 並在=驟840中第二偏置裤被激勵，以進行第二卫藝步驟㈣。在此情況 二第二偏置頻率可以為大約2臟，第二偏置頻率為大約13聰。在此 =置鮮為2聰時，源鮮至少耻其高2倍，《的實施為 ^倍以上。另一方面，當偏置頻率為13MHZ時，源頻率可以為其 、°例如’當偏置頻率為13聰時，源頻率可以為其兩倍（即 ，或為其五倍（即60MHZ)，或更高（100MHZ或16〇MHZ)。 第圖示出了根據本發明的實施例實現的一個採用兩個源頻率進行工 f處勢’此工藝可以是，比如，則半導體基片以及此後的“原 心工β。在步驟_中，第—源射頻功率源被激勵以絲等離子體6 17 1337382 該源射頻功率源的頻率可以為27MHZ。在步驟810中，偏置頻率被激勵並 被施加至處理室以產生用於轟擊基片的解離離子，用於蝕刻工藝步驟（步 驟920)。當蝕刻工藝過程完成後，在步'驟930中偏置功率被斷開，並在步 驟935中將基片移出處理室。然後在步驟940中啟動第二源功率以進行清 洗步驟(步驟950)。在此情況下，第二源功率的頻率可以是6〇MHz、1〇〇mh^ 或 160MHZ。

最後，應當理解，此處所述的工藝和技術並不與任何特定的裝置直接 相關，它可關任何合適的元件組合來實現。此外，可讀據本發明所教 示的内容，各種類型的通用器件均可以被應用。也可以製造專門的器材來 實現本專稿述的方法及轉，並且具有—定的優勢^本發明是參照具體 的實施方式來描述的，其所有方畴應為示意性的解_非限定性的、。、本 領域的技術人貞會意朗，不同的硬體、軟體和固件敝麵可適用 施本發明。比如，所述的軟體可以用很多種程式或指令碼語言來描 如彙編、C/C++、PERL、SHELL、PHP、JAVA 等等。 田’L t 本發明是參》财施方式描述的，但其财方面顧為示音 限定性的。此外’通過研究本專频揭麵發簡徵和實施，^ 領域的技術人員也可峨為料補出其他實施方式。本翻^ 式的各種方面和/或元件可以在轉子體腔室技術中單獨或以任= 用。說明書和關中的的特徵和實施方式應僅轉為示例,^、，j 發明的真正細和精神則是由下辦請專利範圍巾所 【圖式簡單說明】 第 圖 圖是根據本發明的-個實施麟制並行等離子體處理室的戴面示 第2圖是第1圖中沿線c_c的截面示意圖。 第3圖是本發明中等離子體限制裝置的—個實施例的剖面圖。 第4圖是如第3圖所示等離子體限制裝置的局部的、 第5圖是本發财射舰§&網路的結構示意圖。 、。彳面圖< 第6圖示出了-個實施例，其中兩個處理區域之 . 第7圖示出了本發悔—個實施例，其中__中的每 18 多個射頻頻率。 處理的圖=_據接爾慮_物貞率進行工藝 第9圖示出了根據 理的例子。 本發明的實施例實現的-個_兩個源解進行工藝處 【主要元件符號說明】 並行等離子體處理室.............100,600,700 室體.............105,705 處理區域.............110，115,71〇,715 陰極.............120,125,720,725 隔離壁.............122,722 基片.............130,135,730,735 隔離環.............132 裝卸槽.............134 射頻導體.............140,145,740,745 連接器.............150,155,750,755 射頻功率源.............152,154 匹配電路.............153，157,753,757 射頻功率源.............156，158 共用源.............160,760 氣體喷頭.............170,175,770,775 輸氣管.............m，m 中心區域.............172,772 輪氣管.............173,773 密封.............174,774 週邊區域.............176,776 中心真空泵.............180,780 排氣口............. 182,782 内壁.............183,783 1337382 排氣室.............184,784 限制裝置.............70,190,195,790,795 源頻率.............751，752, 758,759 偏置頻率.............754,756 切換開關.............763,767 導電部件.............71 外部週邊邊緣.............72 内部週邊邊緣.............73 頂表面.............74 底表面.............75 通道.............76 電氣絕緣層.............80 電氣導電支撐環.............90 外部週邊邊緣.............91 内部週邊邊界.............92 電氣導電部件.............95 電氣傳導環.............96 通道.............98,99 處理區域.............610,615 隔離環.............632 壓力均衡通路.............634、636 分隔牆....... 682 通道.............684

厚度.............T 20

Claims (1)

1337382 、申請專利範圍： 種包3至^兩個處理區域能夠單獨地或同時地處理至少兩片基片的 等離子體處理室，包括： 處理室體，包含至少兩個等離子體處理區域，每個處理區域在較低 位置處有-傭極且在處理區域的上部設有—個陽極，所述室體包 含排氣通道； 至少一個真空泵，與所述排氣通道相連接； 至少兩個射觀gif:路’每_個射親配電簡時地將至少一第一 射頻頻率和-第二射頻頻率耗合到其中的一個陰極上；

其中，第一射頻頻率高於第二射頻頻率。 Z如申請專利範圍第1項所述的等離子體處理室，還進一步包括至少兩 個等離子舰繼置，每鱗離子體限制裝置位於—個相應的陰極附 近，用於防止轉子體從處理區麵人排氣通道。 3. 如中請專利範圍第2項所述的等離子體處理室，其中每—個等離子體 限制裝置包含等離子體遮罩和射頻遮罩。 4. 如巾請專利翻第3項所述的等軒體處理室，職轉子體遮罩包 含導電的但電氣浮地卿件’所述射頻遮罩包含接地的導電部件。

5. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體處理室，還包含至少兩個可移 動的絕緣隔離環’每個隔離環位於—個處理區域内，當隔離環位於其 較低位置時每個隔離環為每個處理區域限定了週邊邊界。 6. 如中請專利範ϋ第5項所述崎離子體處理室，其情述處理室體為 每個處理區域設置有接地的室壁，每侧離環的厚度被設計成能夠使 接地的室壁被射頻能量遮罩。 7.如申請專利範圍第6項所述的等離子體處理室，其中每個隔離環還包 括至少一個壓力均衡通路。 8.如申請專利範圍第7項所述畴離子體處理室，還進—步包括一個隔 離壁將兩個處理區域分關，所述隔離壁包含—個壓力均衡通道，當 隔離環位於其較做置時所频力均衡通道與所賴力均衡通路相^ 通。 21 9. 2請專利_ I項所述崎離子體處理室，還_干個射頻傳 =體’母-讎頻傳導體將射缝量從所述射頻匹配電路中的— ίο.

5到相應驗極，每麵頻料·括若干_自分佈収與陰極相 連接’以便以-種均衡的方式將射頻能量齡到相應的陰極上。 如申請專利範圍第9項所述的等離子體處理室，其中每—個射頻匹配 電路包含-個高簡人端、—個侧輸人端、-倾合輸出端，在高 ，輸入端和組合輸出端之卿合有高舰配電路，在低頻輸入端和组 δ輪出端之_合有低頻匹配電路，其t，所述高頻匹配電路對於第 二和第四射頻頻率具有高阻抗，所述低頻匹配電路對於第—和第三射 頻頻率具有高阻抗。 U·如申請專利範圍第1〇項所述的等離子體處理室，其中所述第一射頻頻 率從約27MHZ、約60MHZ或約100MHZ令選取。 2’如申凊專利範圍第1〇項所述的等離子體處理室，其中第二射頻頻率從 約500KHZ至2.2MHZ範圍内選取。 3.如申ef專利圍第1巾的轉子體處理室，其巾每—個射頻匹配電路 還將一第三射頻頻率耦合至一相應的陰極。

14.如申請專利範圍第13種的等離子體處理室，還包括若干個切換開關， 每一個切換開關用於在第一、第二及第三射頻頻率中進行選擇切換。 15· ~種並行等離子體蝕刻室，包括： 導電室體，具有第一處理區域和第二處理區域，所述室體還具有隔 離壁用以將纽區域和第二處魏域分隔開，所述室體還包括與 所述第一處理區域和所述第二處理區域流體連通的排氣室，所述排氣 室具有單排氣口，.所述室體接地； 真空泵，與所述排氣口相連； 第一固定陰極，固定在第一處理區域的底部，並包含第一夾盤用於 支撑基片； 第一氣體噴頭’固定在第一處理區域的上部，並包含第一電極； 第二固定陰極’固定在第二處理區域的底部，並包含第二夾盤用於 支撐基片； 22 ^37382 2二氣體仙，岐在第二處縣域社部，並包含第 第=體源’為第-氣體噴頭和第二氣體噴頭提歡藝處理氣體. _合;^路’同時將至少-個低頻射頻頻率和-個高頻射頻 頻率====，同啸至少—個低頻射頻_和—個高頻射頻 倍。其中’所輪咖解的大錢所綱_解的大小至少兩 ，6' 2叫專她_ 16項所述的並行雜子舰 18 離子體限制裝置包含等離子體遮罩以及射頻遮罩中母個第一 體第16項所述的並行等離子體蝕刻室，其情述等離子 部=罩包3導電的但概浮地的部件，所述㈣遮罩包含接地的導電 19. 如申請專利範圍第15項所述的並行等離子刻室，還包含： 位於第-處理區域中的第一可移動絕緣隔離環； 位於第二處理區域中的第二可移動絕緣隔離環； 20. :===—置時用於基片 二範圍第19項所述的並行等離子_室，其巾… 咖物财—轉纟，侧_的室壁被射 範圍第20項所述的並行等離子_室，其中第—和第二 22 ^心、概分別包含至少—健力均衡通路。 .包含範圍第21、項所述的並行等離子體侧室，其令所述隔離壁 ^ &力均衡通道’當第一和第二可移動絕緣隔離環位於其較低 23 1337382^ • 位置時，所纏力均衡通道與第—和第二可移動絕緣隔離環上的逛力 均衡通路相連通。 23.如申請專利範圍第is項所述的並行等離子體敍刻室，其中所述低頻射 頻頻率的範圍為約500KHZ至2·2龐，而高頻射頻頻率可以從約 ' 27ΜΗΖ、6〇ΜΗΖ 以及 100ΜΗΖ 中選取。 ，24·如申請專利範圍第15項所述的並行等離子體餘刻室，财括與第一射 頻匹配連接的第-切換開關以及與第二射頻匹配連接的第二切換開 關’可以通過操作第-和第二切換開關中的每一個進行如下選擇·· 從兩個低頻射頻頻率中選擇獲得所述低頻射頻頻率；或 • 從聽細射麵种W麟所述冑雜麵率。 25. 如申請專利範圍第15項所述的並行等離子體蝴室，其中所述第一處 理區域和第二處理區域巾的每__個均可關立於另—侧立地進行工 藝處理。 26. —種去耦合反應離子姓刻室包括： 導電室體’包括多個處理區域及將多個纽區域相互分隔開的隔離 壁’所述隔離壁上設置有用於平衡多個處理區域内的壓力的流體通 道；所述室體還包括至少-個與所述多個處理區域流體通道的 室；所述室體接地； ' • 至少一個真空泵，與所述排氣室相連； 多個陰極’每鰣極m定於其相應的處理區域的底部，並包括—個 夾持裝置用於支撐基片； 多個氣體喷頭’每個氣體喷顧定於其相應處理區域的上部，並勺 括一個電極； i 共用氣體源，為所述多個氣體嘴頭提供工藝處理氣體； 多個射頻匹配，每個射頻匹配將至少一個低頻射頻頻率和一個高頻 射頻頻率同時镇入其中一個相應的陰極。 °, 27.如申請專利範圍帛26項所述的去耗合反應離子姓刻室，還包括多個等 離子體限織置，每辦料體限繼置位於其域的陰極附近，用 於防止等離子體從處理區域進入排氣室。 24 1337382 ' 28.如申請專利範圍第27項所述的去柄合反應離子餘刻室，其中每個等離 子體限制裝置包括等離子體遮罩以及射頻遮罩。 29.如申請專利範圍第28項所述的去耦合反應離子蝕刻室，其中等離子體 遮罩包含導電的但電氣浮地的部件，射頻遮罩包含接地的導電部件。 、30.如申請專利範圍第26項所述的去耦合反應離子蝕刻室，還包括多個可 . 移動的絕緣隔離環，每個絕緣隔離環位於一個處理區域内，當每個隔 離環位於其低位時限定了相應處理區域的週邊邊界。 31.如申請專利範圍第3〇項所述的去耦合反應離子蝕刻室，所述每個絕緣 隔離環具有一定厚度可以使接地的室壁被射頻能量遮罩。 • 32·如申請專利範圍第31項所述的去耦合反應離子蝕刻室，其中每個絕緣 隔離環還包含至少一個壓力均衡通路，當絕緣隔離環位於其低位時， 所述壓力均衡通路與壓力均衡通道流體連通。 25