[發(fā)明專利]包含多個(gè)處理平臺(tái)的去耦合反應(yīng)離子刻蝕室

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710042285.5
• 申請(qǐng)日: 2007-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN101076219A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹志堯;倪圖強(qiáng);陳金元;錢學(xué)煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46;H01L21/00;H01L21/67;H01J37/32
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及等離子體處理室，尤其涉及一種具有一對(duì)或多個(gè)并行的處理區(qū)域、可單獨(dú)地或同時(shí)地加工處理兩片或更多片基片的等離子體處理室。

【背景技術(shù)】

在半導(dǎo)體芯片的制作過程中，通常會(huì)采用兩類半導(dǎo)體芯片處理系統(tǒng)。第一類系統(tǒng)通常被稱為批處理(batch?processing)系統(tǒng)。使用批處理系統(tǒng)的主要原因在多個(gè)芯片或基片能夠被同時(shí)加工處理，因而該系統(tǒng)可以提供高的輸出產(chǎn)能。但是，隨著半導(dǎo)體器件性能規(guī)范要求的日益嚴(yán)格，工業(yè)界已經(jīng)轉(zhuǎn)而使用第二類處理室，即，單基片處理室。開發(fā)單基片處理系統(tǒng)的主要原因在于它更便于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(yīng)用場合，人們還嘗試提供一種可以同時(shí)并行處理兩片基片的單個(gè)處理室。此種應(yīng)用，可以在保證單基片處理的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)可以一次處理兩片基片。美國專利第5,811,022號(hào)揭露了一種兩個(gè)/并行(twin/tandem)的基片處理室系統(tǒng)，該發(fā)明是一種電感耦合型等離子室，采用等離子體去除光刻膠，業(yè)內(nèi)也被之為：光刻膠灰化。光刻膠灰化是一種氧化反應(yīng)，此過程使用氧去除有機(jī)光刻膠。光刻膠被氧化成氣體，如一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽，然后通過真空泵抽出處理室。因此，此類應(yīng)用在半導(dǎo)體基片處理過程中并不要求具有與某些性能規(guī)范更加嚴(yán)格的應(yīng)用(如半導(dǎo)體基片刻蝕)同樣的工藝均一性。

因?yàn)楣饪棠z灰化的處理要求不嚴(yán)格，專利‘022中提出的處理室包括兩個(gè)分離的等離子體生成室(two?separate?plasma?generation?chamber)，每個(gè)等離子體生成室的底部是開放的，并與一基片處理室相連，該基片處理室內(nèi)容設(shè)有兩片基片。等離子體發(fā)生室和基片處理室之間設(shè)置有一個(gè)帶電粒子過濾器，用于防止帶電粒子進(jìn)入基片處理室，但允許電中性的活潑粒子進(jìn)入基片處理室，從而將光刻膠從基片上去除。由于該基片處理室的結(jié)構(gòu)被構(gòu)置成在兩片基片之間沒有分隔并且等離子體無法在基片上被啟輝，進(jìn)一步的，由于使用了過濾器防止帶電粒子進(jìn)入基片處理室，專利‘022中提出的基片處理室并不能用于當(dāng)今性能規(guī)范要求更嚴(yán)格的應(yīng)用(如半導(dǎo)體基片刻蝕)，而僅能用于簡單的灰化。

美國專利第5,855,681號(hào)還提出了另外一種并行的處理室結(jié)構(gòu)。專利‘681中提出的處理室包含兩個(gè)處理區(qū)域可以同時(shí)處理兩片基片，并且包含分立的氣體分配組件以及射頻功率源以在每一個(gè)處理區(qū)域內(nèi)的基片表面上方提供密度均勻的等離子體。特別地，專利‘681中解釋了Mattson系統(tǒng)(前述專利‘022的內(nèi)容)的不足之處是由在單個(gè)處理室內(nèi)的多個(gè)處理平臺(tái)(multiple?stations)中對(duì)多片基片進(jìn)行局部地工藝處理而直接造成的。為了改進(jìn)該設(shè)計(jì)，專利‘681教示到處理室應(yīng)具有“相互隔離的處理區(qū)域”，以便“在至少兩個(gè)區(qū)域中同時(shí)進(jìn)行隔離的工藝處理，這樣可以同時(shí)處理至少兩片基片”。

盡管隔離處理區(qū)域的解決方案可以實(shí)現(xiàn)并行處理兩片基片，但它卻引出了被俗稱為“室匹配”(chamber?matching)或“處理平臺(tái)匹配”(stationmatching)的困難。即，它使得控制處理室的兩個(gè)處理區(qū)域以提供相同的等離子處理?xiàng)l件/環(huán)境變得困難。例如，若一個(gè)處理區(qū)域的刻蝕速率高于另一個(gè)處理區(qū)域，則很難控制刻蝕過程的結(jié)束點(diǎn)。換言之，若刻蝕工藝的結(jié)束點(diǎn)是根據(jù)較高刻蝕速率區(qū)域確定的，將導(dǎo)致另一處理區(qū)域中的基片沒有得到完全刻蝕。反之，若刻蝕工藝的結(jié)束點(diǎn)被延遲，則高刻蝕速率區(qū)域中的基片將會(huì)被過度刻蝕從而被損壞。

美國專利第6,962,644號(hào)提出了上述并行處理室的改進(jìn)版本，在該專利中提出了“一個(gè)具有多個(gè)相互隔離的處理區(qū)域的處理室”。在專利‘644中采用一個(gè)“中心抽泵室”(central?pumping?plenum)使得兩個(gè)處理室可以相互“溝通”，但是這種設(shè)計(jì)又導(dǎo)致了在技術(shù)上被稱為“射頻串?dāng)_”(RFcrosstalk)的問題。在并行的處理系統(tǒng)中，射頻串?dāng)_具有極大的危害，因?yàn)橐粋€(gè)處理區(qū)域中條件的變化會(huì)對(duì)第二個(gè)處理區(qū)域中的工藝處理產(chǎn)生負(fù)面影響。