专利名称：具双频偏压源及单频等离子体产生源的蚀刻腔室的制作方法
技术领域：
本发明的实施例是有关于半导体晶片的制造工艺，且特别是有关于与蚀刻和等离子体相关的集成电路制造程序及设备。
现有技术半导体制造中的晶片制造工艺腔室有利用等离子体来进行蚀刻和沉积制造工艺的，其系利用各种的技术来控制等离子体密度和等离子体组份的速度。例如，磁场加强型等离子体腔室系利用磁场来增加等离子体中带电粒子的密度，藉以增加等离子体加强型沉积及蚀刻制造工艺的速率。增加制造工艺的速率是非常有利的，因为制造半导体组件的成本和制造工艺所需的时间成正比。
在进行等离子体增强制造工艺时，例如是反应性离子蚀刻制造工艺，可移除晶片特定区域上的材料，而实质上在晶片上形成组件的构件/图案(例如，晶体管、电容器、导线、介层窗等)。在晶片的特定区域上形成罩幕，则可在进行蚀刻时保护该区域。在进行蚀刻制造工艺时，整个晶片的蚀刻率的均匀度是非常重要的，其可确保晶片各个位置可以精准地蚀刻形成图案。蚀刻制造工艺的均匀度与蚀刻制造工艺中等离子体的控制习习相关。例如，美国专利第6354240号揭露在反应腔室周围设置磁场，以提供磁场限制，在低压环境维持高的等离子体密度。
然而，在进行深沟渠蚀刻时，晶片长时间暴露于蚀刻剂中，蚀刻罩幕可避免全部的晶片表面遭受蚀刻，仅裸露出未受保护的表面。亦即，深沟渠制造工艺受限于保护罩幕以及待蚀刻材料之间的选择比，选择比愈高则所蚀刻的沟渠的深度就愈深。
发明内容
本发明提供一种蚀刻腔室，其导入三种射频频率，其中一个射频系用以产生并维持等离子体，另二个射频系用以施加偏压给偏压单元(例如晶片底座)。这三个频率可改善等离子体的控制，增加蚀刻制造工艺的制造工艺窗(process window)。强化等离子体密度和离子能量的控制可改善蚀刻剂的覆盖性，并提供较大的制造工艺窗。
特别是，本发明系提供一种在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置。此装置包括一偏压单元及一等离子体产生单元，其中偏压单元系设置于腔室中，适于承载一晶片；等离子体产生单元系设置于邻近偏压单元处。等离子体产生(顶)电源系耦接至等离子体产生单元，而底(偏压)电源系耦接至偏压单元，以提供一调变该等离子体的调变讯号。
本发明亦提供一种在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，此方法包括将制造工艺气体供应至腔室中的待处理晶片上方，并提供高频射频电力至等离子体产生单元，点燃该制造工艺气体形成等离子体。之后，将调变射频电力讯号耦接偏压单元，并依据特定制造工艺处方进行该晶片的制造工艺。
图1系绘示双频偏压等离子体腔室系统的剖面示意图。
图2系绘示图1的等离子体腔室系统的上视剖面图。
图3系绘示在晶片制造工艺中选择性控制等离子体的方法的流程图。
图4系绘示第二实施例的一种双频偏压等离子体腔室系统的剖面示意图。
图5A-5D本发明所使用的射频波形例的图形。
主要单元符号说明100双频偏压腔室系统102腔体
104顶盖(lid)组件106可抽真空腔室108腔室底部110控制器112中央处理单元(CPU)114内存116支持电路120基底支座121上表面122侧壁124静电卡盘126冷却板127底座基板130卡盘电极132基底入口134高压直流电电源供应器140制造工艺区150第一偏压电源供应器151、155匹配网络154第二偏压电源供应器159气体管线160气体面板161匹配网络162高频射频电源164排气烟囱
166排气信道172顶盖174等离子体产生单元176通孔或狭缝182、183、184、185线圈400等离子体腔室系统401晶片404天线406制造工艺腔室410控制器414内存420晶片支座421支座422导电主体427节流阀440制造工艺区448气体源449气体导管450偏压电源(偏压电力供应器)451、455匹配网络454偏压电力供应器460体面板461匹配网络462等离子体电源464真空泵
472拱顶474气体入口具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
本发明提供一种用来进行高高宽比深沟渠蚀刻的装置，特别是，一种具有双频率偏压源和单频率等离子体产生源的制造工艺腔室。待处理的晶片系固持在腔室的支座上。单频等离子体产生源系耦接至位于待处理晶片上方的等离子体产生单元；而具有不同频率的一对偏压源系耦接至支座，使支座做为一个偏压单元。
图1系依据本发明第一实施例所绘示的双频偏压腔室系统100的剖面示意图。更具体地说，图1所绘示的是可用来形成高高宽比沟渠的腔室系统(系统)100。通常，系统100包括一个腔体102及一个顶盖组件104，其可界定出一个可以用来进行基底制造工艺的可抽真空腔室106。在一实施例中，系统100是加州圣塔拉拉市的应用材料公司所生产的MxP型蚀刻系统。有关MxP型蚀刻系统，在2002年6月11日提出申请的美国专利第6403491号中有详细说明，其内容并入本案参考之。此外，另一种晶片制造工艺系统亦可以考虑，如eMAX型系统、PRODUCERe型系统、HOT型系统、ENABLER型系统，这些系统亦是由加州圣塔拉拉市的应用材料公司所生产。
系统100还包括一个气体面板160以及一个排气烟囱(exhauststack)164。气体面板160系经由数条气体管线159来与腔室106耦接，以供应制造工艺气体。排气烟囱164系经由排气信道166来与腔室106耦接，以维持真空环境并排出废气和污染物。此外，控制器110系与系统100的数个组件耦接，以有效控制腔室106中所进行的制造工艺(例如，沉积和蚀刻制造工艺)。
腔体102包括至少一个侧壁122以及一个腔室底部(chamberbottom)108。在一实施例中，至少一个侧壁122的外表面呈多角形(如八角形或大体上呈矩形)，内表面呈环状或圆柱状。而且，至少一个侧壁122可电性接地。腔体102可以由无磁性金属(non-magnetic metal)如阳极镀铝(anodized aluminum)等来制成。腔体102包含一个基底入口132，其可通过位于制造工艺平台(processing platform)的狭缝阀(slit valve)(未图示)以选择性关闭。
顶盖组件104系设置于侧壁122上方，其在腔室106中限定出一个制造工艺区140。通常，顶盖组件104包括一个顶盖172以及一个装设在顶盖172底部的等离子体产生单元(例如，电源或阳极)174。顶盖172可以介电材料制成，例如是氧化铝(Al2O3)，或无磁性金属如阳极镀铝。等离子体产生单元174可由导电材料制成，如铝，不锈钢等。
此外，等离子体产生单元174经由一匹配网络161与一高频射频电源162耦接。高频射频电源(顶端电源)162在约为40-180MHz的频率下所提供的射频电力约为100瓦特至7500瓦特，其可点燃腔室106中的气体混合物并维持等离子体。
等离子体产生单元174具有通孔或狭缝176，供气体扩散。亦即，等离子体产生单元174亦是作为一个喷器头(showerhead)，其在点火时可供应制造工艺气体在制造工艺区140形成等离子体。制造工艺气体(例如CF4、Ar、C4F8、C4F6、C8F4、CHF3、Cl2、HBr、NF3、N2、He、O2及/或其组合)系由外部气体面板160经由与其耦接的气体导管159而供应至等离子体产生单元/喷气头174。
在另一实施例中，顶盖组件104可与气体分配环(未绘示)耦接，以使制造工艺气体供应至腔室106之中。典型的气体分配环包括一个铝制或其它材质制成的孔环(annular ring)，其中形成有多个孔(port)，用以承接连接气体面板160的喷嘴。
基底支座120系设置于腔室106之中并固定在腔室底部108。进行晶片制造工艺的基底(即晶片，未绘示)系固定在基底支座120的上表面121上。基底支座120可以是一个感受器(susceptor)、加热器、陶瓷基体或静电卡盘，在进行制造工艺时，基底系至于此支座120上。基底支座120可接受射频偏压讯号，使基底支座作为一个相对于射频偏压讯号的偏压单元(例如是阴极)，其详述如下。
在图1的实施例中，基底支座120包括一个与冷却板126上表面耦接的静电卡盘124。冷却板126系与底座基板(pedestal base)127的上表面耦接。静电卡盘124可由介电材料制成，例如陶瓷，如氮化铝(AlN)、氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、蓝宝石、氮化硼、或可以是等离子体喷涂的氮化铝，或在阳极镀铝表面上的氧化铝等等，且其通常制成一个薄的圆盘。
再者，静电卡盘124可以是具有一个或多个卡盘电极(chuckingelectrode)130者。卡盘电极130例如是由导电材料(如钨)制成，设置于较接近静电卡盘124的上表面之处。藉此，卡盘电极130可在晶片的背面提供足够的静电力，以使晶片可以固持(即夹)在静电卡盘124上。卡盘电极130可以是各种构形，例如是单极构形、双极构形、区域夹头构形或其它任何适于将晶片固持在静电卡盘124上者。卡盘电极130与一遥距电源即高压直流电(HVDC)电源供应器134连接，以提供足够的电压将晶片固持在静电卡盘124上。
冷却板126有助于调节静电卡盘124的温度。特别是，制作冷却板126的材料是一种射频电力的高导电体，例如，钼、锆合金(如Zr-Hf)、金属复合材料(如Al-Si-SiC)等。此外，用来制造冷却板126的材料选自于其热膨胀系数与静电卡盘124的热膨胀系数相近的材料所组成的族群。冷却板126中具有多个信道(未绘示)，其可使冷却剂循环，以减少晶片和静电卡盘124热传导所产生的热。
在静电卡盘124中可嵌入一个加热单元，以进一步控制温度。此外，可增设背面气体导引系统(未绘示)，以使气体供应至静电卡盘124上表面上所形成的沟道中以及晶片的背面。
如上所述，基底支座120亦可作为偏压电极(即阴极)，以使沉积或蚀刻制造工艺中离子化的气体偏向晶片。第一偏压电源供应器150和第二偏压电源供应器154系分别经由匹配网络151和155平行耦接基底支座120和地板。在一实施例中，接地的侧壁122和等离子体产生单元174系共同定义出阳极，其系相对于基底支座120中的偏压单元(阴极)。
特别是，第一偏压电源供应器150在约为100kHz至6MHz的频率下可提供约为10瓦特至7500瓦特的射频电力。第二偏压电源供应器154在约为4MHz至60MHz的频率下，例如在13.56MHz的频率下可提供约为10瓦特至7500瓦特的射频电力。藉此，来自第一偏压电源供应器150的讯号可振幅调变第二偏压电源供应器154的讯号。例如，以来自第一偏压电源的2MHz讯号振幅调变来自第二偏压电源供应器154的13.56MHz讯号。值得注意的是，第一和第二偏压电源供应器150和154的电力位准(level)系与待进行制造工艺的工件的尺寸有关。例如，300mm晶片进行制造工艺时所需消耗的功率大于200mm晶片所需要的功率。
在一实施例中，卡盘电极130亦可作为偏压单元。特别是，第一和第二偏压电源供应器150和154系与卡盘电极130耦接，以使偏压讯号(即调变射频讯号)施于电极130，以产生一偏压。在另一实施例中，第一和第二偏压电源供应器150和154系与冷却板126耦接，以使其作为偏压单元。或者，第一和第二偏压电源供应器150和154可以与冷却板126下方的基板(未绘示)耦接，或与静电卡盘124中其它的阳极耦接。
值得注意的是，控制器110可以是可用来控制偏压电源供应器150和154并且可控制高频射频电源162者。特别是，控制器110可控制偏压电源供应器150和154的电力设定点(power set point)，以提供偏压讯号或调变讯号。亦即，控制器110可用来控制第一偏压电源供应器150提供的低频射频偏压讯号(例如2MHz讯号)以及第二偏压电源供应器154提供的中间射频偏压讯号(例如13.56MHz)。再者，控制器110可控制高频射频电源162的高频射频讯号的设定点。值得注意的是，电源供应器150、154和162的控制器110的电力位准设定，系与待进行制造工艺的晶片的尺寸有关(例如200mm和300mm的晶片)。
值得注意的是，偏压电源供应器150和154的两个偏压输入电力讯号系在形成等离子体之后才进行调变。特别是，等离子体是做为一个非线性组件，例如二极管，以调变等离子体中的两个偏压电源供应器150和154。调变的程度系与等离子体的条件、偏压讯号电力位准以及其频率有关。
调变等离子体中的偏压讯号后，可依照调变的方案来控制等离子体的密度和加速度。在进行蚀刻深沟渠(如介层窗)的蚀刻制造工艺时，增加选择比可保护罩幕(例如光阻罩幕)，延长其使用寿命，以增加深度以及高宽比。调变偏压讯号可增加许多时刻制造工艺的制造工艺窗(processwindow)。
图2系绘示图1的等离子体腔室系统100的上视剖面图。
具体地说，图2系绘示等离子体腔室系统100的一个实施例，其系在等离子体产生单元174和偏压单元120之间的制造工艺区140使用直流电磁场以磁性强化之。亦即，利用磁场来增加腔室(亦可称之为反应室)中等离子体的带电粒子密度，以增加等离子体强化制造工艺的速率。
传统的磁场方向系横跨过腔室106的纵轴，亦即，电极120和174之间的延伸轴的横向。这种横向磁场可由各种排列方式的永久电磁体或电磁体来提供。其中的一种排列方式，是在圆柱状的腔室侧壁122上相对应的两端设置第一对主线圈182和183，并在圆柱状的腔室侧壁122上相对应的两端设置第二对主线圈184和185。每一对主线圈182-185系同相串接到直流电源供应器(未绘示)，以使其产生横向(相邻)的磁场，而附加至线圈对之间的区域中。横向磁场如图1和图2中箭头B所指的方向，其系在负X轴的方向延伸。所使用的磁场可以有各种的改变，例如是相反的磁场，如加州圣塔拉拉市应用材料公司所生产的蚀刻MxP介电腔室。
为能如上所述有效控制系统100，控制器110可以是任何一种一般用途的计算机处理器，其可用于工业设定，以控制各种腔室和子处理器。通常，制造工艺控制器110包括与内存114和支持电路116电性连接的中央处理单元(CPU)112。支持电路116包括各种总线、输入/输出电路、电源供应器、时脉电路(clock circuit)、高速缓存(cache)、其它的构件。
内存114或计算机可读取媒体可以是一种或多种可读取内存，例如随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘、硬盘或其它形式的区域及/或远程数字储存器。内存114中储存着软件程序(software routine)。当CPU112执行时，将使反应室执行本发明的制造工艺。此软件程序亦可储存在第二个CPU(未绘示)之中，并/或在第二个CPU之中执行，而此第二个CPU的位置系位于远离CPU112所控制的硬盘。
当晶片定位于支座120上后，执行此软件程序。当CPU112执行此软件程序时，一般用途的计算机处理器将转变为一个特殊用途的计算机(控制器)110，其可控制腔室的操作，使蚀刻制造工艺依照本发明的方法来进行。
图3系绘示在晶片制造工艺中选择性控制等离子体的方法300的流程图。更具体地说，方法300可提供一种控制等离子体密度和粒子加速度的技术，其可在晶片中蚀刻深沟渠时增加沟渠的深度和高宽比。
方法300的起始步骤302，是将基底加载，并移至基底支座106的适当位置上。步骤304，是将制造工艺气体经由图1例示的喷器头或至少一个喷嘴通入腔室106之中。制造工艺气体可包括Ar、CF4、C4F8、C4F6、C8F4、CHF3、Cl2、HBr、NE3、N2、He、O2及/或其组合，其通入腔室106的速率在约为1sccm至约为2000sccm之间。
步骤306，将腔室106的压力调变到所需的制造工艺压力，其系调变抽气阀(pumping valve)(未绘示)，将气体抽入腔室106至所需压力。就产生等离子体的操作观点而言，压力可以在约为1毫托至约为1000毫托之间。
在等离子体产生单元174和地板(例如腔室侧壁及/或偏压单元)之间的顶端电源供应器162施加电源可形成等离子体。步骤308，顶端电力供应器162所施加的电源在约为40MHz至约为180MHz的频率下，约为100瓦特至7500瓦特之间，其可点燃制造工艺区140所通入的制造工艺气体形成等离子体。特别是，将气体混合物(如Ar)通入腔室106的制造工艺区140之中。当腔室中的压力达到所设定的压力时，射频电源162所提供的射频讯号将点燃气体，形成等离子体。然后，将晶片卡入基底支座120，再将其它的制造工艺气体供应道腔室106之中。至此，方法300已进行至步骤308。
步骤310，激活偏压电源供应器150及154，并以调变的偏压讯号在偏压单元120施加偏压。偏压单元可将偏压电源150和154耦接卡盘电极130、冷却板126阴极基板以及基底支座120中的其它构件来达成。值得注意的是，方法300的步骤308和310的顺序限制，其顺序可以相反的或同时进行。
特别是，中间射频偏压电源150和低射频偏压电源154是开启的，且偏压单元120所施加的偏压在约为10瓦特至约为7500瓦特之间。再者，两个偏压电源150和154射频电源的射频讯号可提供一个调变信号，其可通过低频讯号(例如400KHz至2MHz)来调变中间频率讯号(例如13.56MHz)。
中间频率射频电源(第二偏压电力供应器)154可提供足够能量的位准，使离子向偏压单元120加速，以使粒子在蚀刻制造工艺中轰击晶片。再者，低频射频偏压源150可提供宽能带，以增加晶片附近的等离子体密度。增加等离子体密度可使更多的粒子轰击晶片。如此，偏压电力供应器150和154所提供的中间射频波形可进一步控制用来加速离子的能量，并且可控制制造工艺区域140的等离子体密度。
步骤312，制造晶片的程序(例如，深沟渠)系依照特定的处方来进行的。等离子体制造工艺的操作可由制造工艺分析系统(未绘示)来监测，以判定晶片制造工艺是否已达终点或已完成。步骤314，当完成制造工艺处方时，停止产生等离子体，将晶片移开制造工艺腔室，以进行下一个制造工艺，至此，方法300结束。
在一实施例中，在进行蚀刻步骤312时，在等离子体中提供调变波形，可在硅晶片中形成宽度约为14微米(μm)且高宽比至少约为6∶1的深沟渠。特别是，在反应腔室106中供应的制造工艺气体例如是NF3(速率为80sccm)及HBr(速率为400sccm)。NF3和HBr的流率比约为1∶5。反应腔室106中的压力系维持在约为100至400毫托。顶端电力供应器162在约为60MHz频率所施加的电力约为3000瓦特，其可点燃制造工艺区140中的制造工艺气体，而形成等离子体。中间射频偏压电源150系设定在13.56MHz的频率下可提供约为2000至3000瓦特的电力，而低射频偏压电源(例如，第一偏压电源供应器)154在2MHz的频率下可提供约为2000至3000瓦特的电力。两个偏压电源150和154的射频讯号所提供的射频讯号系被调变10至80百分比。
图5A-5D系绘示一种用于本发明的射频波形例的示意图。图5A绘示2MHz的偏压讯号；图5B绘示13.56MHz偏压讯号；图5C绘示调变偏压讯号。在图5A-5C中，各波形图的y轴表示电力(power)的大小；x轴表示频率。特别是，图5C系绘示调变的连续波(CW)讯号，其系以2MHz射频讯号来调变13.56MHz的射频讯号。
图5D系绘示一种调变脉冲波形。此例中，系以方波做为调变讯号，其可产生图5D的调变讯号。调变讯号的强度大小是调变讯号的函数。调变脉冲波形图的y轴表示电力的大小；x轴表示时间。每一个脉冲表示脉冲波峰约为+/-3000瓦的调变电力，工作周期10至90百分比之间。图5D所示为50％的工作周期，但熟悉此技艺者可知工作周期系与形成图案(如深沟渠)的处方有关。控制器110系依据特定制造工艺处方的需要来控制施加给偏压单元120的脉冲电力。在处理仿真一个调变波形时，重复送出脉冲。值得注意的是，仅需要一个偏压电源(如150或154)来提供图5D所示的调变脉冲波形。
相较于调变CW讯号(和调变脉冲讯号)为较低能阶(B点)的等离子体(如离子)，调变CW(和脉冲)讯号(A点)成分的峰值大小(较高能量阶)的等离子体(如离子)可加速朝向晶片。再者，由于用于偏压电力为低频和中频且如同在做振幅调变一般进行调变，因此，离子的能量得以增加。虽然，图5A-5D所示的调变的波形为正弦波和方波，但熟悉此技艺者当可了解，亦可以其它的波形来调变载波讯号。
图4系绘示在等离子体腔室系统400施加双频偏压的第二实施例的剖面图。此第二实施例亦可用来实施本发明，其例示一个诱导耦合等离子体腔室反应器400，例如加州圣塔塔市的应用材料公司制造的DPS-DT反应器。有关例示的诱导耦合等离子体反应器400，可参照美国专利第6444085号、第6454898号、第6444084号及第6270617号专利案，其内容并入本案参考之。通常，蚀刻腔室具有一个等离子体源单元以及一个晶片偏压单元，其晶片偏压单元可耦接至一个调变偏压电力。亦即，熟悉此技艺者可知其它形式的蚀刻腔室亦可用来实施本发明，这一些腔室包括遥距等离子体源、微波等离子体腔室、电子回旋共振(ECR)等离子体腔室等。
反应器400包括一个制造工艺腔室406及一个控制器410，制造工艺腔室406具有一晶片支座420，其位于导电主体(壁面)422中。壁面422具有介电拱顶472。腔室406可以变更为其它形式的顶板472，如平顶。典型的壁面422系耦接至一个电性接地点。顶板472上设有诱导线圈天线404。诱导线圈天线404系经由第一匹配网络461耦接至等离子体电源462。诱导线圈天线404系做为等离子体产生单元，其螺旋环绕于拱顶472上。或者，本发明可在一个腔室100中实施，其腔室100具有大致上为平面的顶面472、及位于平顶472上的堆栈或其它形式的天线404。典型的等离子体电源462在约为2MHz至约为180MHz的频率下，在一实施例中，在约为2MHz至约为13.56MHz的频率下可产生约为100瓦至约为7500瓦的电力。
支座(偏压单元)421系经由第一匹配网络451耦接至第一偏压电源450，并经由第二匹配网络耦455接至第二偏压电源454。在一实施例中，第一和第二偏压电源供应器150和154系耦接至卡盘电极(例如单偏压电极)，其系嵌在支座(卡盘)中，做为偏压单元。与图1的第一实施例相似的是，第一偏压电源供应器450在约为100KHz至6MHz的频率下所提供的电力约为10瓦至7500瓦。第二偏压电源供应器454，其相对于接地在约为10KHz至60MHz的频率下，例如在13.56MHz的频率下所提供的电力约为10瓦至7500瓦。藉此，来自第一偏压电力供应器450的讯号可振幅调变来自第二偏压电源供应器454的讯号。例如，以来自第一偏压电力供应器150的2MHz讯号振幅调变来自第二偏压电力供应器154的13.56MHz讯号，如以上图3所述的方法300以及图5A-5D所示的波形。
在操作时，系将半导体晶片401置于支座420上，并由气体面板460经由气体入口(喷嘴)474供应制造工艺气体，以将气体混合物供应至制造工艺区440中。并且，在天线404上施加等离子体电源462的电力，以点燃腔室中的气体混合物，形成等离子体。腔室406中的压力可经由节流阀427及真空泵464来控制。腔室壁面422的温度则可通过环绕于其周围的液体管线(未绘示)来加以控制。
晶片401的温度可通过稳定平衡支座420的温度来控制。在一实施例中，气体源448的氦气系经由气体导管449来供应至晶片背面401上形成的信道以及晶座表面上的沟道(未绘示)中。氦气有助于支座420和晶片401之间的热传导。
为使腔室可以如上所述的控制，控制器410可以是任何一种一般用的计算机处理器，其可用于控制各种腔是和子处理器的工业设定上。控制器410包括一个中央处理单元(CPU)412、内存414以及CPU412的支持电路。控制器410有助于DPS蚀刻制造工艺腔室400的组件的控制，其控制的方式相似于图1所述的控制器110和腔室106。
在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置已说明如上。此装置包括一个偏压单元及一个等离子体产生单元，其中偏压单元设置于腔室中，适于承载一晶片；等离子体产生单元设置于偏压单元上方。第一电源，其与该等离子体产生单元耦接，以及一第二电源，其与偏压单元耦接，并提供一调变讯号给偏压单元。
本发明已以两个蚀刻腔室的实例说明如上，这两个蚀刻腔室系分别利用电源供应器162及462来控制离子的能量以及轰击在晶片上的离子。然而，本发明亦可应用于电源供应器不提供电力(即电力(瓦)和频率(Hz)均为零)者，例如是加州圣塔塔市应用材料公司所生产的eMAX腔室。在此例中，腔室的表面系做为相对于偏压供应器150及154的射频接地端(阳极)，而其中之一的偏压电力供应器可同时做为偏压和电源供应器。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，包括一偏压单元，设置于该腔室中，适于承载一晶片；一等离子体产生单元，设置于该偏压单元上方；一第一电源，与该等离子体产生单元耦接；以及一第二电源，与该偏压单元耦接，并提供一调变讯号给该偏压单元。
2.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该偏压单元包括一基底支座。
3.如权利要求2所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该偏压单元更包括至少一卡盘电极，其设置于该基底支座中。
4.如权利要求2所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该偏压单元更包括一冷却板，其形成于该该基底支座中。
5.如权利要求2所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该偏压单元更包括一底座基板，其形成于该该基底支座中。
6.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该等离子体产生单元更包括一气体扩散器，其设置于该腔室上方。
7.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该等离子体产生单元更包括线圈天线，其设置于一位于该腔室上方的顶盖上。
8.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该第一电源在约为0MHz至约为180MHz频率下所提供的电力约为0瓦特至约为7500瓦特。
9.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该第二电源可提供多个调变脉冲波形。
10.如权利要求9所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该些调变脉冲波形的电压幅度在约为100至7500伏特之间，工作周期约为10至90百分比。
11.如权利要求1所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该第二电源包括一中间射频电源，其与该偏压单元耦接；以及一低射频电源，其与该偏压单元耦接。
12.如权利要求10项所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其中该低射频电源可提供一第一射频电力讯号给该偏压单元，该第一射频电力讯号在约为100KHz至约为6MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特；该调变射频电力讯号系提供一第二射频电力讯号至该偏压单元，该第二射频电力讯号在约为10KHz至约为60MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特；以及其中该第二射频电力讯号是依据该第一射频电力讯号来调变。
13.如权利要求12项所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该第一及该第二电力讯号的功率分别为2MHz及13.56MHz。
14.如权利要求12项所述的在晶片制造工艺中控制腔室等离子体的装置，其特征在于该第一射频电力讯号的波形系选自于正弦波及方波所组成的族群。
15.一种在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，包括将一制造工艺气体供应至该腔室中之一待处理晶片上方；耦接高频射频电力至一等离子体产生单元，并点燃该制造工艺气体形成等离子体；耦接调变射频电力至一偏压单元；以及依据一特定制造工艺处方进行该晶片的制造工艺。
16.如权利要求15项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该耦接高频射频电力的步骤更包括耦接在约为0MHz至约为180MHz频率下约为0瓦特至约为7500瓦特的电源。
17.如权利要求15项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该耦接调变射频电力的步骤更包括将一第一射频电力讯号耦接该偏压单元，该第一射频电力讯号在约为100KHz至约为6MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特；将一第二射频电力讯号耦接该偏压单元，该第二射频电力讯号在约为10MHz至约为60MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特；以及其中，该第二射频电力讯号是依据该第一射频电力讯号来调变。
18.如权利要求17项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该第一及该第二电力讯号的电力分别为2MHz及13.56MHz。
19.如权利要求18项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该第一射频电力讯号包括正弦波。
20.如权利要求18项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该第一射频电力讯号包括一方波，该方波可调变该第二射频电力讯号并产生一类似脉冲的讯号。
21.如权利要求20项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该类似脉冲的讯号的电压大小约为100至7500伏特之间，工作周期约为10至90百分比。
22.如权利要求15项所述的在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法，其特征在于该晶片制造工艺包括蚀刻制造工艺或沉积制造工艺。
23.一种在腔室的半导体基底中等离子体蚀刻出沟渠的方法，包括在该腔室之中以及该待蚀刻的基底上方提供一制造工艺气体；将一高频射频电力讯号耦接一等离子体产生单元并点燃该制造工艺气体形成等离子体，该高频射频电力讯号在约为40至180MHz频率下的功率约为100瓦特至约为7500瓦特；将一调变射频电力讯号耦接一偏压单元，其功率约为10瓦特至约为7500瓦特；以及对该基底进行该蚀刻制造工艺。
24.如权利要求23项所述的在腔室的半导体基底中等离子体蚀刻出沟渠的方法，其特征在于该调变射频电力讯号包括以一第一射频电力讯号来调变一第二射频电力讯号，其中该第一射频电力讯号在约为2KHz至约为6MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特，该第二射频电力讯号在约为10MHz至60MHz频率下约为10瓦特至约为7500瓦特。
25.如权利要求2所述的在腔室的半导体基底中等离子体蚀刻出沟渠的方法，其中该提供制造工艺气体的步骤更包括提供流量在5至2000sccm的制造工艺气体，该制造工艺器体系选于由CF4、Ar、C4F8、C4F6、C8F4、CHF3、Cl2、HBr、NF3、N2、He、O2所组成的族群中至少之一；以及将压力维持在约为2至1000毫托。
全文摘要
一种在晶片制造工艺中选择性控制腔室等离子体的方法及装置。此方法包括将制造工艺气体供应于腔室中的待处理晶片上方，并提供高频射频电力至等离子体产生单元，点燃该制造工艺气体形成等离子体。之后，将调变射频电力讯号耦接偏压单元，并依据特定制造工艺处方进行该晶片的制造工艺。此装置包括一个偏压单元及一个等离子体产生单元，其中偏压单元系设置于腔室中，适于承载晶片；等离子体产生单元系设置于偏压单元及晶片上。第一电源系与等离子体产生单元耦接，第二电源系与偏压单元耦接，第三电源系与偏压单元耦接，并且第二和第三系提供调变讯号给偏压单元。
文档编号H01J37/32GK1675738SQ03818747
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月7日 优先权日2002年8月9日
发明者陈·津渊, 法兰克·F·赫许丹瑞, 卓根·V·波德兰斯尼克 申请人:应用材料有限公司