等离子体处理系统和设备,及用于输送射频功率至等离子体处理室的方法
专利名称：等离子体处理系统和设备,及用于输送射频功率至等离子体处理室的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造。更明确的说，本发明涉及输送射频功率至等离子体处理室的等离子体处理系统。
相关技术的说明半导体处理系统用以处理制造集成电路的半导体晶片。特别是，在蚀刻与氧化，及化学气相淀积(CVD)等中通常使用以等离子体为基础的半导体处理。以等离子体为基础的半导体处理典型上是由等离子体处理系统来进行，且通常会包括一个等离子体处理室以提供一个受控的设定。
图1是典型的传统上用以处理半导体晶片102的等离子体处理系统100的示意方块图。等离子体处理系统100包括一个等离子体处理室104、一个保护盒106、一个匹配网络盒108，以及一个射频产生器110。射频产生器110通过同轴电缆112与匹配网络盒108连接。保护盒106被设置以容纳或是保护同轴电缆114，其用以把匹配网络盒108连接到等离子体处理室104。一个氦气盒124置于保护盒106的顶上，用以提供氦气至等离子体处理室104中。
等离子体处理室104包括一个簇射头116及一个静电夹盘(ESC)118。簇射头116是用以把源气体释放进入等离子体处理室104，而在半导体晶片102上产生等离子体。ESC 118包括一个或多个设置在电极122上的介电层120。静电夹盘118的作用是使半导体晶片102维持在处理时的位置上。通过端口140由氦气盒124所提供的氦气用于控制半导体晶片102的温度。等离子体处理系统100还包括了一个可供应电源给ESC的ESC电源供应器(未表示出)。
静电夹盘为熟知的技术且已充分说明于下列资料中例如与FrancoisGuyot所共同拥有的美国专利编号5,789,904，名称为『高功率静电夹盘接触器』；由Jones等人所提交的美国专利申请第08/624,988号，名称为『动态反馈静电晶片夹盘』；由Castro等人所提交的美国专利申请第08/550,510号；及Kubly等人所提交的美国专利编号5,793,192，名称为『在晶片处理系统中夹持及解除夹持半导体晶片的方法及设备』。这些参考资料的说明合并在本发明中作为参考文献。
对晶片处理而言，射频产生器110提供射频功率至等离子体处理室104。更明确的说，射频产生器110产生射频功率，其通过同轴电缆112传送至匹配网络盒108。匹配网络盒108内容纳一个匹配网络电路126，其在晶片处理期间会在等离子体处理室104与射频产生器110之间产生一个阻抗匹配。匹配网络盒108通过同轴电缆114传送射频功率至等离子体处理室104。匹配网络电路置于射频产生器110与等离子体处理室104之间以减少来自等离子体处理室104的射频功率的反射。其典型上会包括有两个或更多的可变阻抗元件(例如电容器及感应器)。射频匹配网络电路为熟知的技术且有一些讨论，例如，由Collins等人所提交的美国专利申请第5,187,454号及由Arthur M.Howald于1998年12月22日所提交的美国专利申请第09/218,542号。这些参考资料的说明合并在本发明中作为参考文献。
在高与中密度等离子体蚀刻中，半导体制造厂利用电等离子体参数如直流偏压及峰到峰偏压实时监控等离子体处理。例如，直流电压典型上是在晶片102上所产生的，峰到峰电压可在等离子体处理系统100的操作期间由电极122测量。这些电参数常用以进行判断分析，且在必要时，用以中断等离子体处理以达到想要的等离子体处理状态。这些电参数典型上为高度敏感的，不只是对等离子体处理室104内的等离子体密度及等离子体分布，同时也对穿越等离子体处理室104的墙壁与射频输送系统，及射频匹配网络机板的等离子体外部的射频返回电流的空间分布也是如此。
例如，图1表示的等离子体处理系统100通过同轴电缆114正向输送射频功率至ESC 118的电极122，如箭头128所示。射频功率会激励电极122，使其在等离子体处理时可吸引等离子体离子到晶片102上。等离子体处理室104的墙壁130提供射频电流的“返回”路径以回到匹配网络盒108而最终回到射频产生器110中，从而形成一个闭合电路。
传统的晶片处理系统典型上会使金属-金属表面间的接触尽可能的多以使得由等离子体处理室104至匹配网络盒108的射频电流返回路径最多。举例来说，等离子体处理室104与保护盒106，及匹配网络盒108典型上都是由金属(如铝)所制成以导电。因此，射频电流会经由任一金属-金属间的接触路径而由等离子体处理室104的墙壁130回到匹配网络盒108，如箭头132所指。为返回路径尽可能的提供金属-金属间的接触是根据工业上的标准方法。例如，等离子体处理系统的设计者典型上会试图去达到射频返回电流的最低阻抗。最低阻抗通常在等离子体处理系统中是通过提供更多的金属-金属间的接触来达到。
其中一条主要的射频电流返回路径是从墙壁130沿着同轴电缆114至匹配网络盒108，如箭头134所示。在这种情形下，射频返回电流沿着同轴电缆114的外导体表面行进。此外，射频电流也经由等离子体处理室104与保护盒，及匹配网络盒108的金属-金属间的表面的其他返回路径行进。以这种方式进行时，等离子体处理系统100将设计成尽可能的提供许多射频电流返回路径以尽可能的捕捉到许多杂散电流从而确保可以把它们返回到匹配网络126。
对高的晶片合格率而言，在等离子体处理系统100中维持一致且均匀的射频返回电流是欲求的目标。然而，不幸的是，为了最大化射频返回路径而提供的金属-金属间的接触会随着时间降低晶片处理的品质。举例来说，匹配网络盒108通过一个放置在匹配网络盒108与保护盒106之间的金属板(如铝板)，且利用多个螺栓、螺钉等牢固地和保护盒106接在一起。在等离子体处理系统100的寿命期间，匹配网络盒108常会为了例行性的保养或是修改而自保护盒106移开。在保养之后，匹配网络盒会利用一个铝板及金属螺栓、螺钉等再度被牢固地和保护盒接在一起。
然而，匹配网络盒108的再连接，通常并不能精确地复制在移开之前存在的金属-金属间的接触。例如，螺栓或螺钉也许不能拧得和移开前一模一样。于是，改变过的金属-金属间的接触特征也许就会改变射频电流返回路径的特征，进而将导致射频返回电流的总大小及晶片处理的电特征的改变。此外，等离子体处理室的墙壁130与保护盒106及匹配网络盒108使用的铝通常会随着时间而在金属表面上发生氧化。也就是说，氧化层也许会形成在金属表面上，而改变了射频电流返回路径的特征。
鉴于前述，目前所需要的是在等离子体处理系统中，用以提供一致且均匀的射频返回电流的设备及方法以增强晶片处理结果的准确性与均匀度。
发明的综合说明广泛的说，本发明提供一个用于输送射频功率至等离子体处理室的系统与设备及方法，以满足上述的所有需要。值得重视的是，本发明可以由数种不同的方式来实行，包括如处理、设备、系统、装置、方法，或是计算机可读介质。本发明的数个发明实施例讨论如下。
根据其一的实施例，本发明提供一个等离子体处理系统用以输送射频功率至等离子体处理室。等离子体处理系统包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个匹配网络盒、第一电缆、第二电缆，及用于匹配网络盒的电隔离装置。设置射频产生器以用来产生射频功率而传送至等离子体室。等离子体室配置成用以接收射频功率以处理晶片且在等离子体处理期间由一个内阻抗来作为其特征。等离子体室有一面或多面墙壁以返回射频电流。匹配网络盒能够接收射频电流且配置成能产生一个阻抗而使得等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配。第一电缆连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间传送射频功率。第二电缆连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间传送射频功率。第二电缆为射频电流提供一条从等离子体室至匹配网络盒的返回路径。电隔离装置使匹配网络盒与等离子体室的电接触隔离，使得仅有第二电缆可以提供射频电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
在另一个实施例中，本发明提供一个供给射频功率至等离子体处理室的设备。这个设备包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个容纳匹配网络电路的装置、用于传送射频功率的第一及第二装置、匹配网络盒的电隔离装置，以及保护用于传送射频功率的第二装置的装置。射频产生器产生待传送的射频功率且由一个阻抗作为其特征。设置等离子体室用以接收射频功率来处理晶片且在等离子体处理期问由一个内阻抗来作为其特征。等离子体室有一面或多面墙壁来返回射频电流。匹配网络容纳装置容纳一个为产生阻抗而设置的匹配网络电路，其产生的阻抗使得等离子体室的内阻抗和射频产生器的阻抗相匹配。匹配网络电路能够接收射频电流。第一装置连接射频产生器与匹配网络容纳装置以在射频产生器与匹配网络容纳装置之间传送射频功率。第二装置连接匹配网络容纳装置与等离子体室以在匹配网络电路与等离子体室之间传送射频功率。第二同轴电缆也提供了射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径。隔离装置使匹配网络容纳装置与等离子体室的电接触隔离，使得仅有第二装置可以提供射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径。保护装置连接在等离子体室与匹配网络盒之间以保护传送射频功率的第二装置。隔离装置阻挡所有自保护装置至匹配网络容纳装置的射频电流返回路径。
在另一个实施例中，提供一个方法用以输送射频功率至等离子体处理室。这个方法包括(a)晶片处理期间，在由内阻抗来表征的等离子体处理室里提供一个晶片；(b)由射频产生器产生射频功率以用在等离子体处理室中；(c)经由第一电缆接收射频功率且产生一个阻抗，其可使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配；(d)经由第二电缆传送射频功率至等离子体处理室以处理晶片，且等离子体处理室已配置为可传送射频电流；及(e)只允许经由第一电缆将一个射频返回电流自等离子体处理室传送回去。
优点在于，本发明通过将射频匹配网络的本体与射频保护盒的机板隔离而消去了除主要的射频电流返回路径外的所有射频电流返回路径。在优选实施例中，一个非导电板被放置在匹配网络盒与射频保护盒之间以使得射频匹配网络盒被电隔离。非导电板实质上可以阻挡所有的杂散返回射频电流，只允许射频电流经由主要的射频电流返回路径返回。于是，通过提供一个单一射频电流返回路径，本发明增强了晶片处理结果的准确性与均匀度。
本发明的以上及其他优点在研读过随后的详细说明及各附图后当可更加明白。
图1是典型的传统上用以处理半导体晶片的等离子体处理系统的示意方块图。
图2是根据本发明其一实施例，用以输送射频功率至等离子体处理室的典型方法的流程图。
图3是根据本发明其一实施例，通过使用射频功率以处理半导体晶片的典型等离子体处理系统。
图4是典型等离子体处理系统的透视图，其中一个匹配网络盒及一个板子从保护盒脱离。
优选实施例的详细说明本发明在此对输送射频功率至等离子体处理室的系统与设备，及方法进行说明。在下述讨论中，提出了数个特定的细节以对本发明提供全面性的了解。然而，熟悉本领域的人员应该理解，本发明可以在没有某些或所有这些特定的细节下进行实施。在其它的例子中，熟知的处理步骤并不会详细地说明以避免对本发明造成不必要的误解。
本发明通过将射频匹配网络的本体与射频保护盒的机板电隔离而消去了除主要的射频电流返回路径外的所有射频电流返回路径。在等离子体处理系统中只提供一个单一电流返回路径直接地和传统上认定要尽可能的提供多条返回路径相矛盾。在优选实施例中，一个非导电板被放置在匹配网络盒与射频保护盒之间以使得射频匹配网络盒被电隔离。以这种方式进行时，实质上所有的杂散返回射频电流被消除，而只通过一个同轴电缆提供一个单一射频电流返回路径至匹配网络。因此，通过提供一个单一射频电流返回路径，本发明增强了晶片处理结果的准确性及均匀度。
图2表示根据本发明其一实施例，用以输送射频功率至等离子体处理室的典型方法的流程图。本方法在操作步骤202中为等离子体处理室提供一个晶片。等离子体处理室在晶片处理期间是由一个内阻抗来作为其特征。然后在操作步骤204时，产生射频功率以用在等离子体处理室中。接下来在操作步骤206中，一个匹配网络接收射频功率且产生一个阻抗，其使得等离子体处理室中的内阻抗与射频产生器中的阻抗相匹配。然后在操作步骤208中，匹配网络传送射频功率至等离子体处理室。等离子体处理室的墙壁作为射频电流的返回路径而使其返回到匹配网络中。然后在操作步骤210中，通过阻挡其他射频返回电流的所有返回路径，只允许一个射频返回电流通过单一射频电流返回路径传送回去。优选的是，单一射频电流返回路径经由一个连接匹配网络与等离子体处理室的同轴电缆。此方法在操作步骤212终止。
图3说明一个根据本发明其一实施例，通过使用射频功率处理半导体晶片302的典型等离子体处理系统300。等离子体处理系统300包括一个等离子体处理室304、一个保护盒306、一个匹配网络盒308，及一个射频产生器310。射频产生器310通过电缆314与匹配网络盒308连接。设置一个保护盒306以保护电缆316，其最好是一个刚性电缆。电缆314及电缆316最好是有分别为内导体330及334，及分别为外导体332及336的同轴电缆以承载射频电流。电缆316最好是刚性电缆且把匹配网络盒308与等离子体处理室304连接以输送射频功率及返回射频返回电流。一个氦气盒324放置在保护盒306的上部，经氦气端口354供给氦气至等离子体处理室304中。“盒”这个词在此适用于任何可适当地容纳其内部元件的装置并且也可用来和任何如外壳、容器、木盒、大盒子、纸盒、贮藏盒之类的词互换。
等离子体处理室304包括一个簇射头318及一个静电夹盘320。配置簇射头318以释出源气体至等离子体处理室304中以在晶片302上产生等离子体。ESC 320包括一个或多个设置在电极326上的介电层322。设置一个静电夹盘320以将晶片302夹持在处埋的位置上。由氦气盒324所放出的氦气在晶片处理期间用来控制晶片302的温度。
等离子体处理系统300还在保护盒306与匹配网络盒308之间放置一个非导电板312而使得匹配网络盒308电隔离，以致于消除与保护盒306或是等离子体室304的金属-金属表面间的接触。非导电板312优选的是一个用于匹配网络盒的安装板且是由非导电或绝缘性材质如DelrinTM、聚合物、塑胶、尼龙之类所制成。
在此种配置下，射频产生器310产生射频功率且通过电缆314的内导体330正向传送射频功率和电流至匹配网络盒308，如箭头338所示。匹配网络盒308容纳一个匹配网络电路328以产生一个阻抗，其使等离子体处理室304的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配。匹配网络电路328放置在射频产生器310与等离子体处理室304之间以减少射频功率从等离子体处理室304的反射。它典型上包括有两个或是多个可变阻抗元件(如电容器，感应器)。
匹配网络盒308通过同轴电缆316的内导体334正向传送射频功率及电流至等离子体处理室304中，如箭头340所示。更明确的说，射频功率及电流，如箭头340所指，会通过同轴电缆316及一个在电极326与内导体334之间连接的带子342输送到ESC 320的电极326上。结果，电极326吸引等离子体离子到晶片302上以进行等离子体处理，其可能包括蚀刻与氧化，及化学气相淀积(CVD)等等。值得重视的是，等离子体处理系统300在此说明得很详细以促进对本发明的优点的了解。然而，本发明并不限定在任何特定型态的晶片处理设备或是系统且可加以改变以用于任何适合的晶片处理系统，包括但不限制为淀积、氧化、蚀刻(包括干式蚀刻、等离子体蚀刻、活性离子蚀刻(RIE)、磁场增强活性离子蚀刻(MERIE)、电性回旋共振式蚀刻(ECR))等等。
等离子体处理室304有墙壁304可用以提供射频电流的“返回”路径以返回到匹配网络盒308，由此形成一个闭合电路。更明确的说，射频电流通过金属棒348的表面由墙壁344行进到夹盘350，如箭头346所指。金属棒348牢固地安装在容纳ESC 320与一部分同轴电缆316的ESC外壳352上。ESC外壳牢固地连接在等离子体处理室304的内墙344上。因此，等离子体处理室304的内墙344与ESC外壳352之间有金属-金属间的接触。
在ESC外壳352之中，夹盘350固定住同轴电缆316的一端在金属棒348上。金属棒348与夹盘350两者最好都是由金属如银覆盖的黄铜(即镀银)所制成以传导射频电流。金属棒348与夹盘350和ESC外壳352有紧密的接触以允许传送射频返回电流。因此，由墙壁344来的射频电流会通过金属棒348及夹盘350经由电缆316的外导体336返回到匹配网络盒308。这个电流返回路径最好是唯一可由等离子体处理室304传送射频返回电流至匹配网络电路328且最终会至射频产生器310中的电流路径。
另一方面，非导电板312电隔离匹配网络盒308以使得可以实质地阻挡来自保护盒306的表面的所有其他的杂散射频电流。杂散电流的消除即允许一致且可预期的射频返回电流沿着同轴电缆316的外导体行进。进而，一致且可预期的射频返回电流就使得晶片的等离子体处理具有高准确性及可重复性。
举例来说，当消除其他杂散返回电流而只提供一个单一射频返回电流路径时，可能会减低峰到峰偏压变化量，使其变动范围从1.5V当中由高到150mV降到低于士30mV，且直流偏压变动范围从350V当中由大于80V降到士20V。这些变动范围的减少会造成在等离子体处理室中监控晶片的实时等离子体处理情况有较高程度的准确性，而使得晶片有较高的合格率。
图4展示一个典型等离子体处理系统300的透视图，其中一个匹配网络盒308及一个板312从保护盒306脱离。图中表示的等离子体处理系统300包括一个和等离子体处理室304的墙壁344相连的ESC外壳352。保护盒306接在等离子体处理室304的墙壁344的另一侧。射频产生器310通过电缆314与匹配网络盒308连接。
如图所示，板子312有一个开口402以使电缆316可以通过而传送射频功率。匹配网络盒308也包括一个开口404以使电缆316可以和放置在里面的匹配网络电路328相连接。板子312放置在保护盒306与匹配网络盒308之间，通过保护盒306阻挡所有的射频电流返回路径。如此，只允许通过电缆316的外导体传送射频返回电流。
本发明说明一个系统与设备，及方法用以输送射频功率至等离子体处理室。虽然本发明已参照几个优选实施例来做叙述，但在本发明的范围内仍可对其作变化与变换。应注意的是，有许多不同的方法可用以实施本发明的方法与设备。因此，随附的申请专利范围应解释为在本发明的真实精神及范围内，所有的变化与变换，及等同物均应包括于本发明中。
权利要求
1.一种用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，包括一个射频产生器，用以产生射频功率；一个等离子体室，用来接收射频功率以处理晶片，在等离子体处理过程中等离子体室是由内阻抗来作为其特征，等离子体室有一面或多面墙壁用以返回射频电流；一个匹配网络盒，用以产生一个阻抗，其可使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配，且匹配网络盒能够接收射频电流；第一电缆，连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间输送射频功率；第二电缆，连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间输送射频功率，第二电缆提供一个射频返回电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径；及电隔离装置，用以使匹配网络盒电隔离，防止其与等离子体室的电接触，而使得只有第二电缆可提供射频返回电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
2.根据权利要求1所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，还包括连接在等离子体室与匹配网络盒之间的一个保护盒，用以保护第二电缆，其中，该电隔离装置阻挡自保护盒至匹配网络盒的射频返回电流的其他返回路径。
3.根据权利要求2所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第一及第二电缆为同轴电缆，每一个都有内导体及外导体。
4.根据权利要求3所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第一及第二电缆的内导体传送射频正向电流及正向功率，而第一及第二电缆的外导体传送射频返回电流。
5.根据权利要求3所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第二电缆是一个刚性同轴电缆。
6.根据权利要求2所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该隔离装置是放置在匹配网络盒与保护盒之间的板子，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络盒之间传送射频正向电流与射频正向功率、及射频返回电流。
7.根据权利要求6所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该板子是由一种或是多种非导电材料所制成。
8.根据权利要求6所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该板子是由聚合物所制成。
9.根据权利要求1所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，等离子体室包括一个夹持晶片的静电夹盘，其中射频功率用以吸引离子至晶片上以用于处理。
10.一种用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，包括一个射频产生器，用以产生射频功率；一个等离子体室，用来接收射频功率以处理晶片，在等离子体处理期间，等离子体室是以内阻抗来作为其特征，等离子体室有一面或多面墙壁以返回射频电流；用以容纳匹配网络电路的装置，其会产生阻抗使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配，且匹配网络容纳装置能够接收射频电流；第一装置，连接射频产生器与匹配网络容纳装置以在射频产生器与匹配网络容纳装置之间传送射频功率；第二装置，连接匹配网络容纳装置与等离子体室以在匹配网络电路与等离子体室之间传送射频功率，且该第二装置为射频电流提供一个自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回途径；匹配网络容纳装置的电隔离装置，用以隔离匹配网络容纳装置与等离子体室的电接触，使得仅有该第二装置提供射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径；及连接在等离子体室与匹配网络容纳装置之间的装置，以保护用于传送射频功率的第二装置，其中隔离装置阻挡所有自保护装置至匹配网络容纳装置的射频电流的返回路径。
11.根据权利要求10所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该第一及第二装置分别为第一及第二同轴电缆，其中每一个都有内导体及外导体，其中内导体传送射频正向电流及射频正向功率，而外导体传送返回电流。
12.根据权利要求11所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该第二电缆是一个刚性同轴电缆。
13.根据权利要求10所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该隔离装置是放置在匹配网络容纳装置与保护装置之间的板子，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络容纳装置之间传送射频功率及射频返回电流。
14.根据权利要求13所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该板子是由一种或是多种非导电材料所制成。
15.根据权利要求13所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该板子是由聚合物所制成。
16.一个用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，包括在等离子体处理室中提供一个晶片，等离子体处理室在晶片处理期间由内阻抗来作为其特征；射频产生器产生射频功率，用在等离子体处理室；通过第一电缆接收射频功率并产生一个阻抗使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配；通过第二电缆来传送射频功率至等离子体处理室以处理晶片，且等离子体处理室已配置成可传送射频电流；及只允许通过第一电缆把单一射频返回电流自等离子体处理室传送出来。
17.根据权利要求16所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，通过阻挡所有其他自等离子体处理室的射频返回电流的返回路径，使单一射频返回电流通过第二电缆来传送。
18.根据权利要求17所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中把单一射频返回电流通过第二电缆自等离子体处理室传送至匹配网络盒。
19.根据权利要求18所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，通过在匹配网络盒与等离子体处理室之间提供一个板子，把单一射频返回电流经由第二电缆传送，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络盒之间传送射频正向电流与射频正向功率，及射频返回电流。
20.根据权利要求19所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，该板子是由一种或是多种绝缘材料所制成以将匹配网络与等离子体处理室电隔离。
21.根据权利要求20所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的装置，其中，该板子是由聚合物所制成。
全文摘要
本发明提供一种等离子体处理设备与系统,及用以输送射频功率至等离子体处理室的方法。等离子体处理系统包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个匹配网络盒、第一电缆、第二电缆,及用以电隔离匹配网络盒的装置。射频产生器产生射频功率以传送至等离子体室。等离子体室接收射频功率以处理晶片且在等离子体处理期间由内阻抗来作为特征。等离子体室有一面或多面墙壁可用以返回射频电流。匹配网络盒能够接收射频电流并产生阻抗使得等离子体室的内阻抗可以和射频产生器的阻抗相匹配。第一电缆连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间传送射频功率。第二电缆连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间传送射频功率。第二电缆为射频返回电流提供一个从等离子体室至匹配网络盒之间的返回路径。电隔离装置使匹配网络盒隔离防止其与等离子体室作电接触,使得仅有第二电缆可以提供射频返回电流从等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
文档编号H01L21/3065GK1358324SQ00809597
公开日2002年7月10日 申请日期2000年6月15日 优先权日1999年6月29日
发明者安德瑞斯·费舍尔, 巴巴科·卡德库达因, 安德拉斯·库蒂 申请人:拉姆研究公司
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造。更明确的说，本发明涉及输送射频功率至等离子体处理室的等离子体处理系统。
相关技术的说明半导体处理系统用以处理制造集成电路的半导体晶片。特别是，在蚀刻与氧化，及化学气相淀积(CVD)等中通常使用以等离子体为基础的半导体处理。以等离子体为基础的半导体处理典型上是由等离子体处理系统来进行，且通常会包括一个等离子体处理室以提供一个受控的设定。
图1是典型的传统上用以处理半导体晶片102的等离子体处理系统100的示意方块图。等离子体处理系统100包括一个等离子体处理室104、一个保护盒106、一个匹配网络盒108，以及一个射频产生器110。射频产生器110通过同轴电缆112与匹配网络盒108连接。保护盒106被设置以容纳或是保护同轴电缆114，其用以把匹配网络盒108连接到等离子体处理室104。一个氦气盒124置于保护盒106的顶上，用以提供氦气至等离子体处理室104中。
等离子体处理室104包括一个簇射头116及一个静电夹盘(ESC)118。簇射头116是用以把源气体释放进入等离子体处理室104，而在半导体晶片102上产生等离子体。ESC 118包括一个或多个设置在电极122上的介电层120。静电夹盘118的作用是使半导体晶片102维持在处理时的位置上。通过端口140由氦气盒124所提供的氦气用于控制半导体晶片102的温度。等离子体处理系统100还包括了一个可供应电源给ESC的ESC电源供应器(未表示出)。
静电夹盘为熟知的技术且已充分说明于下列资料中例如与FrancoisGuyot所共同拥有的美国专利编号5,789,904，名称为『高功率静电夹盘接触器』；由Jones等人所提交的美国专利申请第08/624,988号，名称为『动态反馈静电晶片夹盘』；由Castro等人所提交的美国专利申请第08/550,510号；及Kubly等人所提交的美国专利编号5,793,192，名称为『在晶片处理系统中夹持及解除夹持半导体晶片的方法及设备』。这些参考资料的说明合并在本发明中作为参考文献。
对晶片处理而言，射频产生器110提供射频功率至等离子体处理室104。更明确的说，射频产生器110产生射频功率，其通过同轴电缆112传送至匹配网络盒108。匹配网络盒108内容纳一个匹配网络电路126，其在晶片处理期间会在等离子体处理室104与射频产生器110之间产生一个阻抗匹配。匹配网络盒108通过同轴电缆114传送射频功率至等离子体处理室104。匹配网络电路置于射频产生器110与等离子体处理室104之间以减少来自等离子体处理室104的射频功率的反射。其典型上会包括有两个或更多的可变阻抗元件(例如电容器及感应器)。射频匹配网络电路为熟知的技术且有一些讨论，例如，由Collins等人所提交的美国专利申请第5,187,454号及由Arthur M.Howald于1998年12月22日所提交的美国专利申请第09/218,542号。这些参考资料的说明合并在本发明中作为参考文献。
在高与中密度等离子体蚀刻中，半导体制造厂利用电等离子体参数如直流偏压及峰到峰偏压实时监控等离子体处理。例如，直流电压典型上是在晶片102上所产生的，峰到峰电压可在等离子体处理系统100的操作期间由电极122测量。这些电参数常用以进行判断分析，且在必要时，用以中断等离子体处理以达到想要的等离子体处理状态。这些电参数典型上为高度敏感的，不只是对等离子体处理室104内的等离子体密度及等离子体分布，同时也对穿越等离子体处理室104的墙壁与射频输送系统，及射频匹配网络机板的等离子体外部的射频返回电流的空间分布也是如此。
例如，图1表示的等离子体处理系统100通过同轴电缆114正向输送射频功率至ESC 118的电极122，如箭头128所示。射频功率会激励电极122，使其在等离子体处理时可吸引等离子体离子到晶片102上。等离子体处理室104的墙壁130提供射频电流的“返回”路径以回到匹配网络盒108而最终回到射频产生器110中，从而形成一个闭合电路。
传统的晶片处理系统典型上会使金属-金属表面间的接触尽可能的多以使得由等离子体处理室104至匹配网络盒108的射频电流返回路径最多。举例来说，等离子体处理室104与保护盒106，及匹配网络盒108典型上都是由金属(如铝)所制成以导电。因此，射频电流会经由任一金属-金属间的接触路径而由等离子体处理室104的墙壁130回到匹配网络盒108，如箭头132所指。为返回路径尽可能的提供金属-金属间的接触是根据工业上的标准方法。例如，等离子体处理系统的设计者典型上会试图去达到射频返回电流的最低阻抗。最低阻抗通常在等离子体处理系统中是通过提供更多的金属-金属间的接触来达到。
其中一条主要的射频电流返回路径是从墙壁130沿着同轴电缆114至匹配网络盒108，如箭头134所示。在这种情形下，射频返回电流沿着同轴电缆114的外导体表面行进。此外，射频电流也经由等离子体处理室104与保护盒，及匹配网络盒108的金属-金属间的表面的其他返回路径行进。以这种方式进行时，等离子体处理系统100将设计成尽可能的提供许多射频电流返回路径以尽可能的捕捉到许多杂散电流从而确保可以把它们返回到匹配网络126。
对高的晶片合格率而言，在等离子体处理系统100中维持一致且均匀的射频返回电流是欲求的目标。然而，不幸的是，为了最大化射频返回路径而提供的金属-金属间的接触会随着时间降低晶片处理的品质。举例来说，匹配网络盒108通过一个放置在匹配网络盒108与保护盒106之间的金属板(如铝板)，且利用多个螺栓、螺钉等牢固地和保护盒106接在一起。在等离子体处理系统100的寿命期间，匹配网络盒108常会为了例行性的保养或是修改而自保护盒106移开。在保养之后，匹配网络盒会利用一个铝板及金属螺栓、螺钉等再度被牢固地和保护盒接在一起。
然而，匹配网络盒108的再连接，通常并不能精确地复制在移开之前存在的金属-金属间的接触。例如，螺栓或螺钉也许不能拧得和移开前一模一样。于是，改变过的金属-金属间的接触特征也许就会改变射频电流返回路径的特征，进而将导致射频返回电流的总大小及晶片处理的电特征的改变。此外，等离子体处理室的墙壁130与保护盒106及匹配网络盒108使用的铝通常会随着时间而在金属表面上发生氧化。也就是说，氧化层也许会形成在金属表面上，而改变了射频电流返回路径的特征。
鉴于前述，目前所需要的是在等离子体处理系统中，用以提供一致且均匀的射频返回电流的设备及方法以增强晶片处理结果的准确性与均匀度。
发明的综合说明广泛的说，本发明提供一个用于输送射频功率至等离子体处理室的系统与设备及方法，以满足上述的所有需要。值得重视的是，本发明可以由数种不同的方式来实行，包括如处理、设备、系统、装置、方法，或是计算机可读介质。本发明的数个发明实施例讨论如下。
根据其一的实施例，本发明提供一个等离子体处理系统用以输送射频功率至等离子体处理室。等离子体处理系统包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个匹配网络盒、第一电缆、第二电缆，及用于匹配网络盒的电隔离装置。设置射频产生器以用来产生射频功率而传送至等离子体室。等离子体室配置成用以接收射频功率以处理晶片且在等离子体处理期间由一个内阻抗来作为其特征。等离子体室有一面或多面墙壁以返回射频电流。匹配网络盒能够接收射频电流且配置成能产生一个阻抗而使得等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配。第一电缆连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间传送射频功率。第二电缆连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间传送射频功率。第二电缆为射频电流提供一条从等离子体室至匹配网络盒的返回路径。电隔离装置使匹配网络盒与等离子体室的电接触隔离，使得仅有第二电缆可以提供射频电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
在另一个实施例中，本发明提供一个供给射频功率至等离子体处理室的设备。这个设备包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个容纳匹配网络电路的装置、用于传送射频功率的第一及第二装置、匹配网络盒的电隔离装置，以及保护用于传送射频功率的第二装置的装置。射频产生器产生待传送的射频功率且由一个阻抗作为其特征。设置等离子体室用以接收射频功率来处理晶片且在等离子体处理期问由一个内阻抗来作为其特征。等离子体室有一面或多面墙壁来返回射频电流。匹配网络容纳装置容纳一个为产生阻抗而设置的匹配网络电路，其产生的阻抗使得等离子体室的内阻抗和射频产生器的阻抗相匹配。匹配网络电路能够接收射频电流。第一装置连接射频产生器与匹配网络容纳装置以在射频产生器与匹配网络容纳装置之间传送射频功率。第二装置连接匹配网络容纳装置与等离子体室以在匹配网络电路与等离子体室之间传送射频功率。第二同轴电缆也提供了射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径。隔离装置使匹配网络容纳装置与等离子体室的电接触隔离，使得仅有第二装置可以提供射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径。保护装置连接在等离子体室与匹配网络盒之间以保护传送射频功率的第二装置。隔离装置阻挡所有自保护装置至匹配网络容纳装置的射频电流返回路径。
在另一个实施例中，提供一个方法用以输送射频功率至等离子体处理室。这个方法包括(a)晶片处理期间，在由内阻抗来表征的等离子体处理室里提供一个晶片；(b)由射频产生器产生射频功率以用在等离子体处理室中；(c)经由第一电缆接收射频功率且产生一个阻抗，其可使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配；(d)经由第二电缆传送射频功率至等离子体处理室以处理晶片，且等离子体处理室已配置为可传送射频电流；及(e)只允许经由第一电缆将一个射频返回电流自等离子体处理室传送回去。
优点在于，本发明通过将射频匹配网络的本体与射频保护盒的机板隔离而消去了除主要的射频电流返回路径外的所有射频电流返回路径。在优选实施例中，一个非导电板被放置在匹配网络盒与射频保护盒之间以使得射频匹配网络盒被电隔离。非导电板实质上可以阻挡所有的杂散返回射频电流，只允许射频电流经由主要的射频电流返回路径返回。于是，通过提供一个单一射频电流返回路径，本发明增强了晶片处理结果的准确性与均匀度。
本发明的以上及其他优点在研读过随后的详细说明及各附图后当可更加明白。
图1是典型的传统上用以处理半导体晶片的等离子体处理系统的示意方块图。
图2是根据本发明其一实施例，用以输送射频功率至等离子体处理室的典型方法的流程图。
图3是根据本发明其一实施例，通过使用射频功率以处理半导体晶片的典型等离子体处理系统。
图4是典型等离子体处理系统的透视图，其中一个匹配网络盒及一个板子从保护盒脱离。
优选实施例的详细说明本发明在此对输送射频功率至等离子体处理室的系统与设备，及方法进行说明。在下述讨论中，提出了数个特定的细节以对本发明提供全面性的了解。然而，熟悉本领域的人员应该理解，本发明可以在没有某些或所有这些特定的细节下进行实施。在其它的例子中，熟知的处理步骤并不会详细地说明以避免对本发明造成不必要的误解。
本发明通过将射频匹配网络的本体与射频保护盒的机板电隔离而消去了除主要的射频电流返回路径外的所有射频电流返回路径。在等离子体处理系统中只提供一个单一电流返回路径直接地和传统上认定要尽可能的提供多条返回路径相矛盾。在优选实施例中，一个非导电板被放置在匹配网络盒与射频保护盒之间以使得射频匹配网络盒被电隔离。以这种方式进行时，实质上所有的杂散返回射频电流被消除，而只通过一个同轴电缆提供一个单一射频电流返回路径至匹配网络。因此，通过提供一个单一射频电流返回路径，本发明增强了晶片处理结果的准确性及均匀度。
图2表示根据本发明其一实施例，用以输送射频功率至等离子体处理室的典型方法的流程图。本方法在操作步骤202中为等离子体处理室提供一个晶片。等离子体处理室在晶片处理期间是由一个内阻抗来作为其特征。然后在操作步骤204时，产生射频功率以用在等离子体处理室中。接下来在操作步骤206中，一个匹配网络接收射频功率且产生一个阻抗，其使得等离子体处理室中的内阻抗与射频产生器中的阻抗相匹配。然后在操作步骤208中，匹配网络传送射频功率至等离子体处理室。等离子体处理室的墙壁作为射频电流的返回路径而使其返回到匹配网络中。然后在操作步骤210中，通过阻挡其他射频返回电流的所有返回路径，只允许一个射频返回电流通过单一射频电流返回路径传送回去。优选的是，单一射频电流返回路径经由一个连接匹配网络与等离子体处理室的同轴电缆。此方法在操作步骤212终止。
图3说明一个根据本发明其一实施例，通过使用射频功率处理半导体晶片302的典型等离子体处理系统300。等离子体处理系统300包括一个等离子体处理室304、一个保护盒306、一个匹配网络盒308，及一个射频产生器310。射频产生器310通过电缆314与匹配网络盒308连接。设置一个保护盒306以保护电缆316，其最好是一个刚性电缆。电缆314及电缆316最好是有分别为内导体330及334，及分别为外导体332及336的同轴电缆以承载射频电流。电缆316最好是刚性电缆且把匹配网络盒308与等离子体处理室304连接以输送射频功率及返回射频返回电流。一个氦气盒324放置在保护盒306的上部，经氦气端口354供给氦气至等离子体处理室304中。“盒”这个词在此适用于任何可适当地容纳其内部元件的装置并且也可用来和任何如外壳、容器、木盒、大盒子、纸盒、贮藏盒之类的词互换。
等离子体处理室304包括一个簇射头318及一个静电夹盘320。配置簇射头318以释出源气体至等离子体处理室304中以在晶片302上产生等离子体。ESC 320包括一个或多个设置在电极326上的介电层322。设置一个静电夹盘320以将晶片302夹持在处埋的位置上。由氦气盒324所放出的氦气在晶片处理期间用来控制晶片302的温度。
等离子体处理系统300还在保护盒306与匹配网络盒308之间放置一个非导电板312而使得匹配网络盒308电隔离，以致于消除与保护盒306或是等离子体室304的金属-金属表面间的接触。非导电板312优选的是一个用于匹配网络盒的安装板且是由非导电或绝缘性材质如DelrinTM、聚合物、塑胶、尼龙之类所制成。
在此种配置下，射频产生器310产生射频功率且通过电缆314的内导体330正向传送射频功率和电流至匹配网络盒308，如箭头338所示。匹配网络盒308容纳一个匹配网络电路328以产生一个阻抗，其使等离子体处理室304的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配。匹配网络电路328放置在射频产生器310与等离子体处理室304之间以减少射频功率从等离子体处理室304的反射。它典型上包括有两个或是多个可变阻抗元件(如电容器，感应器)。
匹配网络盒308通过同轴电缆316的内导体334正向传送射频功率及电流至等离子体处理室304中，如箭头340所示。更明确的说，射频功率及电流，如箭头340所指，会通过同轴电缆316及一个在电极326与内导体334之间连接的带子342输送到ESC 320的电极326上。结果，电极326吸引等离子体离子到晶片302上以进行等离子体处理，其可能包括蚀刻与氧化，及化学气相淀积(CVD)等等。值得重视的是，等离子体处理系统300在此说明得很详细以促进对本发明的优点的了解。然而，本发明并不限定在任何特定型态的晶片处理设备或是系统且可加以改变以用于任何适合的晶片处理系统，包括但不限制为淀积、氧化、蚀刻(包括干式蚀刻、等离子体蚀刻、活性离子蚀刻(RIE)、磁场增强活性离子蚀刻(MERIE)、电性回旋共振式蚀刻(ECR))等等。
等离子体处理室304有墙壁304可用以提供射频电流的“返回”路径以返回到匹配网络盒308，由此形成一个闭合电路。更明确的说，射频电流通过金属棒348的表面由墙壁344行进到夹盘350，如箭头346所指。金属棒348牢固地安装在容纳ESC 320与一部分同轴电缆316的ESC外壳352上。ESC外壳牢固地连接在等离子体处理室304的内墙344上。因此，等离子体处理室304的内墙344与ESC外壳352之间有金属-金属间的接触。
在ESC外壳352之中，夹盘350固定住同轴电缆316的一端在金属棒348上。金属棒348与夹盘350两者最好都是由金属如银覆盖的黄铜(即镀银)所制成以传导射频电流。金属棒348与夹盘350和ESC外壳352有紧密的接触以允许传送射频返回电流。因此，由墙壁344来的射频电流会通过金属棒348及夹盘350经由电缆316的外导体336返回到匹配网络盒308。这个电流返回路径最好是唯一可由等离子体处理室304传送射频返回电流至匹配网络电路328且最终会至射频产生器310中的电流路径。
另一方面，非导电板312电隔离匹配网络盒308以使得可以实质地阻挡来自保护盒306的表面的所有其他的杂散射频电流。杂散电流的消除即允许一致且可预期的射频返回电流沿着同轴电缆316的外导体行进。进而，一致且可预期的射频返回电流就使得晶片的等离子体处理具有高准确性及可重复性。
举例来说，当消除其他杂散返回电流而只提供一个单一射频返回电流路径时，可能会减低峰到峰偏压变化量，使其变动范围从1.5V当中由高到150mV降到低于士30mV，且直流偏压变动范围从350V当中由大于80V降到士20V。这些变动范围的减少会造成在等离子体处理室中监控晶片的实时等离子体处理情况有较高程度的准确性，而使得晶片有较高的合格率。
图4展示一个典型等离子体处理系统300的透视图，其中一个匹配网络盒308及一个板312从保护盒306脱离。图中表示的等离子体处理系统300包括一个和等离子体处理室304的墙壁344相连的ESC外壳352。保护盒306接在等离子体处理室304的墙壁344的另一侧。射频产生器310通过电缆314与匹配网络盒308连接。
如图所示，板子312有一个开口402以使电缆316可以通过而传送射频功率。匹配网络盒308也包括一个开口404以使电缆316可以和放置在里面的匹配网络电路328相连接。板子312放置在保护盒306与匹配网络盒308之间，通过保护盒306阻挡所有的射频电流返回路径。如此，只允许通过电缆316的外导体传送射频返回电流。
本发明说明一个系统与设备，及方法用以输送射频功率至等离子体处理室。虽然本发明已参照几个优选实施例来做叙述，但在本发明的范围内仍可对其作变化与变换。应注意的是，有许多不同的方法可用以实施本发明的方法与设备。因此，随附的申请专利范围应解释为在本发明的真实精神及范围内，所有的变化与变换，及等同物均应包括于本发明中。
权利要求
1.一种用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，包括一个射频产生器，用以产生射频功率；一个等离子体室，用来接收射频功率以处理晶片，在等离子体处理过程中等离子体室是由内阻抗来作为其特征，等离子体室有一面或多面墙壁用以返回射频电流；一个匹配网络盒，用以产生一个阻抗，其可使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配，且匹配网络盒能够接收射频电流；第一电缆，连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间输送射频功率；第二电缆，连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间输送射频功率，第二电缆提供一个射频返回电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径；及电隔离装置，用以使匹配网络盒电隔离，防止其与等离子体室的电接触，而使得只有第二电缆可提供射频返回电流自等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
2.根据权利要求1所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，还包括连接在等离子体室与匹配网络盒之间的一个保护盒，用以保护第二电缆，其中，该电隔离装置阻挡自保护盒至匹配网络盒的射频返回电流的其他返回路径。
3.根据权利要求2所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第一及第二电缆为同轴电缆，每一个都有内导体及外导体。
4.根据权利要求3所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第一及第二电缆的内导体传送射频正向电流及正向功率，而第一及第二电缆的外导体传送射频返回电流。
5.根据权利要求3所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该第二电缆是一个刚性同轴电缆。
6.根据权利要求2所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该隔离装置是放置在匹配网络盒与保护盒之间的板子，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络盒之间传送射频正向电流与射频正向功率、及射频返回电流。
7.根据权利要求6所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该板子是由一种或是多种非导电材料所制成。
8.根据权利要求6所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，该板子是由聚合物所制成。
9.根据权利要求1所述的用以输送射频功率至等离子体处理室以处理晶片的等离子体处理系统，其中，等离子体室包括一个夹持晶片的静电夹盘，其中射频功率用以吸引离子至晶片上以用于处理。
10.一种用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，包括一个射频产生器，用以产生射频功率；一个等离子体室，用来接收射频功率以处理晶片，在等离子体处理期间，等离子体室是以内阻抗来作为其特征，等离子体室有一面或多面墙壁以返回射频电流；用以容纳匹配网络电路的装置，其会产生阻抗使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配，且匹配网络容纳装置能够接收射频电流；第一装置，连接射频产生器与匹配网络容纳装置以在射频产生器与匹配网络容纳装置之间传送射频功率；第二装置，连接匹配网络容纳装置与等离子体室以在匹配网络电路与等离子体室之间传送射频功率，且该第二装置为射频电流提供一个自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回途径；匹配网络容纳装置的电隔离装置，用以隔离匹配网络容纳装置与等离子体室的电接触，使得仅有该第二装置提供射频电流自等离子体室至匹配网络容纳装置的返回路径；及连接在等离子体室与匹配网络容纳装置之间的装置，以保护用于传送射频功率的第二装置，其中隔离装置阻挡所有自保护装置至匹配网络容纳装置的射频电流的返回路径。
11.根据权利要求10所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该第一及第二装置分别为第一及第二同轴电缆，其中每一个都有内导体及外导体，其中内导体传送射频正向电流及射频正向功率，而外导体传送返回电流。
12.根据权利要求11所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该第二电缆是一个刚性同轴电缆。
13.根据权利要求10所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该隔离装置是放置在匹配网络容纳装置与保护装置之间的板子，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络容纳装置之间传送射频功率及射频返回电流。
14.根据权利要求13所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该板子是由一种或是多种非导电材料所制成。
15.根据权利要求13所述的用以供给射频功率至等离子体处理室的设备，其中，该板子是由聚合物所制成。
16.一个用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，包括在等离子体处理室中提供一个晶片，等离子体处理室在晶片处理期间由内阻抗来作为其特征；射频产生器产生射频功率，用在等离子体处理室；通过第一电缆接收射频功率并产生一个阻抗使等离子体室的内阻抗与射频产生器的阻抗相匹配；通过第二电缆来传送射频功率至等离子体处理室以处理晶片，且等离子体处理室已配置成可传送射频电流；及只允许通过第一电缆把单一射频返回电流自等离子体处理室传送出来。
17.根据权利要求16所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，通过阻挡所有其他自等离子体处理室的射频返回电流的返回路径，使单一射频返回电流通过第二电缆来传送。
18.根据权利要求17所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中把单一射频返回电流通过第二电缆自等离子体处理室传送至匹配网络盒。
19.根据权利要求18所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，通过在匹配网络盒与等离子体处理室之间提供一个板子，把单一射频返回电流经由第二电缆传送，该板子有一个开口以允许第二电缆在等离子体室与匹配网络盒之间传送射频正向电流与射频正向功率，及射频返回电流。
20.根据权利要求19所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的方法，其中，该板子是由一种或是多种绝缘材料所制成以将匹配网络与等离子体处理室电隔离。
21.根据权利要求20所述的用以输送射频功率至等离子体处理室的装置，其中，该板子是由聚合物所制成。
全文摘要
本发明提供一种等离子体处理设备与系统,及用以输送射频功率至等离子体处理室的方法。等离子体处理系统包括一个射频产生器、一个等离子体室、一个匹配网络盒、第一电缆、第二电缆,及用以电隔离匹配网络盒的装置。射频产生器产生射频功率以传送至等离子体室。等离子体室接收射频功率以处理晶片且在等离子体处理期间由内阻抗来作为特征。等离子体室有一面或多面墙壁可用以返回射频电流。匹配网络盒能够接收射频电流并产生阻抗使得等离子体室的内阻抗可以和射频产生器的阻抗相匹配。第一电缆连接射频产生器与匹配网络盒以在射频产生器与匹配网络盒之间传送射频功率。第二电缆连接匹配网络盒与等离子体室以在匹配网络盒与等离子体室之间传送射频功率。第二电缆为射频返回电流提供一个从等离子体室至匹配网络盒之间的返回路径。电隔离装置使匹配网络盒隔离防止其与等离子体室作电接触,使得仅有第二电缆可以提供射频返回电流从等离子体室至匹配网络盒的返回路径。
文档编号H01L21/3065GK1358324SQ00809597
公开日2002年7月10日 申请日期2000年6月15日 优先权日1999年6月29日
发明者安德瑞斯·费舍尔, 巴巴科·卡德库达因, 安德拉斯·库蒂 申请人:拉姆研究公司
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