具有单一平面天线的电感耦合双区域处理室制造技术

技术编号:4644295 阅读:210 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
提供一种双区域等离子体处理室。该等离子体处理室包括具有适于在该处理室中支撑第一衬底的第一支撑表面的第一衬底支柱和具有适于在该处理室中支撑第二衬底的第二支撑表面的第二衬底支柱。流体连通于一个或多个气体分配构件的一个或多个气体源向毗邻该第一衬底支柱的第一区域和毗邻该第二衬底支柱的第二区域供应处理气体。适于将射频能量电感耦合到该处理室内部并将该处理气体在该第一和第二区域中激励到等离子态的射频(RF)天线。该天线位于该第一衬底支柱和该第二衬底支柱之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单一平面天线的电感耦合双区域处理室
技术介绍
等离子体处理装置通过包括刻蚀、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)离子 注入和光刻胶(resist)除去等的技术来处理衬底。等离子体处理中使用的一种等离子体 处理装置包括外部感应天线。在天线下面的室中产生电磁场以将处理气体激励为等离子态 从而在该反应室中处理衬底。
技术实现思路
提供一种双区域等离子体处理室。该等离子体处理室包括具有适于在该处理室中支撑第一衬底的第一支撑表面的第一衬底支柱和具有适于在该处理室中支撑第二衬底的 第二支撑表面的第二衬底支柱。流体连通于一个或多个气体分配构件的一个或多个气体源向毗邻该第一衬底支柱的第一区域和毗邻该第二衬底支柱的第二区域供应处理气体。适于 将射频能量电感耦合到该处理室内部并将该处理气体在该第一和第二区域中激励到等离 子态的射频(RF)天线。该天线位于该第一衬底支柱和该第二衬底支柱之间。 —种在等离子体处理室中同时处理第一和第二半导体衬底的方法。将第一衬底放 置在该双区域等离子体处理室中的该第一衬底支柱上,将第二衬底放置在该双区域等离子 体处理室中的该第二衬底支柱上。从该一个或多个气体源向该天线和该第一衬底之间的该 第一区域中释放处理气体并向该天线和该第二衬底之间的该第二区域中释放处理气体。从 该第一区域中的处理气体生成第一等离子体。从该第二区域中的处理气体生成第二等离子 体。用该第一等离子体处理该第一衬底并用该第二等离子体处理该第二衬底。附图说明 图1是用于处理单一衬底的电感耦合等离子体处理装置的横截面视图。 图2是用于在同样的处理条件下处理横向结构中的两个纵向间隔开的衬底的电感耦合双区域等离子体处理装置的横截面视图。 图3是用于在同样的处理条件下处理纵向结构中的两个横向间隔开的衬底的电 感耦合等离子体处理装置的横截面视图。 图4是用于在不同处理条件下处理在横向结构中的两个纵向间隔开的衬底的电 感耦合等离子体处理装置的横截面视图。具体实施例方式电感耦合等离子体处理室通常被用来通过将处理气体供应到低压(也就是说,低 于50毫托)下的真空室并向该气体施加射频(RF)能量,在衬底上沉积(例如,等离子体增 强化学气相沉积或PECVD)和等离子体刻蚀材料。在处理过程中,可以通过衬底固定装置将 该衬底固定就位,该衬底固定装置包括机械夹具和静电夹具(ESC)。对于电感耦合等离子体 (ICP)系统,射频天线位于处理室外并且射频能量通过电介质窗被电感耦合到该室中。这种 处理系统可被用于各种半导体处理应用,比如刻蚀、沉积或光刻胶剥离。4 图1是ICP等离子体处理室10的一个实施方式的横截面视图。ICP等离子 体处理室的一个实施例是由加利福尼亚州弗雷蒙市的朗姆研究公司(Lam Research Corporation)制造的TCP⑧刻蚀或沉积系统。例如,在专利号为4, 948, 458的共同持有的 美国专利(其内容通过参考全部并入此处)中,也描述了 ICP等离子体处理室。处理室IO 包括具有支撑表面14的衬底支柱12。支撑表面14适于支撑衬底16。真空泵18连接于泵 开口 20以将处理室10的内部保持在低压下(例如,在约1毫托到约50毫托之间)。气体 源22通过气体分配板、喷淋头布置、注射器或其它合适的布置向处理室10的内部供应处理 气体。处理气体可以由该气体分配构件24引入到毗邻衬底16的区域。 —旦处理气体被引入处理室10的内部之后,它们被能量源(其向处理室10内部 供应能量)激励为等离子态。优选地,该能量源是外部的平面天线(Planar antenna) 26,其 由射频电源28和射频阻抗匹配线路30加电以将射频能量电感耦合入处理室10中。由向 平面天线26施加射频电力所产生的电磁场激励该处理气体以在衬底上方形成高密度等离 子体30 (例如,1011-1012个离子/立方厘米)。 电介质窗32在平面天线26下面并形成等离子体处理室10的顶壁。气体分配构 件24被放置于电介质窗32下。高密度等离子体30在气体分配构件24和衬底16之间的 区域中产生,以进行衬底16的沉积或刻蚀。 为了提高生产效率,同时最小化功率需求,此处描述一种新型双区域等离子体处 理室,其可以在单一平面天线的相对侧上同时处理两块衬底。使由平面天线18产生的对称 的电磁场最大化的一种途径是图2的实施方式的双区域结构。图2是双区域ICP等离子体 处理室100的一个实施方式的横截面视图,其包括区域110、210。处理室100的区域110、 210分别包括电介质窗132、232和衬底支柱112、212(分别具有横向支撑表面114、214)之 间的空间。支撑表面114、214适于将衬底116、216支撑在水平位置。通过从各室壁延伸并 在处理室100的直径上彼此相对的支撑臂,可以以悬臂的方式支撑衬底支柱112、212。 真空泵118、218连接于泵开口 120、220以将处理室100内部保持在低压下(例 如,在约1毫托到约50毫托之间)。泵开口 120、220毗邻衬底支柱120、220并且可以在处 理室100的直径上彼此相对。 公共气体源122将处理气体供应到处理室100的内部,供应到区域110、210。处理 气体可以被引入任何合适的气体分配布置,例如分别毗邻衬底116、216的双末端气体注射 器或分配构件124。公共气体源122和气体分配构件124的使用确保了向区域110和210 传送同样的气体成分。该气体分配布置可以包括彼此流体连通并由公共通道125(其延伸 穿过电介质窗132、232中的开口 )连接的两个气体分配构件(例如,气体分配环、气体分配 板或者气体注入喷管)。例如,在专利号为6, 184, 158和6, 230, 651的共同持有的美国专 利(其内容通过参考全部并入此处)中,也描述了这种气体分配构件。泵开口 120、220和 真空泵118、218的位置在室100的相对端有助于在衬底116、216的整个表面上均匀地分配 处理气体。 衬底116、216被固定在衬底支柱112、212的合适位置上。衬底支柱可包括静电 卡盘(ESC)、机械夹具或其它夹持机构。例如,在专利号为5, 262, 029和5, 838, 529的共同 持有的美国专利(其内容通过参考全部并入此处)中,也描述了这种衬底支柱。衬底支柱 112、212还可以包括射频偏置电极(未示)。为了控制衬底116、216的温度,可以通过从衬底下方流过的氦气冷却衬底116、216,并且可以液体冷却衬底支柱112、212(未示)。在专 利号为6, 140,612的共同持有的美国专利(其内容通过参考全部并入此处)中,描述了这 种温度控制。 —旦处理气体被引入处理区域110U20内部之后,它们被单一的外部平面天线 126激励为等离子态,该单一外部平面天线126以相对的方向向处理室100内部的区域 110、 120中供应射频能量。该外部平面天线126是由单一射频源128和射频阻抗匹配线路 130加电的,以将射频能量电感耦合到处理室100中。通过施加射频电力在平面天线126的 上方和下方产生的对称的电磁场激励处理气体以在与衬底116、216纵向毗邻的区域中形 成高密度等离子体130、230 (例如10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双区域等离子体处理室,包含:具有适于在该处理室中支撑第一衬底的第一支撑表面的第一衬底支柱;具有适于在该处理室中支撑第二衬底的第二支撑表面的第二衬底支柱;一个或多个气体源,其流体连通于一个或多个气体分配构件,该一个或多个气体源向毗邻该第一衬底支柱的第一区域和毗邻该第二衬底支柱的第二区域供应处理气体;以及适于将射频能量电感耦合到该处理室内部并将该处理气体在该第一和第二区域中激励到等离子态的射频(RF)天线,其中该天线位于该第一衬底支柱和该第二衬底支柱之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:桑凯特P圣
申请(专利权)人:朗姆研究公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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