[发明专利]感应耦合等离子体蚀刻系统及其切换式匹配装置

说明书

本发明公开一种感应耦合等离子体蚀刻系统及其切换式匹配装置，该切换式匹配装置包含有一射频电源输入端口、一射频电源输出端口、一匹配网络及一切换单元；其中该切换单元将该射频电源输入端口通过该匹配网络耦接至该射频电源输出端口，或直接耦接至该射频电源输出端口，因该匹配网络的输出阻抗与感应耦合等离子体蚀刻系统于清洁模式下的负载阻抗相匹配，于清洁模式下，该切换单元被同步切换，令该射频电源输入端口通过该匹配网络耦接至该射频电源输出端口，以提升射频电源的功率及降低反射功率，提高清洁效率。

技术领域

本发明涉及一种射频电源的匹配装置，尤其涉及一种用于感应耦合等离子体蚀刻系统的切换式匹配装置。

背景技术

在目前半导体8吋(约20.32厘米)金属蚀刻设备中，是以美商应用材料股份有限公司(AMAT)推出的金属蚀刻去耦等离子体源设备(Metal Etch decoupled plasma source；Metal Etch DPS)(以下简称DPS金属蚀刻设备)为主，如图6所示，该DPS金属蚀刻设备50具有一真空腔室51、一耦合线圈52及一基座53，其中该耦合线圈52耦接至一第一射频电源供应器55，该基座53则耦接至一第二射频电源供应器56，该第一及第二射频电源供应器55、56由一工艺控制器54加以控制，以将各自产生的射频电源感应耦合至该真空腔室51，以激发该真空腔室51产生等离子体来进行蚀刻程序。

由于DPS金属蚀刻设备50会执行不同蚀刻工艺，因此采用一种中频范围(1.75MHz～2.165MHz)的变频射频电源供应器，并依据目前蚀刻工艺而动态调整其射频电源，所输出的射频电源则直接输出至耦合线圈；然而，实际使用时，该DPS金属蚀刻设备的反射功率约为射频电源的约10-20％，与理想值(1％以下)仍有相当大的差距；简言之，目前该DPS金属蚀刻设备的反射功率过大。

此外，该DPS金属蚀刻设备在几次蚀刻工艺后必须进行一次腔室清洁程序，即启动清洁模式，将腔室内壁沾附的异物移除；一般为加速清洁速率，会将变频射频电源供应器调整至满功率输出，但由于该变频射频电源供应器的反射功率过大，纵使以满功率输出，清洁效率仍受限，而有必要进一步改良之。

发明内容

有鉴于前揭DPS金属蚀刻设备在清洁模式下因反射功率过大造成清洁效率不彰的技术缺陷，本发明主要目的在于提供一种感应耦合等离子体蚀刻系统的切换式匹配装置，以改善该技术缺陷。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该感应耦合等离子体蚀刻系统包含有：

一耦合线圈；

一切换式匹配装置，耦接至该耦合线圈，且具有一匹配网络；以及

一第一射频电源供应器，通过该切换式匹配装置耦接至该耦合线圈；其中，该第一射频电源供应器提供一蚀刻用射频电源及一清洁用射频电源，该蚀刻用射频电源功率与清洁用射频电源功率不同；其中：

当该第一射频电源供应器输出该蚀刻用射频电源时，该切换式匹配装置切换以直接将该第一射频电源供应器耦接至该耦合线圈；

当该第一射频电源供应器输出该清洁用射频电源时，该切换式匹配装置切换以通过该匹配网络将该清洁用射频电源传送至该耦合线圈；其中该匹配网络的输出阻抗与该感应耦合等离子体蚀刻系统于一清洁模式下的负载相匹配。

由上述说明可知，本发明感应耦合等离子体蚀刻系统主要于第一射频电源供应器与耦合线圈之间耦接有一切换式匹配装置，当感应耦合等离子体蚀刻系统于清洁模式下，该切换单元被该工艺控制器控制进行切换，令该射频电源输入端口通过该匹配网络耦接至该射频电源输出端口，由于该匹配网络的输出阻抗与该感应耦合等离子体蚀刻系统在清洁模式下的负载相匹配，故此时输出至该耦合线圈的射频电源的反射功率得有效被降低，而相对提高清洁效率。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该感应耦合等离子体蚀刻系统的切换式匹配装置包含有：

一射频电源输入端口；