專利名稱：使用電極片獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的蝕刻率均一性的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造。更具體地，本發(fā)明涉及等離子體蝕刻 裝置。
背景技術(shù)：
典型的等離子體蝕刻裝置包括反應(yīng)器，其中設(shè)有一種或多種反 應(yīng)氣體流穿過的室。在該室內(nèi)，這些氣體典型地通過射頻能量電離 為等離子體。等離子體的高反應(yīng)性離子可與材料(如在連接部之間
的電介質(zhì)，或在半導(dǎo)體晶片被處理成集成電路(IC)過程中該半導(dǎo)
體晶片表面上的聚合物掩模)反應(yīng)。在蝕刻之前，晶片設(shè)在室內(nèi)并 且通過卡盤或者夾持件保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，卡盤或者夾持件將所述 晶片的頂部表面暴露于等離子體。
在半導(dǎo)體處理中，在蝕刻處理過^E中，沿晶片的蝕刻或沉積率 均 一性直接影響器件產(chǎn)量。這已經(jīng)成為對處理反應(yīng)器的主要資格要 求之一 ，并因此凈皮認(rèn)為是在其設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中非常重要的參數(shù)。 隨著晶片直徑尺寸的每次增加，確保每批集成電路的均一性的問題 變得更加困難。例如，隨著晶片尺寸從200mm增加到300mm以及 每塊晶片上更小的電^各尺寸，邊^(qū)4非除區(qū)(exclusion)收縮至，例 如，2mm。因此，自始至終保持距離晶片邊緣2mm外區(qū)域均一的 蝕刻率、形貌和臨界尺寸已經(jīng)變得非常重要。
在等離子體蝕刻反應(yīng)器中，蝕刻參數(shù)(蝕刻率、形貌、CD等) 的均 一性受到多個(gè)參數(shù)的影響。保持晶片上均 一 的等離子體釋放以 及由此的在晶片上的等離子體化學(xué)成分對于改進(jìn)均一性是非常關(guān) 鍵的。設(shè)想了很多嘗試，以通過操縱氣體流傳過噴頭噴射，修改噴 頭的設(shè)計(jì)，以及環(huán)繞晶片"i殳置邊多彖環(huán)，來改進(jìn)晶片的均一性。
電容耦合蝕刻反應(yīng)器中的一個(gè)問題是缺少均一的RF耦合，尤 其是晶片邊緣周圍。圖1顯示了傳統(tǒng)的電容耦合等離子體處理室 100，代表典型地用于蝕刻基片的示范性等離子體處理室類型。等 離子體反應(yīng)器100包括室102，底部電才及104，頂部電才及106。底部 電極104包括中間底部電才及108和邊鄉(xiāng)彖底部電才及110。頂部電才及106 包括中間頂部電才及112和邊^(qū)彖頂部電才及114。邊纟彖頂部電才及114和 邊纟彖底部電極110是分別環(huán)繞中間頂部電才及112和中間底部電極 108的環(huán)形，以形成單一平面。
中間底部電才及108連"t妻至RF電源118,而頂部電才及106和邊 纟彖底部電才及110 4妄地，用于排出來自在頂部電才及106和底部電才及104 之間產(chǎn)生的等離子體116的電荷。如圖1所示，因?yàn)榻拥氐倪吘壍?部電極110，所以輝光放電區(qū)域(等離子體116)的形狀在接近中間 底部電才及108的地方發(fā)生4丑曲。4丑曲導(dǎo)致在"i殳置在中間底部電4及108 上的基片(圖未示)上的非均一蝕刻率。
在等離子體處理過程中，正離子加速穿過等勢場線以撞擊基片 表面，從而提供所需要的蝕刻效果，如改進(jìn)蝕刻方向性。由于上部 電極106和底部電極104的幾何形狀，這些場線可能沿晶片表面不 均一并且可能在晶片104邊緣發(fā)生顯著變化。因此，通常^是供^妄地 環(huán)110以改進(jìn)沿整個(gè)晶片表面的處理均一性。
因?yàn)樵陧敳侩姴偶?06中的部4牛是《爭態(tài)的，所以蝕刻率不可能在 晶片的中間和邊^(qū)彖分別控制。在蝕刻處理過程中的非均一性可導(dǎo)致
在中間和邊緣之間不同的尺寸，進(jìn)而降低了每個(gè)晶片上可靠器件的產(chǎn)量。
因此，需要一種方法和裝置，用于獨(dú)立地控制在晶片中間和邊 緣的蝕刻率。本發(fā)明的主要目的是為了解決這些需要并提供更多 的、相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
一種等離子體反應(yīng)器，包括室、底部電極、頂部電極、鄰近且 基本上環(huán)繞底部電才及的底部4妄地?cái)U(kuò)展部。頂部4妻地?cái)U(kuò)展部鄰近且基 本上平4亍于頂部電極。頂部電才及也4妻地。頂部4妻地?cái)U(kuò)展部能夠一皮獨(dú) 立地升高或降低，以延伸入在底部接地?cái)U(kuò)展部上方的區(qū)域內(nèi)。
附圖，其被并入并構(gòu)成本說明書的一部分，與詳細(xì)描述一起說 明本發(fā)明的 一 個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明的原理和實(shí)現(xiàn)。
在這些附圖中
圖1為示意性示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的等離子體反應(yīng)器的示意圖； 圖2為示意性示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的示意
圖3為一個(gè)流程圖，示意性地示出用于操作圖2中示出的等離 子體反應(yīng)器的方法。
具體實(shí)施例方式
此處本發(fā)明的實(shí)施例在等離子體反應(yīng)室的背景中描述。本領(lǐng)域 的才支術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明下面的詳細(xì)描述只是i兌明性的并不打 算以任何方式限制。本發(fā)明的其他實(shí)施例將容易地啟發(fā)得益于本公 開的益處的沖支術(shù)人員?，F(xiàn)在將詳細(xì)地參考附圖中所示的本發(fā)明的實(shí) 施。將貫穿這些附圖和下面的詳細(xì)描述^f吏用相同的參考標(biāo)號以指示 相同或類似的部件。
為了清楚，未示出和描述此處所描述的實(shí)現(xiàn)的所有常M4爭4正。 當(dāng)然，可以理解在任何這樣實(shí)際的實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)中，必須^f故出許多具 體實(shí)現(xiàn)選擇以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目的，如服從與應(yīng)用和商業(yè)相關(guān)的 約束，并且這些具體目的隨著不同的實(shí)現(xiàn)以及不同的開發(fā)者而不 同。此外，可以理解，這樣的開發(fā)努力會(huì)是復(fù)雜和耗時(shí)的，但是對 于獲得本7>開益處的本領(lǐng)域的一關(guān)殳寺支術(shù)人員而言仍不過是工程上 的常失見工作。
圖2示出了等離子體反應(yīng)器200 —個(gè)實(shí)施例，其包括室202, 底部電才及208,底部電4及擴(kuò)展部210，頂部電才及212和頂部電才及擴(kuò) 展部214。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，底部電極擴(kuò)展部210包括與底部電才及 208平4亍且鄰近的4妄地環(huán)210，并且環(huán)繞底部電4及208。頂部電極擴(kuò) 展部214包括可調(diào)節(jié)4妄地環(huán)214，其與頂部電4及212平4亍且鄰近， 并且環(huán)繞頂部電極212。
底部電4及208與RF電源218連4妻，而頂部電才及212、頂部電 才及擴(kuò)展部214和底部電才及擴(kuò)展部210 4妄地，用于排出來自在頂部電 極212和底部電極208之間產(chǎn)生的等離子體的電荷。作為例子，底 部電才及擴(kuò)展部210禾口頂部電才及擴(kuò)展部212可由導(dǎo)電才才泮牛(如鋁)制 成。如圖2所示，等離子體216包括兩個(gè)區(qū)域220和222,其基于 頂部電極擴(kuò)展部214的位置(高度)而具有不同的等離子體密度。
底部電才及208配置為用于4妄收(receive )工件并包4舌適于4妄收 工件的關(guān)聯(lián)的底部電才及區(qū)域。底部電極208與至少一個(gè)電源218連 接。電源218配置為產(chǎn)生RF功率，其被傳遞到底部電極208。僅 為了i兌明性目的，可^f吏用雙頻電源218以產(chǎn)生高電勢，該高電勢一皮 施加到氣體上以產(chǎn)生等離子體216。更具體地，所示出的電源218 是雙電源頻率電源，運(yùn)4亍在2MHz和27MHz，其包括在由Lam Research制造的蝕刻系統(tǒng)中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是也可 使用可在處理室202中產(chǎn)生等離子體的其他電源。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不限于2MHz和27MHz的RF頻率，而是 可應(yīng)用于廣泛的頻率。本發(fā)明也不限于^又頻電源，而是還可應(yīng)用于 具有三個(gè)或多個(gè)具有多種頻率的RF電源的系統(tǒng)。
頂部電才及212 i殳置在底部電才及208上方預(yù)定的距離。頂部電^L 212、頂部電才及擴(kuò)展部214,與4妄i也擴(kuò)展部210—起配置為為乂人底部 電極208傳遞的功率纟是供完備的電^各。頂部電才及擴(kuò)展部214可獨(dú)立 于頂部電4及212向上或向下移動(dòng)，以控制在底部電才及208邊纟彖一等 離子體區(qū)域222的等離子體密度。隨著在底部電極208邊緣的等離 子體密度變化，在那個(gè)區(qū)域的蝕刻率可獨(dú)立于等離子體區(qū)域220中 的蝕刻率而被控制(較快速率或較慢速率)。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人 員可以理解有4艮多方法來降^f氐和升高頂部電才及擴(kuò)展部214。例如， 可使用機(jī)械的或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的旋鈕以升高或降低頂部電極擴(kuò)展214, 而不必打開和進(jìn)入室202的內(nèi)部。
在等離子體處理過程中，正離子加速穿過等勢場線以撞擊基片 表面，從而提供所需要的蝕刻效果，如改進(jìn)蝕刻定向性。由于上部 電極212和底部電極208的幾何形狀，這些場線可能沿晶片表面是 不均一的，并且可能在晶片邊緣發(fā)生顯著變化。因此，才是供頂部和 底部電極擴(kuò)展部214和210以改進(jìn)沿整個(gè)晶片表面的處理均一'性。
等離子體反應(yīng)器200配置為用于接收氣體(未示)，該氣體由 等離子體反應(yīng)器200轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體216。通過實(shí)例而不是限制， 抽入室中的相對高的氣體流率是15OOsccm 。也可應(yīng)用4氐于15OOsccm 以及1500sccm以上的氣體流率。
為了在室202中產(chǎn)生等離子體216, -使用電源218,在底部電 才及208和頂部電才及212之間傳遞RF功率。然后氣體^皮轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x 子體216，其用于處理工件或半導(dǎo)體基片。通過實(shí)例而不是限制， 可應(yīng)用每cm3等離子體體積2W的RF功率水平。也可應(yīng)用低于每 cm3等離子體體積2W的RF功率水平。
為了說明性目的，圖2中描述的等離子體反應(yīng)器200使用電容 耦合以在處理室202中產(chǎn)生等離子體216。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，本裝置和方法可適應(yīng)于與電感耦合等離子體一起使用。
本領(lǐng)域的一^殳才支術(shù)人員可以理解，圖2中所示的上述結(jié)構(gòu)不打 算限制，在不背離此處公開的創(chuàng)造性的概念的情況下可使用其它結(jié) 構(gòu)。例如，可安置兩個(gè)或多個(gè)鄰近的頂部電極擴(kuò)展部214以進(jìn)一步 控制在底部電才及208邊纟彖的蝕刻率。
圖3示出了用于使用圖2所示出的等離子體反應(yīng)器的方法。在 302，選沖奪頂部電極擴(kuò)展部214的位置(升高的或降低的)。頂部電 才及擴(kuò)展部214可纟皮升高或降j氐以延伸入在底部電才及擴(kuò)展部上方的區(qū) 域內(nèi)。在304，等離子體反應(yīng)器200處理由底部電才及208支撐的晶 片。在306， 4企查晶片以確定貫穿晶片表面的蝕刻均一性。在308, 可基于306的分析調(diào)節(jié)頂部電極擴(kuò)展部214的位置以進(jìn)一步改進(jìn)貫 穿晶片表面的蝕刻率均 一 性。
盡管示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用，可以理解，對于得 到本公開益處的本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯而易見，在不背離此處的創(chuàng) 新性扭克念的情況下，比上面^是及的許多^f奮改更多的l'務(wù)改是可能的。 所以，本發(fā)明不限于所附權(quán)利要求的精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體反應(yīng)器，包括室；封在所述室內(nèi)的底部電極和頂部電極；底部接地?cái)U(kuò)展部，其鄰近且基本上環(huán)繞所述底部電極；頂部接地?cái)U(kuò)展部，其鄰近且基本上平行于所述頂部電極；其中，所述頂部接地?cái)U(kuò)展部能夠被獨(dú)立地升高和降低以延伸入所述底部接地?cái)U(kuò)展部上方的區(qū)域內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其中，所述頂部接地 擴(kuò)展部包招「環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其中，所述底部接地 擴(kuò)展部包4舌環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，進(jìn)一步包括與所述底 部電纟及連4妻的電源，所述底部電扨J故配置為用于4妻收工件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)器，其中，所述電源產(chǎn)生 到所述底部電極的多個(gè)頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)器，其中，所述頂部電極 接地。
7. —種使用等離子體反應(yīng)器的方法，所述等離子體反應(yīng)器具有 室，所述室具有頂部電極、底部電4及、鄰近且基本上環(huán)繞所述 底部電極的底部接地?cái)U(kuò)展部、鄰近且基本上平行于所述頂部電 才及的頂部^妾地?cái)U(kuò)展部，所述方法包4舌調(diào)節(jié)所述頂部4妾;也擴(kuò)展部的^f立置，所述頂部4妾i也擴(kuò)展部 能夠被獨(dú)立地升高和降低以延伸入所述底部接地?cái)U(kuò)展部上方 的區(qū)i或內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括向所述底部電極提供 功率，所述底部電極被配置為用于接收工件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生到所述底部電極 的多個(gè)頻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括將所述頂部電極接 地。
全文摘要
一種等離子體反應(yīng)器、包括室、底部電極、頂部電極，鄰近且基本上環(huán)繞底部電極的底部接地?cái)U(kuò)展部。頂部接地?cái)U(kuò)展部鄰近且基本上平行于頂部電極。頂部電極也接地。頂部接地?cái)U(kuò)展部能夠被獨(dú)立地升高或降低，以延伸入在該底部接地?cái)U(kuò)展部上方的區(qū)域內(nèi)。
文檔編號H01J37/32GK101194340SQ200680020838
公開日2008年6月4日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者S·M·列扎·薩賈迪, 崔大漢, 金智洙 申請人:朗姆研究公司