專利名稱：使用電極片獨立運動的蝕刻率均一性的改進的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造。更具體地，本發(fā)明涉及等離子體蝕刻 裝置。
背景技術：
典型的等離子體蝕刻裝置包括反應器，其中設有一種或多種反 應氣體流穿過的室。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。等離子體的高反應性離子可與材料(如在連接部之間
的電介質(zhì)，或在半導體晶片被處理成集成電路(IC)過程中該半導
體晶片表面上的聚合物掩模)反應。在蝕刻之前，晶片設在室內(nèi)并 且通過卡盤或者夾持件保持在適當?shù)奈恢茫ūP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)成為對處理反應器的主要資格要 求之一 ，并因此凈皮認為是在其設計和開發(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器中，蝕刻參數(shù)(蝕刻率、形貌、CD等) 的均 一性受到多個參數(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成分對于改進均一性是非常關 鍵的。設想了很多嘗試，以通過操縱氣體流傳過噴頭噴射，修改噴 頭的設計，以及環(huán)繞晶片"i殳置邊多彖環(huán)，來改進晶片的均一性。
電容耦合蝕刻反應器中的一個問題是缺少均一的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，因為接地的邊緣底 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以改進沿整個晶片表面的處理均一性。
因為在頂部電才及106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致
在中間和邊緣之間不同的尺寸，進而降低了每個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、相關的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
一種等離子體反應器，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妄地擴展部。頂部4妻地擴展部鄰近且基 本上平4亍于頂部電極。頂部電才及也4妻地。頂部4妻地擴展部能夠一皮獨 立地升高或降低，以延伸入在底部接地擴展部上方的區(qū)域內(nèi)。


附圖，其被并入并構(gòu)成本說明書的一部分，與詳細描述一起說 明本發(fā)明的 一 個或多個實施例，用于解釋本發(fā)明的原理和實現(xiàn)。
在這些附圖中
圖1為示意性示出根據(jù)現(xiàn)有技術的等離子體反應器的示意圖； 圖2為示意性示出根據(jù)一個實施例的等離子體反應器的示意
圖3為一個流程圖，示意性地示出用于操作圖2中示出的等離 子體反應器的方法。
具體實施例方式
此處本發(fā)明的實施例在等離子體反應室的背景中描述。本領域 的才支術人員將意識到本發(fā)明下面的詳細描述只是i兌明性的并不打 算以任何方式限制。本發(fā)明的其他實施例將容易地啟發(fā)得益于本公 開的益處的沖支術人員?，F(xiàn)在將詳細地參考附圖中所示的本發(fā)明的實 施。將貫穿這些附圖和下面的詳細描述^f吏用相同的參考標號以指示 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現(xiàn)的所有常M4爭4正。 當然，可以理解在任何這樣實際的實現(xiàn)的改進中，必須^f故出許多具 體實現(xiàn)選擇以實現(xiàn)開發(fā)者的具體目的，如服從與應用和商業(yè)相關的 約束，并且這些具體目的隨著不同的實現(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)努力會是復雜和耗時的，但是對 于獲得本7>開益處的本領域的一關殳寺支術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器200 —個實施例，其包括室202, 底部電才及208,底部電4及擴展部210，頂部電才及212和頂部電才及擴 展部214。根據(jù)一個實施例，底部電極擴展部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 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 才及擴展部214和底部電才及擴展部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 部電才及擴展部210禾口頂部電才及擴展部212可由導電才才泮牛(如鋁)制 成。如圖2所示，等離子體216包括兩個區(qū)域220和222,其基于 頂部電極擴展部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 工件的關聯(lián)的底部電才及區(qū)域。底部電極208與至少一個電源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4亍在2MHz和27MHz，其包括在由Lam Research制造的蝕刻系統(tǒng)中。本領域的技術人員應當理解的是也可 使用可在處理室202中產(chǎn)生等離子體的其他電源。本領域的技術人 員應當理解的是本發(fā)明并不限于2MHz和27MHz的RF頻率，而是 可應用于廣泛的頻率。本發(fā)明也不限于^又頻電源，而是還可應用于 具有三個或多個具有多種頻率的RF電源的系統(tǒng)。
頂部電才及212 i殳置在底部電才及208上方預定的距離。頂部電^L 212、頂部電才及擴展部214,與4妄i也擴展部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。頂部電才及擴展部214可獨立 于頂部電4及212向上或向下移動，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，在那個區(qū)域的蝕刻率可獨立于等離子體區(qū)域220中 的蝕刻率而被控制(較快速率或較慢速率)。本領域的一般技術人 員可以理解有4艮多方法來降^f氐和升高頂部電才及擴展部214。例如， 可使用機械的或馬達驅(qū)動的旋鈕以升高或降低頂部電極擴展214, 而不必打開和進入室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 底部電極擴展部214和210以改進沿整個晶片表面的處理均一'性。
等離子體反應器200配置為用于接收氣體(未示)，該氣體由 等離子體反應器200轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體216。通過實例而不是限制， 抽入室中的相對高的氣體流率是15OOsccm 。也可應用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體基片。通過實例而不是限制， 可應用每cm3等離子體體積2W的RF功率水平。也可應用低于每 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。本領域的技術人員應當 理解，本裝置和方法可適應于與電感耦合等離子體一起使用。
本領域的一^殳才支術人員可以理解，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，可安置兩個或多個鄰近的頂部電極擴展部214以進一步 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器的方法。在 302，選沖奪頂部電極擴展部214的位置(升高的或降低的)。頂部電 才及擴展部214可纟皮升高或降j氐以延伸入在底部電才及擴展部上方的區(qū) 域內(nèi)。在304，等離子體反應器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)頂部電極擴展部214的位置以進一步改進貫 穿晶片表面的蝕刻率均 一 性。
盡管示出和描述了本發(fā)明的實施例和應用，可以理解，對于得 到本公開益處的本領域的技術人員，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；底部接地擴展部，其鄰近且基本上環(huán)繞所述底部電極；頂部接地擴展部，其鄰近且基本上平行于所述頂部電極；其中，所述頂部接地擴展部能夠被獨立地升高和降低以延伸入所述底部接地擴展部上方的區(qū)域內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應器，其中，所述頂部接地 擴展部包招「環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應器，其中，所述底部接地 擴展部包4舌環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應器，進一步包括與所述底 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器，其中，所述電源產(chǎn)生 到所述底部電極的多個頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體反應器，其中，所述頂部電極 接地。
7. —種使用等離子體反應器的方法，所述等離子體反應器具有 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擴展部、鄰近且基本上平行于所述頂部電 才及的頂部^妾地擴展部，所述方法包4舌調(diào)節(jié)所述頂部4妾;也擴展部的^f立置，所述頂部4妾i也擴展部 能夠被獨立地升高和降低以延伸入所述底部接地擴展部上方 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，進一步包括產(chǎn)生到所述底部電極 的多個頻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進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擴展部。頂部接地擴展部鄰近且基本上平行于頂部電極。頂部電極也接地。頂部接地擴展部能夠被獨立地升高或降低，以延伸入在該底部接地擴展部上方的區(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