具有可调电极面积比的受约束等离子体制造技术

一种等离子体反应器（２００），包括室（２０２）、底部电极（２０４）、顶部电极（２０６）、第一约束环组（２０８）、第二约束环组（２１０）、以及接地扩展部（２１２）。该顶部和底部电极、该第一和第二约束环组、以及该接地扩展部均封入该室内。该第一约束环组大体上平行于该底部电极和该顶部电极，并围绕该底部电极和顶部电极之间的第一体积。该第二约束环组大体上平行于该底部电极和该顶部电极，并围绕该底部电极和顶部电极之间的第二体积。该第二体积至少比该第一体积大。接地扩展部邻近并围绕该底部电极。该第一约束环组和该第二约束环组能够被独立地升高和降低，以延伸到该接地扩展部之上的区域内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体制造。更具体地，本专利技术涉及等离子体蚀刻 装置。
技术介绍
典型的等离子体蚀刻装置包括反应器，在反应器中有一个一种 或多种反应气体流过的室。在室内，气体典型地由射频能量离子化 成等离子体。等离子体的高反应性离子能够与材料(例如在内部连线(interconnect)之间的介电层，或者在半导体晶片,皮处理成集成 电路(IC)期间在半导体晶片表面上的聚合物掩模)反应。在蚀刻 之前，晶片被置于室中并被卡盘或夹持件夹持在合适的位置，卡盘 或夹持件将晶片的顶面暴露给等离子体。在半导体处理中，在每个处理中，沿晶片的蚀刻或沉积率均一 性直接影响器件产量。这已经成为对处理反应器的主要资质要求之 一，因此在其设计和开发中被认为是非常重要的参数。随着晶片直 径尺寸的每次增加，保证各批次集成电路均一性的问题变得更为困 难。例如，随着晶片尺寸从200mm增加到300mm，以及每个晶片 更小的电路尺寸，边缘排除区缩减到例如2mm。因此，在距晶片边 缘2mm之外自始至终保持均一的蚀刻率、形貌以及临界尺寸变得 非常重要。在等离子体蚀刻反应器中，蚀刻参数(蚀刻率、形貌、CD等) 的均 一性受数种参数影响。保持均 一 的等离子体释放以及在晶片上 的等离子体化学成分对提高均一性而言非常关键。已经设想了很多 尝试，以通过才喿纵经过喷头注射的气流、^修改喷头i殳计以及围绕晶 片设置边缘环来改进晶片的均一性。在具有不同尺寸电极的电容耦合蚀刻反应器中的 一个问题是 缺少均一的RF耦合，尤其在围绕晶片边缘的区域。图l显示了常 规的电容耦合等离子体处理室100，其代表了典型地用于蚀刻基片 的示范性等离子体处理室类型。现参考图1,卡盘102,其代表工 件夹持件，在蚀刻期间基片(例如晶片104)置于该夹持件上。卡 盘102可由任何合适的夹紧技术实现，例如，静电、机械、夹具、 真空等。在蚀刻期间，卡盘102在蚀刻期间典型;也由乂又频率源106 同时才是供双RF频率H氐频率及高频率)，例如2MHz和27MHz。上部电才及108^立于晶片104上方。上部电才及108 4妄i也。图l显 示了一个蚀刻反应器，其中上部电才及108的表面面积比卡盘102和 晶片104的表面面积大。在蚀刻期间，等离子体110由通过气体管 路112提供的蚀刻剂源气体形成，并且通过排气管^各1排出。当RF功率从RF功率源106才是供给卡盘102时，在晶片104 上产生等位的场线。该等位场线为穿过晶片104和等离子体110之 间的等离子体鞘(sheath)的电场线。在等离子体处理期间，正离子穿过等位场线加速，以撞击晶片 104表面，/人而^是供期望的蚀刻效果，例如改进蚀刻定向性。因上 部电极108和卡盘102的几何形状，沿晶片表面的场线可能是不均 一的，并且可在晶片104边虛皋显著变化。因此，通常才是供聚焦环118, 以改进沿整个晶片表面的处理均一性。导电防护罩120大体上围绕聚焦环118。导电防护罩120配置 为在等离子体处理室中^妄地。防护罩120防止了在聚焦环118外部 不希望的等位场线的存在。约束环116可i殳置于上部电才及108和底部电才及(例如图2中的 卡盘102)之间。通常，约束环116帮助把蚀刻等离子体110约束 到晶片104上的区域，以改进处理控制并保证再现性。约束环116 以距晶片104预定的半径距离设置，对进一步等离子体扩张形成物 理阻隔。但是，因为约束环116的直径不能改变，等离子体110的 直径以及由此其4黄截面对所有处理几乎为固定4直。因此，有效电^L 面积、比(定义为纟妄i也电一及的表面面积、除以RF电一及的表面面积、)只于 于具有固定设置的约束环的等离子体反应器而言是固定的。因此，需要一种方法和装置，用于约束具有可调电极面积比的 等离子体。本专利技术的主要目的在于解决这些需要，并提供进一步相 关的优点。
技术实现思路
一种等离子体反应器，包括室、底部电极、顶部电极、第一约 束环组、第二约束环组、以及4妄地扩展部。该顶部和底部电一及、该 第一和第二约束环组、以及该接地扩展部均封入该室内。该第一约束环ia大体上平4亍于该底部电才及和该顶部电才及，并围绕在该底部电 极和顶部电极之间的第 一体积。该第二约束环组大体上平行于该底 部电4及和该顶部电才及，并围绕在该底部电才及和顶部电才及之间的第二 体积。该第二体积至少比该第一体积大。接地扩展部邻近并围绕该 底部电^f及。该第一约束环组和该第二约束环组能够上升和下降，以 延伸到该接地扩展部之上的区域内。附图说明谬皮结合入并构成本i兌明书一部分的附图，示出了本专利技术的一个 或多个实施例，并且与具体的描述一起用于解释本专利技术的原理和实施。在附图中图1是示出根据现有技术的等离子体反应器的示意图2A是显示出根据一个实施例的等离子体反应器的示意图， 该等离子体反应器具有下降的内部约束环组以及上升的外部约束 环组；图2B是示出根据一个实施例的等离子体反应器的示意图，该 等离子体反应器具有上升的内部约束环组以及下降的外部约束环 组；图2C是示出根据一个实施例的等离子体反应器的示意图，该 等离子体反应器具有下降的内部和外部约束环组；图2D是示出4艮据一个实施例的等离子体反应器的示意图，该 等离子体反应器具有上升的内部和外部约束环组；图3是示意性示出用于操作图2A、 2B、 2C、和2D中所示的 等离子体反应器的流程图。具体实施例方式此处就具有可调电极面积比的受约束等离子体，描述本专利技术的 实施例。本领域的普通4支术人员会意识到以下对本专利技术的具体描述 4又是i兑明性的，并不打算以任何方式限制。本专利技术的其他实施例将容易地暗示给从本^>开获益的4支术人员。现在将详细参考如附图中 所说明的本专利技术的实现。相同的参考标号将会始终在附图中和以下 详细说明中使用，以代表相同或相似的部分。为利于简洁，并非此处描述的实现的所有常》见特4正都净皮显示或 描述。当然，容易理解，在任^可这样的实际的实现的开发中，必须 作出多个具体实现选^，以实现开发者的具体目的，例如依/人有关 应用和商业的限制，并且这些具体目的在各个实现之间以及各个开 发者之间都不同。另外，应当理解，这样的开发努力可能复杂并且 耗时，但对于从本公开受益的本领域的技术人员不过是工程上的常 规任务。因为在蚀刻处理中应用的较高的RF功率和專交高的气体流率， 所以产生用于300mm应用的受约束等离子体是困难的。本领域的 寺支术人员应当理解，此处描述的装置和方法不局限于300mm应用。 该装置和方法可适合于在使用高RF功率水平的高气体流量环境中 需要等离子体约束的应用中使用。在本专利技术中，高气体流率指约为 2000sccm的流率，高RF功率指每cm3等离子体体积大约2W的功 率水平。图2A、 2B、 2C和2D显示了具有可调电极面积比的等离子体 反应器200的一个实施例，包括室202、底部RF电极204、顶部接 地电4及206、第一 (内部)约束环组208、第二 (外部)约束环组 210、以及用于从等离子体边界排出电荷的接地扩展部212。等离子体反应器200配置为用于接收气体(图未示)，该气体 被等离子体反应器200转化为等离子体214。作为例子而不是限制， 泵入到室202内的相乂于高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体反应器，包括：室；封入所述室内的底部电极和顶部电极；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第一约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第一体积；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第二约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第二体积，所述第二体积大于所述第一体积；邻近并围绕所述底部电极的接地扩展部，其中，所述第一约束环组和所述第二约束环组能够被独立地升高和降低，以延伸到所述接地扩展部之上的区域内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-13 11/152,0221.一种等离子体反应器，包括室；封入所述室内的底部电极和顶部电极；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第一约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第一体积；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第二约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第二体积，所述第二体积大于所述第一体积；邻近并围绕所述底部电极的接地扩展部，其中，所述第一约束环组和所述第二约束环组能够被独立地升高和降低，以延伸到所述接地扩展部之上的区域内。2. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第一约束 环组配置为当所述第二约束环组;故升高时降^氐，并且所述第一 约束环组配置为当所述第二约束环组被降低时升高。3. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第一约束 环组配置为当所述第二约束环组^皮升高时升高，并且所述第一 约束环组配置为当所述第二约束环组被降低时降低。4. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第一约束 环组和所述第二约束环组^^悬置。5. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第一约束 环组包括每个约束环之间的可调的间隙。6. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第二约束 环组包4舌每个约束环之间的可调的间隙。7. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第一约束 环组邻近所述顶部电4及，仅:得有效电4及面积比大体上4妄近1 ， 通过用由所述底部电才及支撑的工件面积除所述第一体积中的 等离子体的才黄截面而定义所述有效电才及面积比。8. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，其中，所述第二约束 环组净皮^殳置成^f吏得有效电极面积比大体上大于1，通过用由所 述底部电才及支撑的工件面积除所述第二体积中的等离子体的 4黄截面而定义所述有岁丈电#及面积比。9. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括连接到所 述底部电才及的电源，所述底部电才及配置为用于4妾欠工件。10. 根据权利要求9所述的等离子体反应器，其中，所述电源产生 到所述底部电才及的多个频率。11. 才艮据斥又利要求9所述的等离子体反应器，其中，所述顶部电极 接地。12. 根据权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括邻近所述 底部电才及的4妄地扩展部环，所述4妄地扩展部电连4妄到所述顶部 电极，并包括在有效电极面积比内，通过用由所述底部电极支 撑的工件面积除等离子体的4黄截面而定义所述有效电极面积 比。13. 4艮据片又利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括邻近并围 绕所述底部电才及的介电环。14. 一种使用等离子体反应器的方法，所述等离子体反应器具有 室，所述室带有顶部电一及；底部电纟及；具有第一直径的第一 约束环组；具有第二直径的第二约束环组，所述第二直径大于 所述第一直径；邻近并围绕所述底部电极的接地扩展部；所述 方法包4舌为所述第一约束环组和所述第二约束环组选^f奪位置，所 述第一约束环组和所述第二约束环组能够被独立地升高和降 低，以延伸到所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯菲舍尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]