磁等离子体控制电容耦合等离子体反应器制造技术

一种等离子体反应器包括真空腔及工件支座。该真空腔包括限定真空室的侧壁和顶板，工件支座在该室内并面向顶板以支撑平面工件，工件支座和顶板共同限定工件支座和顶板间的工作区域。工作气体进气口提供工作气体注入到反应室。等离子源功率电极连到ＲＦ功率发生器上，以便将等离子源功率电容耦合到反应室来维持室内的等离子体。该反应器进一步包括至少一邻近顶板的第一高架螺线管电磁体，且该高架螺线管电磁体、顶板、侧壁和工件支座位于一共同对称轴上。电流源连接到该第一螺线管电磁体上并提供该第一螺线管电磁体中的第一电流，这样在该室内产生一磁场，该磁场是该第一电流的函数，该第一电流有一值，通过磁场来增加所述工件支座表面附近的对称轴周围的等离子体离子密度径向分布的均匀性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请要求序列号60/383,194的美国临时申请的优先权，该申请由丹尼尔.霍夫曼(Daniel Hoffman)等人于2002年5月22日提交，名称为“磁等离子体控制电容耦合等离子体反应器。”
技术介绍
电容耦合等离子体反应器用在制备高形状比(High Aspect Ratio)的半导体微电子结构中。这样的结构典型地具有窄的，深的孔道，这些孔道穿过形成在半导体基片(Substrate)上的一个或多个薄膜。电容耦合等离子体反应器用在制备这些器件的各种工艺制程中，包括介质刻蚀工艺，金属刻蚀工艺，化学气相沉积和其它工艺中。这样的反应器也在制备光刻掩膜及制备半导体平板显示器中采用。这些应用依赖于等离子体中的离子来加强或激活期望的工艺。半导体工件表面上的等离子的密度影响工艺参数，在制备高形状比的微电子结构中尤其苛刻。事实上，制备高形状比的微电子集成电路的一个问题是整個工件表面的等离子离子密度的不均匀性可以导致由非均匀刻蚀速率或沉积速率造成的工艺失败。一种典型的电容耦合反应器具有在反应室中的晶片支座和覆盖在该晶片支座上的顶板。该顶板可以包括将工作气体喷洒到反应室中的气体分布板。射频(RF)功率源被用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体反应器，包括：真空腔，该真空腔包括限定真空室的侧壁和顶板以及工件支座，该工件支座在所述室内并面向顶板用于支撑平面工件，所述工件支座和所述顶板共同限定工件支座和顶板间的工作区域；工作气体进气口，用于将工作气体供入到 所述反应室中；ＲＦ功率发生器和等离子源功率电极，该等离子源电极连到ＲＦ功率发生器上，用来将等离子源功率电容耦合到反应室以维持室内的等离子体；至少一邻近所述顶板的第一高架螺线管电磁体且所述高架螺线管电磁体、所述顶板、所述侧壁和 所述工件支座位于一共同对称轴上；电流源，该电流源连接到所述第一螺线管电磁体上并在所述第一...

【技术特征摘要】
US 2002-5-22 60/383,194;US 2002-7-9 10/192,2711.一种等离子体反应器，包括真空腔，该真空腔包括限定真空室的侧壁和顶板以及工件支座，该工件支座在所述室内并面向顶板用于支撑平面工件，所述工件支座和所述顶板共同限定工件支座和顶板间的工作区域；工作气体进气口，用于将工作气体供入到所述反应室中；RF功率发生器和等离子源功率电极，该等离子源电极连到RF功率发生器上，用来将等离子源功率电容耦合到反应室以维持室内的等离子体；至少一邻近所述顶板的第一高架螺线管电磁体且所述高架螺线管电磁体、所述顶板、所述侧壁和所述工件支座位于一共同对称轴上；电流源，该电流源连接到所述第一螺线管电磁体上并在所述第一螺线管电磁体中提供第一电流，藉以在所述真空室内产生磁场，该磁场是所述第一电流的函数，且所述第一电流有一值，通过磁场来增加所述工件支座表面附近的对称轴周围的等离子体离子密度径向分布的均匀性。2.如权利要求1所述的反应器，其中所述第一高架螺线管电磁体位于所述真空室的外部并面向所述顶板的外表面。3.如权利要求1所述的反应器，其中所述等离子源功率电极包括以下之一(a)所述工件支座；(b)所述顶板。4.如权利要求1所述的反应器，其中所述电流是直流电，且所述磁场是静磁场。5.如权利要求1所述的反应器，进一步包括第二高架螺线管电磁体，该螺线管几乎和所述第一高架螺线管电磁体同心并连到所述电流源上，所述电流源提供第二电流给所述第二螺线管电磁体以在所述第二螺线管电磁体中产生磁通量，贡献于所述磁场，这样所述磁场由所述第一和第二螺线管磁体中的所述第一和第二电流确定，所述第一和第二电流具有这样的值可以使得所述磁场增加所述等离子体离子密度径向分布的均匀性。6.如权利要求4所述的反应器，其中所述第一和第二螺线管电磁体位于所述反应器的外部并面向所述顶板的外表面。7.如权利要求6所述的反应器，其中所述第一螺线管电磁体的直径与所述工件支座的直径相似且其在位于所述工件支座上面的第一轴距离处；所述第二螺线管电磁体的直径小于所述第一螺线管电磁体的直径且位于在所述工件支座上面大于所述第一轴距离的第二轴距离处。8.如权利要求7的所述反应器，其中所述第一螺线管电磁体比所述第二螺线管电磁体在所述工件支座的近表面的更大的径向区域上的等离子体上产生径向磁压；所述第二螺线管电磁体主要在所述工件支座的表面的中央附近所限定的径向区域上产生磁压。9.如权利要求8所述的反应器，其中当等离子体被主要定向在所述晶片支座的晶片上时，所述第一和第二电流构成第一组电流；当等离子体被主要定向到所述顶板上时，所述第一和第二电流构成不同于所述第一组电流的第二组电流。10.如权利要求9所述的反应器，其中当离子体被定向到所述侧壁时，所述第一和第二电流在构成不同于所述第一和第二组电流的第三组电流。11.一种等离子体反应器，包括真空腔，该真空腔包括限定真空室的侧壁和顶板及工件支座，该工件支座在所述室内并面向顶板用于支撑平面工件，所述工件支座和所述顶板共同限定所述工件支座和所述顶板间的工作区域；工作气体进气口，用于将工作气体供入到所述反应器；RF功率发生器和电极，该电极连到所述RF功率发生器上，用来将等离子源功率电容耦合到所述反应器以维持离子体；多个邻近所述顶板的高架螺线管电磁体，用以在所述室内产生合成磁场，该合成磁场含有由各个所述多个螺线管电磁体产生的单个磁场的总和，多个电流在所述螺线管电磁体中流动，所述合成磁场由所述多个电流确定，其中所述高架螺线管、所述顶板、所述侧壁和所述工件支座位于一共同对称轴上；电流源，该电流源连接到所述多个螺线管电磁体上并给所述多个螺线管电磁体提供所述多个电流，所述电流有各个值通过所述磁场来增加所述工件支座表面附近的所述对称轴周围的等离子体离子密度径向分布的均匀性。12.如权利要求11所述的反应器，其中所述多个螺线管电磁体是同心的并在所述顶板之上以增大直径和降低轴向高度的方式顺序排列。13.如权利要求12所述的反应器，其中所述最外面的电磁体比所述最里面的电磁体在更大的径向区域上对等离子体施加相应更大的径向磁压；所述最里面的电磁体在限定在所述室中央附近的区域内的对等离子体施加径向磁压。14.如权利要求8所述的反应器，其中当等离子体被主要定向在所述晶片支座的晶片上时，所述多个电流构成第一组电流；当等离子体被主要定向到所述顶板上时，所述多个电流构成不同于所述第一组电流的第二组电流。15.如权利要求14所述的反应器，其中当等离子体被定向到所述侧壁时，所述多个电流构成不同于所述第一和第二组电流的第三组电流。16.如权利要求15所述的反应器，其中在至少一组所述的电流中，至少一电流的极性和其它所述电流的极性相反。17.如权利要求11所述的反应器，其中所述多个电流是直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔J后曼，马修L米勒，杨姜久，蔡希晔，麦可巴尼斯，石川哲也，叶洋，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]