在衬底中的大高宽比部件的蚀刻制造技术

一种衬底处理室（１１０）包括：一个气体供给装置（５６）用以向该室提供气体，能够被电偏置的第一和第二电极（１１５、１０５），适合于激励气体，第二电极（１１５）适合充电到至少１０瓦／厘米＃＋［２］的功率密度，并且第二电极（１１５）包括接一接纳表面（１４７）用以接纳衬底（１０），还包括一个排气装置（１１０）以排出气体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种蚀刻衬底和的室和方法。在衬底的制造中，一种处理气体或者一种相同的等离子体，通常被用来处理在室中的衬底。典型地，通过例如化学气相沉积法、物理气相沉积法、离子注入法、氧化或者氮化处理将物质形成在衬底上。据此，一些衬底物质(通常是以层的形式，但是也可以具有其它形状)可以通过例如蚀刻方法被处理，以形成具有空腔、通道、孔或者沟槽形状的蚀刻部件(features)。在衬底物质中蚀刻具有大的高宽比的部件是困难的，特别是当部件也具有小开口尺寸的时候。通常，当技术上的进步需要更接近间距的部件用以提供更快或者更有效的电路，部件的高宽比，比如沟槽、孔、或者过孔(via)，也成比例地增加。高宽比是部件的开口尺寸与其深度之比。大高宽比的部件可以具有至少是20的高宽比，并且部件的开口尺寸可以大约是0.18微米或者小于0.18微米。然而，没有部件侧壁的不可控制的各向同性的蚀刻，蚀刻高高宽比的或小开口的部件是很困难的。以各向同性的蚀刻意味着，被蚀刻部件的侧壁，相对于部件蚀刻的垂直速率，在水平方向上以极端的蚀刻速率被蚀刻，这可能导致不希望形状的部件。这样，希望各向异性地蚀刻具有高高宽比或者小开口的部件。也希望以可控制的和一致的尺寸穿过衬底。更进一步希望以有生产价值的蚀刻速率蚀刻衬底。本专利技术的另一个方面是衬底处理方法，包括在处理区域中提供一个衬底，将气体引入到处理区域，通过向衬底下面的电极以至少大约10瓦/厘米2的功率密度提供电能以激励气体，并排出气体。在本专利技术的另一个方面，衬底蚀刻室包括一个衬底支撑，一个用以向室提供气体的气体供给装置，和用一个将室中的气体排出的气体排出装置，一个气体激发器，该气体激发器包括能够被电偏置用以激励气体的第一和第二电极，第二电极适合被充电至少大约等于3200瓦功率，该功率用于具有大约200mm直径的衬底，一个适合在室中提供至少100高斯(Gauss)磁场的磁场发生器，和一个适合控制衬底和室表面温度的温度控制系统。本专利技术的另一个方面包括一种衬底蚀刻方法，该方法包括在室的处理区域中提供衬底，将气体引入到处理区域，通过以至少等于大约3200瓦的功率将电能耦合到气体以激励气体，该功率用于具有大约200mm直径的衬底，在室中施加至少大约100高斯的磁场，控制衬底和室表面的温度，和排出气体。本专利技术的另一个方面包括衬底，该衬底包括高宽比至少为30和开口尺寸小于大约0.14微米的蚀刻部件。附图说明图1a和图1b是在衬底中的高高宽比部件蚀刻之前和之后的衬底的侧面截面示意图。图2是依照本专利技术的设备的截面示意图，该图示出了具有电极、磁场发生器和控制器的处理室。图3是图2的磁场发生器的示意图。图4是依照本专利技术的处理室的另外一个实施例的示意图，该图示出了室的盖子和流体循环内衬。图5是依照本专利技术的室的盖子的俯视图。图6是图5沿着剖线6-6的室的盖子的侧面分解图。图7是依照本专利技术的室的盖子的另外一种形式的局部截面俯视图。图8是依照本专利技术的室的内衬的局部截面俯视图。图9是沿着图8的剖线9-9的室的内衬的局部截面侧面视图。图10依照本专利技术的处理室的另一个实施例的局部截面示意图。图11是依照本专利技术的计算机软件程序的方框图。图12是曲线图，示出了在蚀刻过程中因为功率的增加造成的第二电极温度的升高。图13a是曲线图，示出了因为施加到电极上的功率的增加引起的蚀刻部件的宽度和临界尺寸的变化。图13b是曲线图，示出了因为施加到电极上的功率的增加引起的蚀刻部件的蚀刻速率和高宽比的变化。图13c是曲线图，示出了因为施加到电极上的功率的增加引起的蚀刻速率和蚀刻过程的蚀刻选择性的变化。图14a是曲线图，示出了因为增加的磁场强度引起的蚀刻部件的宽度和临界尺寸的变化。图14b是曲线图，示出了因为增加的磁场强度引起的蚀刻部件的蚀刻速率和高宽比的变化。图14c是曲线图，示出了因为增加的磁场强度引起的蚀刻过程的蚀刻速率和蚀刻选择性的变化。本专利技术对于在衬底10中的蚀刻部件29特别有用，尤其是当部件29具有高的高宽比时。举例来说，衬底10包括一种或者多种在基底12上的材料，这些材料可以被蚀刻以形成高宽比至少大约是30、甚至至少大约是45蚀刻部件29。部件29也可以以小于大约0.17微米的开口尺寸被蚀刻，开口尺寸甚至可以小于大约0.14微米或者甚至0.10微米。当开口尺寸是蚀刻部件的临界尺寸时，小开口尺寸的部件29的蚀刻尤其有用。部件29也可以被蚀刻到至少大约8微米的深度。在蚀刻过程中可以形成的保护性的侧壁沉积物30保护部件29的侧壁以免被各向同性地蚀刻。部件的蚀刻速率可以至少是大约0.8Фm/分钟。依照本专利技术的适合处理衬底10的典型装置50示于图2。通常，该装置50包括处理室100，处理室100具有一个或多个限定了室的容积110的室壁52，室壁52包括，例如环状侧壁106，底壁108，盖子组件102，壁52也可以包括一个或者多个内衬104。通常，室的容积110被分成处理区域112和泵浦区域114。一个自动装置53(在图2中以虚线示出)可以被用来通过一个具有缝隙阀门70的缝隙开口139传送衬底10进出室100，该缝隙阀的门70提供了室100的连续环状表面，并且该缝隙阀的门70通过气动马达72被垂直地起动。虽然本专利技术参照示范装置50被描述，但是应该理解该描述将应用于其它的装置构造，这些其它的装置构造可以通过物理或者化学气相沉积方法用来蚀刻其它的衬底、沉积在衬底10上的材料，或者蚀刻在衬底10上的注入材料。一种气体，例如处理气体，通过气体供给装置56被引入到室100中，气体供给装置56包括气体源97，一个或者多个具有阀101的输气管线103，和气体分配器111。气体分配器111可以包括气体分配板113，气体分配板113具有气体出口98，通过气体出口98气体可以排出气体分配器111，气体分配板113也可以用做电极。控制器160可以用来控制处理气体的流速，气体压力和其它的处理室功能。用过的处理气体和副产品可以通过排气装置114排出，排气装置114通过节流阀60连接到一个或者多个排气泵109，节流阀60可以被用来控制在室100中的气体压力到适合的级别，从5mTorr到1000mTorr。在本专利技术的一个方面中，发现抽气速率影响形成在蚀刻部件的侧壁上的处理残余(通常称为侧壁聚合物)和形成在室的墙壁上的处理残余的构成，这反过来又影响在衬底10中的大高宽比部件的蚀刻质量。据信较高的抽气速率有效地去除在室容积中的过多的残留形成物质，因此减少了在蚀刻部件的侧壁上的过多的处理残余的形成。在新蚀刻的部件侧壁上的处理残余的最佳厚度的沉积允许蚀刻垂直地进行到衬底中而没有过多的各向同性的部件侧壁的蚀刻。然而，过多的残余构成会阻碍或者停止蚀刻，特别是对于具有小开口尺寸并且相当深的大高宽比的部件。这样，在一种形式中，排气装置114可以包括一个或者多个泵，这种泵具有足够高的抽气速率以减小过多的处理残余沉积到衬底10上和室100的其它表面上。举例来说，排气装置114可以包括泵109，泵109对于大约25公升的室容积来说能够以相当于至少大约1600公升/秒的速率，从室100中排出气体。举例来说，在一种形式中，泵109对于大约25公升室容积来说，具有相当于从1600公升/秒到180本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底处理室包括：一个气体供给装置以向该室提供气体；可以被电偏置以激励气体的第一和第二电极，第二电极适合于被充电到至少大约１０瓦／厘米↑［２］的功率密度，并且第二电极包括一接纳表面以接纳衬底；一个排气装置以排除气体。

【技术特征摘要】
US 2000-11-1 09/704,887;US 2000-11-1 09/705,2541.一种衬底处理室包括一个气体供给装置以向该室提供气体；可以被电偏置以激励气体的第一和第二电极，第二电极适合于被充电到至少大约10瓦/厘米2的功率密度，并且第二电极包括一接纳表面以接纳衬底；一个排气装置以排除气体。2.依照权利要求1的室，其中第二电极适合于被充电到至少等于大约3200瓦的功率，用于具有大约200mm直径的衬底。3.依照权利要求1的室，包括一磁场发生器，适合于在室中提供至少大约100高斯的磁场。4.依照权利要求3的室，其中磁场发生器包括一个电磁铁，该电磁铁具有一个套子，用以在其中循环热传导流体。5.依照权利要求1的室，包括一控制器，适合于控制第一和第二电极、磁场发生器和温度控制系统，以设定处理条件以蚀刻其高宽比至少为大约30的衬底部件。6.依照权利要求5的室，包括一控制器，适合于设定处理条件以蚀刻其开口尺寸小于大约0.14Фm或者其深度至少为大约8Фm的衬底部件。7.依照权利要求1的室，包括一个适合于控制室中温度的温度控制系统。8.依照权利要求7的室，包括温度控制系统，适合于维持衬底温度低于大约240EC或者温度变化小于大约5EC。9.依照权利要求7的室，其中温度控制系统包括一个或者多个(a)一个具有多个区域的衬底接纳表面，在这些区域中热传导气体在衬底处理期间可以被维持在不同的压力下；(b)一个在第二电极下面的导体，该导体包括用以在其中循环热传导流体的通道；(c)一个包括光滑表面的内衬；(d)一个具有通路的室壁，该通路用以在其中循环热传导流体；或适合于加热室壁的加热器；10.依照权利要求9的室，其中温度控制系统包括管道，这些管道在导体下面的底部内，用以在其中循环热传导流体。11.依照权利要求1的室，其中第一和第二电极被间隔开的距离从大约1cm到大约5cm。12.依照权利要求11的室，其中气体供给装置包括气体出口，这些气体出口在其中一个电极中。13.依照权利要求1的室，其中第二电极包括覆盖导体的电介质，电介质的电阻率从大约1×109到大约1×1013欧姆-cm14.依照权利要求13的室，其中电介质的电阻率从大约1×1010到大约1×1012欧姆-cm。15.依照权利要求13的室，其中电介质的厚度从大约0.02到2mm。16.一种衬底处理方法包括(a)在处理区域中提供衬底；(b)将气体引入到处理区域中；(c)通过将至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：A库玛尔，A卡恩，A奥耶，R韦登斯韦勒，MG查芬，A霍洛坚科，DV波德勒斯尼克，
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]