稳定等离子体处理的方法和设备技术

本发明专利技术提供一种利用空间分布经修改(spatially?modified)的等离子体蚀刻衬底的方法和设备。在一个实施例中，该方法包括提供在衬底支承底座上方配置有等离子体稳定器的处理腔室。衬底被放置到底座上。处理气体被引入处理腔室，而等离子体就由此处理气体形成。用等离子体蚀刻衬底，而该等离子体具有由等离子体稳定器限定的离子密度与原子团密度比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例通常涉及衬底的等离子体处理的方法和设备，尤其涉及到用稳定等离子体蚀刻衬底的方法和设备。
技术介绍
集成电路已经发展成复杂的装置，其可在单个芯片上包括数以百万计的晶体管、 电容器和电阻器。芯片设计的发展不断要求更快的电路和更大的电路密度。由于电路能够执行的功能的速度与数量随着电路结构密度的增长而增长，因此，电路密度具有显著的重要性。一些影响集成电路的速度和电路密度的设计属性包括用于形成层的材料的电阻与厚度，该层包括形成在衬底上的电路结构。金属材料被用来形成电路结构，如有线线路互连、通路、电极等。金属结构对集成电路的功能性是关键。钨是一种常用于制作电路结构的金属。钨可用传统的化学气相沉积 (CVD)法精确沉积，并且钨通常具有低电阻系数。电路设计人员已经发现钨是可与多晶硅相邻使用的优良材料，因为钨表现出良好的抗多晶硅渗透性，这就使得钨在衬底处理和装置使用过程中保持其物理属性。为了使电路密度最大化，就必须最小化包括电路结构的层，包括那些包括钨的层。 但是，在处理这样薄的层时，必须小心以避免在处理过程中损坏这些层。受损的层会导致电路结构有缺陷，衬底次品增加。蚀刻是容易损坏这些薄层的一种工艺。通常用氟化物来去除曝露的钨和其他物质。等离子体可用于增强蚀刻工艺。但是，保持等离子体稳定很困难。增加等离子体稳定性的一个方法是增加供应到腔室的功率。另一个方法是减小被蚀刻的衬底与腔室顶端之间的间隙。遗憾的是，增加功率和减小间隙都会导致增强对衬底的离子轰击，这可能严重损坏正在衬底上形成的电路。因此，本领域需要一种在衬底上蚀刻材料的改进方法和设备。
技术实现思路
本专利技术主要提供一种利用空间分布经修改的等离子体来蚀刻衬底的方法和设备。 在一个实施例中，所述方法包括提供带有等离子体稳定器的处理腔室，该稳定器置于衬底支承底座上方。衬底被放在所述底座上面。处理气体被引进处理腔室，且等离子体就由该处理气体形成。所述衬底用等离子体蚀刻，等离子体具有由等离子体稳定器限定的离子密度与原子团密度比。在本专利技术的另一个实施例中，提供一种用空间分布经修改的等离子体蚀刻衬底的设备。该设备包括其中置有衬底支承底座的处理腔室。RF电源被提供以在该腔室内形成等离子体。等离子体稳定器被配置在腔室内的所述底座上方。该等离子体稳定器控制带电的和电中性等离子体物质的空间分布。该等离子体稳定器可包括一个基本扁平的构件，其与腔室电绝缘。该构件具有多个穿透其中形成的孔眼。附图说明为了使本专利技术的上述特征能被详细地理解，可通过参考实施例对本专利技术(在上文已有简要概述)给出更具体的说明，一些实施例由附图示出。但是，应当注意，附图仅仅示出本专利技术的典型实施例，因此不能认为是限定本专利技术的范围，因为本专利技术允许其他同样有效的实施例。图1是带有等离子体稳定器的蚀刻反应器的示意图；图2是图1所示等离子体稳定器的一个实施例的局部透视图；和图3是钨蚀刻方法的流程图。具体实施例方式本专利技术提供一种改进蚀刻工艺的方法和设备。该设备包括放置在等离子体处理腔室内的等离子体稳定器。该等离子体稳定器在处理过程中控制腔室内带电及电中性物质的空间分布，这样，在腔室上部处理区(等离子体稳定器上方)形成密集稳定的等离子体，并在下部处理区(在等离子体稳定器与置于衬底支承底座上的衬底之间)形成具有受控特性的等离子体。图1描述的是带有等离子体稳定器170的蚀刻反应器100的示意图。可适合用于此处所公开的示教原理的合适反应器包括，如去耦等离子体源(Decoupled Plasma Source) (DPS ) I 及 DPS II 反应器，均由加利福尼亚州 Santa Clara 的 Applied Materials 公司提供。DPS 及DPS II反应器还可用作Centura 集成半导体晶片处理系统的处理模块，该处理系统也由Applied Materials公司提供。此处所示反应器100的具体实施例是用于说明目的，而不能用于限定本专利技术的范围。反应器100通常包括处理腔室102和控制器146。处理腔室102在导电体(壁)104 内有衬底底座124。腔室102有基本扁平的绝缘顶板108。腔室102的其他实施例可具有其他类型的顶板，如穹形顶板。天线110安装在顶板108上方。天线110包括一个或多个可有选择地控制的感应线圈元件(图1说明性地示出两个共轴元件IlOa和110b)。天线 110通过第一匹配网络114耦合至等离子体电源112。等离子体电源112通常可产生高达 3000W左右的功率，在大约50KHz到大约13. 56MHz范围内频率可调。衬底底座(阴极)1 通过第二匹配网络142耦合至偏压电源140。偏压电源140 通常是个高达500W左右的电源，频率大约为13. 56MHz，能产生持续功率或者脉冲功率。或者，电源140可以是DC电源或者脉冲DC电源。在一个实施例中，衬底支承底座IM包括静电夹盘160。静电夹盘160包括至少一个夹钳电极132并受夹盘电源166控制。在可选实施例中，衬底底座IM可以包括衬底保持机构，如基座夹环(susc^ptor clamp ring)、机械夹盘等。提升装置138用来降低衬底122至衬底支承底座IM上或举起衬底122离开衬底支承底座124。通常，提升装置138包括多个穿过相应导孔136的起模顶杆130( —个起模顶针被示出)。工作时，衬底122的温度通过稳定衬底底座124的温度加以控制。在一个实施例中，衬底支承底座1 包括电阻加热器144和散热器128。电阻加热器144通常包括至少一个加热元件134，并由加热器电源168调节。来自气体源156的后部气体(backside gas) (如，氦气)通过气体导管158提供给在衬底122下的底座表面中形成的通道。后部气体用来促进底座1 和衬底122间的热传递。处理过程中，底座IM可由嵌入式电阻加热器 144加热至稳态温度，并与后部气体氦一起，共同促进衬底122的均勻加热。利用这样的热控制，衬底122的温度可保持在0到350摄氏度之间的某一温度。等离子体稳定器170安装在腔室102内底座IM的上方。等离子体稳定器170在处理过程中控制腔室102里带电物质与电中性物质的空间分布，因此在腔室上部处理区(等离子体稳定器170上方)形成密集稳定的等离子体，并在下部处理区(在等离子体稳定器 170与置于衬底支承底座IM上的衬底122之间)形成具有受控特性的等离子体。等离子体稳定器170与腔壁104和底座124电绝缘，且通常包括基本扁平的平板 172和多个支柱176。平板172由支柱176支承，位于腔室102内底座124的上方。平板 172限定一个或多个开口(孔眼)，开口在平板172表面限定所需的开孔面积。等离子体稳定器170的开孔面积控制从处理腔室102的上部处理区178中形成的等离子体到位于等离子体稳定器170和衬底122之间的下部处理区180的离子数量。因此，等离子体稳定器170 的开孔面积控制处理腔室102中等离子体的带电物质与电中性物质的空间分布。开孔面积越大，越多的离子可穿过等离子体稳定器170。同样，孔眼174的大小影响处理区180里的离子密度。等离子体稳定器170的孔眼174，或者开孔面积，还影响由于扩散至处理腔室1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种等离子体蚀刻设备，其包括：处理腔室；位于所述处理腔室中的衬底支承底座；用来在所述腔室内形成等离子体的ＲＦ电源；和等离子体稳定器，其位于所述腔室内所述衬底支承底座上方，并适合于控制等离子体的带电物质与电中性物质的空间分布，其中所述等离子体稳定器还包括：与所述处理腔室电绝缘的平板；穿过所述平板形成的多个孔眼，其中所述多个孔眼以方格网图案布置；和将所述平板支撑在所述衬底支承底座上方的多个支柱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V·N·特多柔，J·P·霍兰德，M·D·威尔维斯，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US