[發(fā)明專利]使用雙頻率射頻源的等離子體產(chǎn)生與控制

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680009460.4
• 申請日: 2006-05-04
• 公開（公告）號: CN101147237A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·香農(nóng);A·佩特森;T·帕納古普洛斯;J·霍蘭;D·格里馬德;D·霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陸嘉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體基材處理系統(tǒng)，更明確地說，有關(guān)于使用雙頻率射頻源的等離子體產(chǎn)生與控制。

背景技術(shù)

等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體處理室已經(jīng)被廣泛用于制造集成電路裝置。于多數(shù)等離子體加強(qiáng)室中，多個射頻(radio?frequency，RF)源被用以形成及控制等離子體。例如，具有高頻的RF源典型被用于等離子體形成及離子解離。另外，具有較低頻的RF源經(jīng)常被用以調(diào)制等離子體鞘層，以控制直流電壓(即偏壓)的累積于基材上。各種來源與其相關(guān)匹配電路的成本很大并對制造集成電路所需的設(shè)備造成了高成本。降低RF基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而不犧牲任何制程優(yōu)點(diǎn)將造成顯著的成本節(jié)省。

因此，在等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體基材處理中，有需要一種用于等離子體產(chǎn)生與控制的改良方法與設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N控制半導(dǎo)體基材處理室內(nèi)的等離子體的方法。該方法包含：施加在第一頻率的第一RF信號給在處理室內(nèi)的第一電極，該第一頻率是被選擇以使得等離子體鞘層振蕩第一頻率；及由來源施加在第二頻率的第二RF信號給第一電極，該第二頻率是被選擇以使得等離子體鞘層振蕩第二頻率，其中第二頻率是與第一頻率間差別有一等于想要頻率的差值，該想要頻率被選擇以使得等離子體鞘層振蕩于該想要頻率。

于另一實(shí)施例中，一種控制在等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體基材處理室中的等離子體的方法，包含步驟：供給分別在第一頻率的第一RF信號與第二頻率的第二RF信號給在處理室內(nèi)的第一電極，該第一頻率與第二頻率被選擇以使得一反應(yīng)遠(yuǎn)快于離子被從等離子體體加速時越過等離子體鞘層的橫過時間；及控制于第一與第二頻率間的頻率差值等于一想要頻率，該想要頻率被選擇以控制等離子體內(nèi)的離子能量分布。

附圖說明

本發(fā)明的上述特性、優(yōu)點(diǎn)及目的可以通過參考其顯示于附圖中的實(shí)施例加以取得并詳細(xì)了解。然而，應(yīng)注意的是，附圖只例示本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此，并不被認(rèn)為是限定范圍用，因?yàn)楸景l(fā)明可以適用至其他等效實(shí)施例。

圖1為具有雙頻率RF源的等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體處理室的方塊圖；

圖2為在電極上的輸入波形的頻譜圖；

圖3為鞘層電壓的頻譜圖；

圖4A為反射系數(shù)大小對頻率的圖；

圖4B為用于匹配元件模型的史密斯圖；

圖5為具有雙頻率RF源的處理室的一實(shí)施例簡化圖；

圖6為具有雙頻率RF源的處理室的另一實(shí)施例簡化圖；及

圖7A及7B為圖表，比較具有雙頻率源的處理室的一實(shí)施例的離子能量分布與耦合至室中的分開電極的分開頻率源的另一處理室。

主要元件符號說明

100??等離子體加強(qiáng)處理室??102??室

104??RF電源??????????????106??匹配電路

108??電極????????????????110??接地電極

500??蝕刻反應(yīng)器??????????502??處理室

512??支撐托架????????????514??基材

516??進(jìn)入端口????????????518??氣體面板

520??真空泵??????????????534??導(dǎo)體

536??控制器??????????????540??中央處理單元

542??存儲器??????????????544??支援電路

546??氣體混合????????????548??等離子體

550??節(jié)流閥????552??電氣接地

600??反應(yīng)器????602??處理室

610??介電頂板??612??支撐托架

614??基材??????616??進(jìn)入端口

618??氣體面板??620??真空泵

634??室壁??????636??控制器

638??感應(yīng)線圈??646??氣體混合物

648??等離子體??650??節(jié)流閥

652??電氣接地??660??匹配元件

662??電源

具體實(shí)施方式

本發(fā)明為一種在使用雙頻率RF源的等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體處理室中，形成及控制等離子體特性的方法與設(shè)備。等離子體加強(qiáng)半導(dǎo)體處理室一般利用以兩頻率饋入的功率：一用于等離子體激勵及離子解離的高頻；及一用于等離子體鞘層調(diào)制的低頻。于一實(shí)施例中，本發(fā)明利用由單一RF源產(chǎn)生的兩高頻輸入，來產(chǎn)生等離子體。等離子體的一或更多特性，例如鞘層調(diào)制是利用波包現(xiàn)象加以控制，該現(xiàn)象在等離子體鞘層造成等于兩輸入信號間的頻率差值的低頻成份。