[發(fā)明專利]雙室結(jié)構(gòu)的脈沖等離子體室

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610643245.5
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN106128931B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 阿列克謝·馬拉赫塔諾夫;拉金德·丁德薩;埃里克·赫德森;安德魯·D·貝利三世
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/311;H01L21/67
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 樊英如,張華

本申請是申請日為2012年8月17日、中國專利申請?zhí)枮?01280043579.9(對應國際申請?zhí)枮镻CT/US2012/051460)、發(fā)明名稱為“雙室結(jié)構(gòu)的脈沖等離子室”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請涉及于2010年8月4日提交的題為“Plasma Processing Chamber with Dual Axial Gas Injection and Exhaust”的美國專利申請No.12/850,552；于2010年8月4日提交的題為“Dual Plasma Volume Processing Apparatus for Neutral/Ion Flux Control”的美國專利申請No.12/850,559；于2011年7月21日提交的題為“Negative Ion Control For Dielectric Etch”的美國專利申請No.13/188,421，以上申請均以引用的方式并入本文。

技術領域

本發(fā)明涉及用于電介質(zhì)蝕刻半導體器件的方法、系統(tǒng)和計算機程序，并且更具體地，涉及用于在雙模塊電容耦合等離子體(CCP)室中電介質(zhì)蝕刻半導體器件的方法、系統(tǒng)和計算機程序。

背景技術

集成電路的制造包括將含有摻雜硅的區(qū)域的硅襯底(晶片)浸入化學反應性等離子體，其中亞微米器件的特性(例如，晶體管、電容器等)被蝕刻在表面上。一旦制造了第一層，在所述第一層的頂部上建立一些絕緣(介電)層，其中的孔，也稱為過孔，以及溝槽被蝕刻到材料中用于放置導電互連件。

SiO₂是在半導體制造中使用的常用的電介質(zhì)。用于SiO₂蝕刻的等離子體通常包括碳氟化合物氣體，例如四氟化碳CF₄和八氟環(huán)丁烷(C-C₄F₈)，以及氬(Ar)和氧(O₂)氣體。詞語等離子體是用來指其中組分原子和分子已被部分或完全電離的那些氣體。由于獲得的低離解速率有利于在表面上較大的鈍化分子和高離子能量，因此電容性射頻(RF)功率耦合通常用于激發(fā)并維持等離子體。為了獲得朝向硅襯底的離子能量和離子通量的獨立控制，有時使用雙頻電容性放電(DF-CCP)。

在半導體晶片制造中目前所使用的等離子體處理系統(tǒng)依賴于高度相互依賴的控制參數(shù)來控制傳遞到晶片的自由基分離、自由基通量、離子能量和離子通量。例如，目前的等離子體處理系統(tǒng)試圖通過控制在晶片的存在下產(chǎn)生的單個的等離子體實現(xiàn)必要的自由基分離、自由基通量、離子能量和離子通量。不幸的是，化學離解和自由基形成耦合于離子產(chǎn)生和等離子體密度并經(jīng)常不協(xié)同工作以實現(xiàn)期望的等離子體處理條件。

一些半導體加工設備采用脈沖RF功率源。當?shù)入x子體關斷時在RF斷開(OFF)期間目前的脈沖RF等離子體技術不提供對余輝等離子體的控制。典型地，在RF斷開期間，等離子體電位崩塌以及電子向室的壁逃逸。在余輝中，電子密度下降且負離子密度增加。然后離子也向壁逃逸。帶電物質(zhì)動力學決定了室內(nèi)部的電荷的分布，因此，決定了它的蝕刻性能，但不幸的是這些動力學和帶電物質(zhì)的通量大多是不受控制的。余輝期間可用的唯一控制是頻率的調(diào)制和占空比。

脈沖等離子體技術的另一個問題是當RF功率開通時等離子體再點燃。如果等離子體和余輝在RF斷開期間完全熄滅，則再激發(fā)等離子體需要高的RF電壓水平。此外，RF問題會有麻煩，特別是當在低的氣體壓強下操作時。

正是在這樣的背景下出現(xiàn)實施方式。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以描述如下:

1.一種用于在具有上室和下室的晶片處理裝置中處理晶片的方法，該方法包括：

設置用于通過耦合到所述上室中的上電極的第一射頻(RF)功率源產(chǎn)生的連續(xù)RF信號的第一參數(shù)，其中，所述第一參數(shù)包括第一電壓和第一頻率，所述第一RF功率源構(gòu)造成在所述室的操作期間提供連續(xù)RF功率；

設置用于通過耦合到所述下室中的下電極的第二RF功率源產(chǎn)生的脈沖RF信號的第二參數(shù)，其中，所述第二參數(shù)包括第二電壓、第二頻率、接通期間的持續(xù)時間以及斷開期間的持續(xù)時間，其中板分隔所述上室和所述下室，所述板具有使得在操作期間物質(zhì)的流能夠從所述上室到所述下室的多個孔；

施加所述連續(xù)RF信號給所述上電極；以及