[發(fā)明專利]加強(qiáng)等離子體處理系統(tǒng)中的等離子體增強(qiáng)蝕刻

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710574814.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN107424900A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃里克·赫德森;安德魯·D·貝利三世;拉金德爾·迪恩賽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32;H01L21/311
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠,張華

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01310379780.0，申請(qǐng)日為2013年8月27日，申請(qǐng)人為朗姆研究公司，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“加強(qiáng)等離子體處理系統(tǒng)中的等離子體增強(qiáng)蝕刻”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

優(yōu)先權(quán)

本申請(qǐng)根據(jù)35 USC.119(e)要求由Eric A.Hudson于2012年8月27日申請(qǐng)的美國(guó)申請(qǐng)No.61/693,382，題為“加強(qiáng)等離子體處理系統(tǒng)中的等離子體增強(qiáng)蝕刻”的共同擁有的臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其所有內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體蝕刻領(lǐng)域，更具體地涉及等離子體增強(qiáng)蝕刻。

背景技術(shù)

等離子體增強(qiáng)處理長(zhǎng)時(shí)間以來用于將襯底加工成集成電路管芯，然后進(jìn)一步加工成用于各種電子器件中的集成電路。等離子體增強(qiáng)處理包括，例如，等離子體增強(qiáng)蝕刻、等離子體增強(qiáng)沉積、等離子體增強(qiáng)清洗等。

在等離子體增強(qiáng)蝕刻的領(lǐng)域中，等離子體通常從可包括不同組成氣體的原料氣體產(chǎn)生。原料氣體由能量源激勵(lì)以形成等離子體從而蝕刻襯底表面。通過使用各種掩膜，可在襯底的各層上創(chuàng)建不同的圖案。等離子體本身可以使用一種或多種等離子體產(chǎn)生技術(shù)來創(chuàng)建，所述等離子體產(chǎn)生技術(shù)包括，例如，電感耦合等離子體、電容耦合等離子體、微波等離子體等，

用于蝕刻介質(zhì)晶片膜的商用等離子體室主要是根據(jù)平行板電容耦合等離子體(CCP)。在這種類型的室中，在一個(gè)或多個(gè)RF頻率處的RF激勵(lì)是從一個(gè)或多個(gè)RF源施加到一個(gè)或多個(gè)電極以從所提供的蝕刻源氣體(原料)產(chǎn)生蝕刻等離子體。室的蝕刻特性通過眾多輸入?yún)?shù)中的改變來控制，輸入?yún)?shù)包括，例如，壓強(qiáng)、原料氣體的選擇、每種原料氣體的流率、RF源的功率等。

即使有了這些眾多的控制參數(shù)，等離子體的化學(xué)和物理特性是相互依存并難以獨(dú)立地控制的，這是公知的。換句話說，改變輸入?yún)?shù)(如RF功率或壓強(qiáng))往往導(dǎo)致多個(gè)等離子體參數(shù)的變化和/或多個(gè)蝕刻結(jié)果參數(shù)的變化。各種等離子體特性和/或各種晶片蝕刻結(jié)果之間的相互依賴關(guān)系往往在現(xiàn)代電介質(zhì)蝕刻的應(yīng)用中采用的窄間隙、電容耦合等離子體處理室中被放大。

為了詳細(xì)說明，考慮只基于CF₄原料氣體和單個(gè)的RF激勵(lì)頻率的蝕刻工藝的簡(jiǎn)單例子。隨著RF功率的增加，等離子體表面相互作用的聚合程度會(huì)改變，通常增加到最大，然后下降。這種性能反映了在較低的RF功率的CF₄的分解以形成聚合自由基物質(zhì)，如CF₂。在較高的RF功率下，這些自由基的次級(jí)分解形成如C+F等較少的聚合物質(zhì)。這種現(xiàn)象使用RF功率設(shè)置提供對(duì)在等離子體中的聚合度的一些控制。

然而，在輸入RF功率中的變化也會(huì)影響等離子體的物理性質(zhì)，例如等離子體密度、離子通量和離子能量。這是因?yàn)榈入x子體化學(xué)性質(zhì)的控制，如聚合反應(yīng)，被與控制等離子體的物理性質(zhì)(如等離子體密度)相同的參數(shù)(如RF功率)影響，使得這樣的化學(xué)和物理性質(zhì)強(qiáng)烈地相互依存。

如果操縱一個(gè)或多個(gè)輸入?yún)?shù)時(shí)，可以去耦(decouple)對(duì)等離子體特性的影響，那么更精確地控制晶片蝕刻結(jié)果和更寬的工藝窗口是可能的。例如，如果特定的聚合物質(zhì)的密度可以獨(dú)立于離子通量或電子溫度而控制(即，以去耦的方式)，那么可以實(shí)現(xiàn)更精確地控制晶片蝕刻結(jié)果和更寬的工藝窗口。

提高等離子體特性和/或處理蝕刻結(jié)果的去耦，以優(yōu)化蝕刻，從而滿足當(dāng)前和未來的蝕刻規(guī)格，是本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式的許多目標(biāo)之一。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，提供了一種用于蝕刻等離子體處理室中的襯底的方法，該等離子體處理室至少具有初級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域和通過半阻擋結(jié)構(gòu)與所述初級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域分開的次級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域，該方法包括：提供初級(jí)原料氣體進(jìn)入所述初級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域；提供次級(jí)原料氣體進(jìn)入所述次級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域，所述次級(jí)原料氣體與初級(jí)原料氣體是不同的；從所述初級(jí)原料氣體產(chǎn)生初級(jí)等離子體；從所述次級(jí)原料氣體產(chǎn)生次級(jí)等離子體；至少使用所述初級(jí)等離子體和來自所述次級(jí)等離子體的中性物質(zhì)來蝕刻所述襯底，所述中性物質(zhì)從所述次級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域通過所述半阻擋結(jié)構(gòu)遷移至所述初級(jí)等離子體產(chǎn)生區(qū)域。