[發(fā)明專利]等離子體源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 97110548.0
• 申請日: 1997-04-17
• 公開（公告）號: CN1169094A
• 公開（公告）日: 1997-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 河利孝
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H01L21/302
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

本發(fā)明涉及一種利用等離子體來加工待加工工件(以下稱“加工目標”)如半導體晶片或其他同類工件的等離子體源，尤其是涉及一種帶有控制器來控制等離子體的組成粒子、如等離子體中的離子、電子、原子團(中性活化元素)或其他同類粒子的速度和方向(矢量控制)的等離子體源。

在半導體加工中利用等離子體的已知加工方法有等離子體CVD(化學蒸氣淀積)法，等離子體RIE(反應離子蝕刻)法、濺射法等。按照這些方法，在一加工室內產生預定的等離子體，并于加工室內放置工件(半導體晶片)，通過如離子、電子或其他同類粒子之類的等離子體組成粒子的作用，在加工目標上形成一層薄膜，或在加工目標上進行蝕刻處理。

上述類型的等離子體源所實際采用的產生等離子體的方法至今已有多種。正如H.Hara等在“Proc.Workshop?on?Industrial?plasmaApplications”ISPC-9，1，62～69頁(1989，意大利)中披露的，目前，有關在低加工氣壓下獲得高密度的均勻的等離子體的新型等離子體源的研究和開發(fā)日益增多。然而，用這些等離子體源不可能對象反應氣體、離子或其他同類粒子之類的等離子體組成粒子的速度和移動方向都進行控制，而且這些等離子體源是以一維控制為基礎的。即，通過調節(jié)加工氣體的壓力、基于輸入電能的等離子體電勢、熱運動方向、基于偏置電場的在垂直于半導體晶片表面的方向上的粒子加速度等，來進行晶片上的控制。也就是說，從等離子體的矢量控制的觀點來看，目前的現有等離子體源不能進行矢量控制。

因此，在垂直于加工目標表面的方向上可以進行控制，即在加工目標表面上薄膜的厚度、蝕刻的深度等能夠得到控制，然而，在除加工目標表面垂直方向以外的其他方向上，實施控制是困難的，所以，現有的等離子體源不適用于加工復雜的結構。也就是說，常規(guī)的等離子體源不能作出足夠的控制來進行半導體器件中的帶錐度的溝槽、通路孔、接點孔之類的加工，或進行在溝槽內表面覆蓋上所希望厚度的氧化膜的加工等，而這正是復雜加工工藝中的關鍵問題。

而且，從半導體布線圖案的微切削加工的未來趨勢看，在布線加工中晶片表面的平整工藝日益重要。目前一種CMP(化學和機械磨光)工藝被考慮作為平整工藝。然而，今后在薄膜形成加工中將需要直接地和三維地把膜形成在窄而深的通路孔、溝槽、接點孔中的工藝。而按目前的情況，以CMP為基礎的方法有各種問題有待解決，例如生產率、塵埃管理、污染、防水以及未來微切削加工。

針對上述問題，申請人已發(fā)明了一種新型的等離子體加工方法，能夠在除垂直于加工目標表面的方向以外的方向上對等離子體中的離子、電子或其它同類粒子進行控制，因而也能進行復雜的蝕刻、加工和其它工作。

按照本方法，在垂直于加工目標(半導體晶片)表面的方向產生一個電場，在該表面水平方向也產生一個電場，從而在垂直和水平電場的復合電場的基礎上，控制等離子體中離子、電子或其它同類粒子的方向。以下將參照圖1詳細描述本方法。

如圖1所示，在加工室100中，置有上電極101和下電極102，在上下電極之間的空間中產生等離子體103，本方法控制等離子體中的離子或電子的移動方向。為進行上述的等離子體控制，同時產生兩個電場，一個是垂直于象半導體晶片或其它同類工件之類的加工目標104的表面的電場E_v，(在下稱為垂直電場E_v)，另一個是平行于(水平于)加工件104表面的電場E_H(以下稱為水平電場E_H)，而且這兩個電場以預定的比值互相結合，產生一復合電場E_C，利用復合電場E_C來控制等離子體103中離子或電子的速度和移動方向。

垂直電場E_V包括一個在加工目標104表面上自然產生的等離子體殼層電場、一個由作用于下電極102的直流偏壓產生的直流偏壓電場和一個由例如13.56MHZ的射頻偏壓106產生的射頻偏電場。而且，水平電場E_h包括一個感應電場，例如，在加工目標104的兩側放一對對應的線圈，從一個單相交流電源向線圈中供應具有預定周期的交流電流，以產生一個方向平行于(水平于)加工目標104的表面的磁場，并周期地反轉該磁場的方向，便產生該感應電場，圍繞著磁場。