发明名称 用于增进蚀刻选择性与蚀刻速率之具有双电源的电浆蚀刻反应器
摘要 一种用于处理一半导体工件之电浆反应器,该反应器包含邻近该反应器腔体顶板并面对工件支撑垫座之一反向电极,并具有一连接于该工件支撑垫座与该反向电极间的第一RF电源。数个磁场强化活性离子蚀刻(MERIE)磁石沿着该侧墙间隔放置,以在该腔体内产生一慢速旋转磁场,并由气体注入孔提供制程气体于该腔体内。一第二RF电源被连接于该顶板上之一感应线圈天线。反向电极是具传导性的,但因其具有数个电流截止孔隙,故可由该线圈天线至该腔体内电浆建立穿越该反向电极之RF电源之感应耦合。
申请公布号 TW586335 申请公布日期 2004.05.01
申请号 TW091122908 申请日期 2002.10.03
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 艾伦H 奥义;约翰J 哈格堤;拉尔夫M 维登斯韦勒;约翰P 荷伦;瓦伦汀N 托多罗夫;亚瑟H 沙托;亚杰库默;阿尼舒尔可罕;卓肯波德雷斯尼克
分类号 H05H1/00 主分类号 H05H1/00
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种用于处理一半导体工件之电浆反应器,该反应器至少包含:一真空围场,其定义一腔体,该真空围场至少包含一侧墙与一顶板;一工件支撑垫座,位于该腔体内,系用以支撑一工件于其上以面对该顶板;一反向电极,系相邻该顶板且面对该支撑垫座;一第一RF电源,系连接于该工件支撑垫座与该反向电极间;数个磁石,系沿着该侧墙间隔放置,用以在该腔体内产生一慢速旋转磁场;一制程气体注入孔;及一感应线圈天线,系与一第二RF电源相连并置于该顶板之上,其中该反向电极至少包含数个电流截止孔隙,以允许由该线圈天线至该腔体内电浆建立穿越该反向电极之RF电源之感应耦合。2.如申请专利范围第1项所述之反应器,其中上述之制程气体注入孔至少包含:数个气体注入孔,系位于该反向电极表面,其开口于该腔体内并面对该支撑垫座。3.如申请专利范围第2项所述之反应器,其中上述之反向电极更包含:一内部制程气体供应通道,其耦合于该数个气体注入孔。4.如申请专利范围第2项所述之反应器,其中上述之反向电极更包含:一中央孔隙,该数个孔隙自该中央孔隙向外放射状延伸;一环状部分,系相邻于该反向电极圆周,该数个孔隙终止于该实心环状部分;一内部气体多重通道,系延伸环绕于该实心环状部分内;数个放射状内部通道,系自该气体多重通道放射状延伸至该数个气体注入孔。5.如申请专利范围第4项所述之反应器,其中上述之数个内部通道延伸并终止于各自的该放射状孔隙,在该放射状孔隙内该气体注入孔系形成于该数个内部通道之各自终止点上。6.如申请专利范围第4项所述之反应器,其中上述之数个内部通道延伸于上述相邻之放射状孔隙间,并终止于该中央孔隙,在该中央孔隙内该气体注入孔系形成于该数个内部通道之各自终止点上。7.如申请专利范围第5项所述之反应器,其中上述之磁场系沿该腔体之对称轴旋转,以在该工件支撑垫座上增强电浆离子密度。8.如申请专利范围第2项所述之反应器,其中上述之反向电极更包含:一中央孔隙,该数个孔隙系自该中央孔隙向外放射状延伸;一环状部分,系相邻于该反向电极圆周,该数个孔隙终止于该实心环状部分;一介电嵌入物,系至少包含数个放射状轮辐位于其各自对应之该数个孔隙内,该介电嵌入物至少包含一制程气体分布板并具有用以分散制程气体至该腔体内的数个气体注入孔。9.如申请专利范围第8项所述之反应器,其中上述之数个放射状轮辐具有终止于该中央孔隙之向内放射状末端,该数个气体注入孔位于该向内放射状末端上,该介电嵌入物更包含:一轮形部分,其位于该环状通道内,并有一气体多重通道延伸环绕于该轮形部分内,该数个放射状轮辐与该轮形部分相连于其外部放射状末端;数个放射状内部通道,延伸贯穿其所相对位于该气体多重通道与该数个注入孔间之放射状轮辐。10.如申请专利范围第8项所述之反应器,其中上述之数个放射状轮辐具有终止于该环状部分之向外放射状末端,该数个气体注入孔位于该向外放射状末端上,该介电层嵌入物更包括:一中央圆盘部分,其位于该中央孔隙内,并有一气体多重通道位于该中央圆盘部分内,该数个放射状轮辐在其放射状向内末端与该中央圆盘部分相连;数个放射状内部通道,延伸贯穿其所各自相对位于该气体多重通道与该数个注入孔间之放射状轮辐。11.一种用于处理一半导体工件之双电源磁场强化活性离子蚀刻(MERIE)电浆反应器,该反应器至少包含:一真空围场,其定义一腔体,该真空围场至少包含一侧墙与一顶板;一工件支撑垫座,位于该腔体内,系用以支撑一工件于其上以面对该顶板;数个磁石,其沿着该侧墙间隔放置用以在该腔体内产生一慢速旋转磁场;一制程气体注入孔;及一第一RF电源供应器,其至少包含一包含于该顶板内之阳极电极,及一包含于该工件支撑垫座内之阴极电极,与一连接于该阳极与阴极间之第一RF电源;一第二RF电源供应器,其至少包含连接于第二RF电源并置于该顶板上之一感应线圈,其中该阳极电极至少包含数个电流截止孔隙,以允许由该线圈至该腔体内电浆建立穿越该阳极电极之RF电源之感应耦合。12.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之制程气体注入孔至少包含:数个位于该阳极电极表面之气体注入孔,其开口于该腔体内并面对该支撑垫座。13.如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述之阳极电极更包含:一内部制程气体供应通道,其连接于该数个气体注入孔。14.如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述之阳极电极更包含:一中央孔隙,该数数个孔隙自该中央孔隙向外放射状延伸;一环状部分,相邻于该阳极电极圆周,该数个孔隙终止于该实心环状部分;一内部气体多重通道,延伸环绕于该实心环状部分内;数个放射状内部通道,在该气体多量通道与该数个气体注入孔间放射状延伸。15.如申请专利范围第12项所述之反应器,其中上述之阳极电极更包含:一中央孔隙,该数个孔隙自该中央孔隙向外放射状延伸;一环状部分,相邻于该阳极电极圆周,该数个孔隙终止于该实心环状部分;一介电嵌入物,其至少包含数个放射状轮辐位于其各自对应之该数个孔隙内,该介电嵌入物至少包含一制程气体分布板并具有用以分散制程气体至该腔体内的数个气体注入孔。16.如申请专利范围第15项所述之反应器,其中上述之数个放射状轮辐具有终止于该中央孔隙之向内放射状末端,该数个气体注入孔位于该向内放射状末端上,该介电嵌入物更包括:一轮形部分,其位于该环状通道内,并有一气体多重通道环绕延伸于该轮形部分内,该数个放射状轮辐将其外部放射状末端与该轮形部分相连;数个放射状内部通道,延伸贯穿其所相对位于该气体多重通道与该数个注入孔间之放射状轮辐。17.如申请专利范围第15项所述之反应器,其中上述之数个放射状轮辐具有终止于该环状部分之向外放射状末端,该数个气体注入孔位于该向外放射状末端上,该介电嵌入物更包括:一中央圆盘部分,其位于该中央孔隙内,并有一气体多重通道位于该中央圆盘部分内,该数个放射状轮辐在其放射状向内末端与该中央圆盘部分相连;数个放射状内部通道,延伸贯穿其所相对位于该气体多重通道与该数个注入孔间之放射状轮辐。18.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之数个磁石之慢速旋转磁场旋转频率约为每秒0.1至0.5转。19.如申请专利范围第18项所述之反应器,其中上述之磁场系沿该工件支撑垫座之对称轴旋转。20.如申请专利范围第19项所述之反应器,其中上述之磁场系增强该工件支撑垫座上之电浆离子密度。21.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之顶板至少包含一绝缘材料,且该阳极电极至少包含一传导性材料并置于该顶板下方。22.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之气体注入孔至少包含邻近该侧墙之一气体注入喷嘴。23.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之数个磁石至少包含以相同间距放置并沿该腔体之对称轴环绕该侧墙之电磁体,该反应器更包含:一磁石电流产生器,用以供应每一该电磁体一低频交流电之各自相对相位。24.如申请专利范围第11项所述之反应器,其中上述之数个磁石至少包含永久性磁石,该反应器更包含:一可旋转式结构以支撑该永久性磁石。25.一种操作一磁性增强之反应性离子蚀刻电浆反应器之方法,其中该反应器具有一工件支撑垫座,此垫座位于具有面对该垫座之顶板之一真空腔体内,且数个磁石环绕该腔体以在该腔体内生成一旋转磁场,该方法至少包含下列步骤:在该腔体内以电容式耦合RF电源,其藉由提供一反向电极于该顶板,并在该垫座与该反向电极间供应第一RF电源;藉由提供孔隙于该反向电极内,使感应耦合可穿越该反向电极产生;藉由提供位于该顶板上之线圈并供应第二RF电源至该线圈,以感应式耦合RF电源至该腔体内。26.如申请专利范围第25项所述之方法,该方法更包括:分配电容式耦合步骤与感应式耦合步骤之相对RF电源程度,以达到所选择之蚀刻速率与蚀刻选择性。图式简单说明:第1图为本发明较佳实施例的部分切割透视图。第2图为相对于第1图切割区块的侧面视图。第3图为第1图与第2图反应器内的一具传导性气体分布板之具体透视图。第4图为一自第1图与第2图反应器顶板下方观察的内部视图。第5图绘示依据本发明替代实施例之具传导性气体分布板之示意图。第6图绘示另一个替代实施例,其包括用于有孔隙反向电极之一介电嵌入物,其为一分布板。第7图为第6图介电嵌入物的透视图。第8图为第7图的上视图。第9图为第7图的透视图,其中介电嵌入物的放射状出口是相对地长。第10图为第7图按照第一种设计完成的部分实施例截面图。第11图为第7图按照第二种设计完成的部分实施例截面图。第12图为有孔隙反向电极的上视图,其包括依据又一替代实施例之气体分布板,其中制程气体由气体分布板的中央注入。第13图为第12图气体分布板的截面图。第14图为描述在第1图的反应器内,电容式与电感式耦合之间不同RF电源分配对于蚀刻选择率与蚀刻速率的不相容效应。第15图为描述在第1图的反应器内,中心孔隙直径对于电浆离子分布的影响情形。
地址 美国