发明名称 射频电浆反应器
摘要 一种用于在一反应器腔室内处理一半导体晶圆之射频(RF)电浆反应器,该反应器腔室具有一个多重径向半圆构形顶部,以及一个用以将处理气体馈入腔室内的气体入口,该RF电浆反应器包含一个接近顶的架空RF信号施加器,供经由该顶部施加一射频信号进入腔室内,而维持位在腔室内之处理气体的电浆,其中该电浆具有接近基座平面之径向离子密度分布,位在基座上方之顶部高度较高时,该径向离子密度分布为中心-高,而该高度较低时,该径向离子密度分布为中心-低,令顶部高度介于该较大高度与较小高度之间,则该径向离子密度分布既非中心-高也非中心-低。在本发明之另一态样中,RF信号施加器具有一以有效平均半径为特征的环形分布,其中该电浆具有一相对于该顶部之一对称轴的径向离子密度分布,该信号施加器之平均半径较小时,该径向离子密度分布为中心-高,而信号施加器之平均半径较大时,该径向离子密度分布为中心-低,令该信号施加器之平均半径介于该较大与较小平均半径间,则该径向离子密度分布既非中心-高也非中心-低。
申请公布号 TW473808 申请公布日期 2002.01.21
申请号 TW086117508 申请日期 1997.11.22
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 葛拉德Z.尹;黛安娜X.马;彼得.罗文哈特;菲利浦.沙兹曼;亚伦.左;花轮广次
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;康伟言 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 2.如申请专利范围第1项之反应器,其中该射频信号施加器具有环形分布。3.如申请专利范围第1项之反应器,其中该顶部高度为致使该离子密度分布既非主要为中心高,亦非主要为中心低者。4.如申请专利范围第3项之反应器,其中该分布为M字形。5.如申请专利范围第1项之反应器,其中该顶部高度对超过200毫米之腔室直径而言系于3至11寸之范围。6.如申请专利范围第1项之反应器,其中该顶部高度对超过300毫米之腔室直径而言系于4至12寸之范围。7.如申请专利范围第5项之反应器,其中该顶部包括面对晶圆基座之平坦内表面。8.如申请专利范围第5项之反应器,其中该顶部包括面对晶圆基座之平顺三度空间形状内表面。9.如申请专利范围第8项之反应器,其中该内表面之最高部分系位于中间高度。10.如申请专利范围第6项之反应器,其中该顶部包括面对晶圆基座之平坦内表面。11.如申请专利范围第6项之反应器,其中该顶部包括面对晶圆基座之平顺三度空间形状内表面。12.如申请专利范围第11项之反应器,其中该内表面之最高部分系位于中间高度。13.如申请专利范围第5项之反应器,其中该顶部高度约为7寸。14.如申请专利范围第5项之反应器,其中该顶部界定腔室之多重径向内表面。15.如申请专利范围第5项之反应器,其中该内表面具有主要半径及次要半径,其间界定一个比値于约2至10之范围。16.如申请专利范围第12项之反应器,其中该内表面具有一个顶部点,该顶部点位于中间高度。17.如申请专利范围第1项之反应器,其中该腔室之直径为约12寸至24寸。18.一种射频电浆反应器,其包含:一反应器腔室,其包括一顶部;一气体入口,其用于将一处理气体馈入该腔室内;一接近该顶部之架空式射频信号施加器,其供用于施加一个射频信号通过该顶部进入该腔室内,俾维持位在该腔室内之处理气体的电浆,该射频信号施加器具有一对应于该射频信号施加器之平均半径的环形分布;一位于该腔室内之晶圆基座,其供用以支撑一欲处理之半导体晶圆,且呈大致面对于该顶部之关系;其中该电浆具有一相对于该顶部之一对称轴的径向离子密度分布,该信号施加器之平均半径较小时,该径向离子密度分布为中心-高径向分布,而信号施加器之平均半径较大时,该径向离子密度分布为中心低分布,令该信号施加器的平均半径介于该较大与较小之平均半径之间,则该径向离子密度分布介于该中心高与中心低径向分布之间,其中该位于晶圆上方之顶部的高度与该射频信号施加器的平均半径其间界定一个比値于约0.8至1.5之范围。19.如申请专利范围第18项之反应器,其中该环形分布具有内半径及外半径,平均半径为内半径与外半径之平均値。20.如申请专利范围第18项之反应器,其中该信号施加器之平均半径使离子密度分布既非主要为中心高亦非主要为中心低分布。21.如申请专利范围第20项之反应器,其中该分布为M字形。22.如申请专利范围第18项之反应器,其中该顶部界定腔室之多重径向圆顶部形内表面具有主要半径及次要半径之比位于约2至10之范围。23.如申请专利范围第22项之反应器,其中该腔室直径系于约12至20寸之范围。24.如申请专利范围第22项之反应器,其中该腔室直径为约14寸及该信号施加器平均半径为约7寸。25.如申请专利范围第18项之反应器,其中该平均半径系于4至12寸之范围及该腔室够大而可容纳200毫米晶圆。26.如申请专利范围第18项之反应器,其中该平均半径系于5至15寸之范围及该腔室够大而可容纳300毫米晶圆。27.如申请专利范围第18项之反应器,其中该平均半径系于6至12寸之范围及该腔室够大而可容纳200毫米晶圆。28.如申请专利范围第18项之反应器,其中该平均半径系于7至15寸之范围及该腔室够大而可容纳300毫米晶圆。29.如申请专利范围第2项之反应器,其中该电浆具有相对于顶部对称轴的径向离子密度分布,该径向离子密度分布对顶部高于基座高度较高时为中心-高径向分布而对信号施加器平均半径较小时为中心高径向分布,而对信号施加器平均半径较大时为中心低分布,该信号施加器之平均半径介于较大与较小平均半径间,故径向离子密度分布介于该中心高与中心低径向分布间。30.如申请专利范围第29项之反应器,其中该环形分布具有内半径及外半径,该平均半径为内半径与外半径之平均値。31.如申请专利范围第29项之反应器,其中该信号施加器之平均半径为离子密度分布既非主要为中心高亦非主要为中心低。32.如申请专利范围第31项之反应器,其中该分布为M字形。33.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部界定腔室之多重径向半圆形内表面具有主要半径及次要半径之比系于约2至10之范围。34.如申请专利范围第33项之反应器,其中该腔室直径为约14寸及该信号施加器平均半径为约7寸。35.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部高度对腔室直径超过200毫米时系于3至11寸之范围。36.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部高度对腔室直径超过300毫米时系于4至12寸之范围。37.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部包括面对晶圆基座之平坦内表面。38.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部包括面对面晶圆基座之平顺三度空间形状内表面。39.如申请专利范围第38项之反应器,其中该内表面之最高部分系设置于中间高度。40.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部界定腔室之多重径向内表面。41.如申请专利范围第40项之反应器,其中该内表面具有主要半径及次要半径其间界定一个比値于约2至10范围。42.如申请专利范围第38项之反应器,其中该内表面具有一个顶部点,该顶部点位于该中间高度。43.如申请专利范围第29项之反应器,其中该腔室之直径为约12寸至24寸。44.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约3至11寸之范围,平均半径系于约3寸至9寸之范围,及该腔室够大而可容纳200毫米晶圆。45.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约4至12寸之范围,平均半径系于约5寸至14寸之范围,及该腔室够大而可容纳300毫米晶圆。46.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约3至11寸之范围,平均半径系于约5寸至11寸之范围,及该腔室够大而可容纳200毫米晶圆。47.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约4至12寸之范围,平均半径系于约6寸至14寸之范围,及该腔室够大而可容纳300毫米晶圆。48.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约3至11寸之范围,平均半径系于约4寸至12寸之范围,及该腔室够大而可容纳200毫米晶圆。49.如申请专利范围第29项之反应器,其中该顶部系位于高于托架高度约4至12寸之范围,平均半径系于约6寸至15寸之范围,及该腔室够大而可容纳300毫米晶圆。图式简单说明:第1图为对应于本发明之第1具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第2图为对应于本发明之第2具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第3图为对应于本发明之第3具体例之电感耦合电浆反应器之简化切除侧视图。第4图为对应于本发明之第4具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第5图为对应于本发明之第5具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第6图为对应于本发明之第6具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第7图为对应于本发明之第7具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第8图为对应于本发明之第8具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第9图为对应于本发明之第9具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第10图为对应于本发明之第10具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第11图为对应于本发明之第11具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第12图为对应于本发明之第12具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第13图为对应于本发明之第13具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第14图为对应于本发明之第14具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第15图为对应于本发明之第15具体例之电感耦合RF电浆反应器之简化切除侧视图。第16图示例说明对应于图1之具体例使用由多个同心螺形导体组成的线圈感应器。第17图示例说明对应于图5之具体例使用由多个同心螺形导体组成的线圈感应器。第18图示例说明对应于图11之具体例使用由多个同心螺形导体组成的线圈感应器。第19图示例说明对应于图14之具体例使用由多个同心螺形导体组成的线圈感应器。第20图示例说明图19具体例之修改,其中感应器之不同部分分别施加功率。第21图为实验资料线图,比较服贴半圆顶部的线圈感应器与直筒形线圈感应器之电浆离子通量密度之空间分布。第22A-22D图示例说明RF电浆反应器形状之发展,各反应器形状彼此差异为多重径向半圆形顶部之平坦程度。第23图为离子密度呈反应器腔室内晶圆上方径向位置函数之线图,包含对应于图22A-22D各实例之曲线。第24A-24D图示例说明使用多重径向半圆顶部之RF电浆反应器形状之发展,该等形状彼此之差异为腔室侧壁高度。第25图为离子密度呈反应器腔室内晶圆上方径向位置函数之线图,包含对应于图22A-22D各实例之曲线。第26A图为对应于第24B图之具体例所得经蚀刻侧壁轮廓之扫描电子显微镜(SEM)相片。第26B图为对应于第24C图之具体例所得经蚀刻侧壁轮廓之SEM相片。第26C图为对应于第24D图之具体例所得经蚀刻侧壁轮廓之SEM相片。第27图为线图,其纵座标对应于晶圆表面测得电浆离子密度作为离子流通量而其横座标为于晶圆表面之径向位置,及比较使用接近半球形半圆形顶部及多重径向半圆形顶部所得径向离子密度分布。第28图为线图,其纵座标对应于晶圆表面测得电浆离子密度作为离子流通量而其横座标为于晶圆表面之径向位置,及比较于类似条件下使用氩气及氯气所得径向离子密度分布。第29图为线图,其纵座标对应于晶圆表面测得电浆离子密度作为离子流通量而其横座标为于晶圆表面之径向位置,及比较于电浆来源功率500瓦及1000瓦所得径向离子密度分布。第30图示例说明一种具有多重径向半圆顶部之电浆反应器,于其侧壁贯穿室之钻孔可藉涡轮泵抽真空。第31图为线图,其纵座标对应于晶圆表面测得电浆离子密度作为离子流通量而其横座标为于晶圆表面之径向位置,及比较于架空式线圈天线不具中央钻孔及于架空式线圈天线具有理想大小之钻孔所得径向离子密度分布。第32图为线图,其纵座标对应于径向电浆离子密度分布偏离平均离子密度之非均匀,而其横座标对应于架空式RF信号施加器之有效平均半径,包含对若干不同处理条件呈平均半径之函数显示非均匀度表现之曲线。
地址 美国