发明名称 具有经加热聚合物硬化先质材料源之电浆反应器
摘要 本发明之方法为在以氟碳或氟碳气体之蚀刻方法中,于反应腔内提供聚合物硬化先质片(如矽、碳、碳化矽、或氮化碳,但较佳为矽),及加热聚合物硬化先质片至充分高于聚合作用温度以获得预期在氧化物对矽蚀刻选择性的增加。通常,此聚合物硬化先质或矽片可为反应腔壁及/或顶部之一体部份、或可迅速移除之片,且加热/冷却装置可为任何合宜型式,包括传导或远控加热矽片。
申请公布号 TW344848 申请公布日期 1998.11.11
申请号 TW086113026 申请日期 1997.09.09
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 大卫.葛罗契;肯尼士.柯林斯;奎格A.罗德瑞克;哲罗得Z.尹;强.摩恩;麦可.李斯;道格拉斯.布屈伯格
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 康伟言 台北巿南京东路三段二四八号七楼;恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种电浆反应器,其包含: 一反应腔,其包含面对该腔内部之三度空间成型之内表面的顶部;一在约顶部设至电浆源电力耦合装置及RF电力源,以供应RF电力至该电浆源电力耦合装置;一加工气体入口装置及耦合至该入口装置之加工气体供应源,以提供含有蚀刻物及聚合物先质之加工气体;支撑座以支撑在该反应腔内部之被加工的物件;及在该腔中之聚合物硬化先质片。2.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该腔具有圆柱侧壁。3.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该内部表面为穹状。4.如申请专利范围第3项之电浆反应器,其中该内部表面为半球状。5.如申请专利范围第3项之电浆反应器,其中该内部表面具有多半径穹形,其最大半径位于外缘而最小半径位于中心。6.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该电浆源电力耦合装置包含设置约于该顶部之感应天线。7.如申请专利范围第6项之电浆反应器,其中该传导天线区分为电同心区段,其具有分离控制RF电量施用至该区段。8.如申请专利范围第6项之电浆反应器,其中顶部为半导体窗电极。9.如申请专利范围第8项之电浆反应器,其中该半导体窗电极为连接至RF电源。10.如申请专利范围第8项之电浆反应器,其中该半导体窗电极分隔为多个具有施用各自控制之RF电源量之电分离同心区段。11.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中顶部区分多个具有控温之同心区段。12.如申请专利范围第10项之电浆反应器,更包含多个用于该多个同心顶部区段之独立温度控制装置。13.如申请专利范围第11项之电浆反应器,更包含于该顶部之多个同心区段之独立控制温度之温度控制装置。14.如申请专利范围第12项之电浆反应器,其中该加工气体入口装置在该腔之各自径向位置包含多个具有独立可控制气体流速之加工气体入口。15.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质片为一可由该腔结构元件分离之可移除膨胀片。16.如申请专利范围第15项之电浆反应器,其中可移除膨胀片为具有内部直径超过该支撑物之圆环。17.如申请专利范围第16项之电浆反应器,其中该环为相邻于该支撑物。18.如申请专利范围第15项之电浆反应器,其中该可膨胀片为相邻于该顶部之圆环。19.如申请专利范围第15项之电浆反应器,更包含一加热器其可加热该可膨胀片至该可膨胀片可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。20.如申请专利范围第1项之电浆反应器,更包含一加热器其可加热该聚合物硬化先质片至该聚合物硬化先质可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。21.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该聚合物先质片包含至少该顶部之部份。22.如申请专利范围第21项之电浆反应器,更包含一加热器其可加热该由聚合物硬化先质片组成之顶部之至少部份至该聚合物硬化先质片可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。23.如申请专利范围第1项之电浆反应器,其中该三度空间形状表面为一面向该腔内部之顶部的内顶部表面。24.如申请专利范围第23项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质片在该腔中包含一衬里,该衬里具有面向该腔内部之内衬里表面。25.如申请专利范围第24项之电浆反应器,其中该内衬里表面包含至少顶部内表面之部份。26.如申请专利范围第25项之电浆反应器,其中该内衬里表面为穹状。27.如申请专利范围第26项之电浆反应器,其中该内衬里表面具有多半径穹状,其最大半径位于外缘而最小半径位于中心。28.一种电容耦合之电浆反应器,其包含:一反应腔;一电容耦合电极其面向该腔内部,及RF电源,以供应电浆源电力至该电容耦合装置;一加工气体入口装置及耦合至该入口装置之加工气体供应源,以提供含有蚀刻物及聚合物先质之加工气体;一支撑座以支撑在该反应腔内部之被加工的物件;及在该腔中之聚合物硬化先质片。29.如申请专利范围第28项之电浆反应器,其中该电容电极包含该腔之上方顶部其面向支撑座,且该支撑座包含一对该电容电极之电容相反电极。30.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该顶部为圆柱状。31.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该顶部具有一面向该腔内部三度空间形状内表面。32.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该顶部具有一面向该腔内部穹状内表面。33.如申请专利范围第32项之电浆反应器,其中该内部表面为半球状。34.如申请专利范围第32项之电浆反应器,其中该内部表面具有多半径穹形,其最大半径位于外缘而最小半径位于中心。35.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该顶部区分为电同心区段,其具有分离控制RF电量施用至该区段。36.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该顶部区分多个具有独立控温之同心区段。37.如申请专利范围第35项之电浆反应器,更包含多个用于该多个同心顶部区段之独立温度控制装置。38.如申请专利范围第37项之电浆反应器,其中该加工气体入口装置在该腔中包含多个分布在不同径向位置之具有独立可控制气体流速之加工气体入口。39.如申请专利范围第28项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质片为一可由该腔结构元件分离之可移除膨胀片。40.如申请专利范围第39项之电浆反应器,其中可移除膨胀片为具有内部直径超过该支撑物之圆环。41.如申请专利范围第39项之电浆反应器,更包含一加热器,其可加热该可膨胀片至该可膨胀片可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。42.如申请专利范围第28项之电浆反应器,更包含一加热器,其可加热该聚合物硬化先质片至该聚合物硬化先质可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。43.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该聚合物先质片包含至少该顶部之部份。44.如申请专利范围第29项之电浆反应器,其中该三度空间形状表面为一面向该腔内部之顶部的内顶部表面。45.如申请专利范围第44项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质另在该腔中包含一衬里,该衬里具有面向该腔内部之内衬里表面。46.如申请专利范围第45项之电浆反应器,其中该内衬里表面包含至少顶部内表面之部份。47.一种电浆反应器,其包含:在约顶部设至电浆源电力耦合装置及RF电力源,以供应RF电力至该电浆源电力耦合装置;加工气体入口装置及耦合至该入口装置之加工气体供应源,以提供含有蚀刻物及聚合物先质之加工气体;支撑座以支撑在该反应腔内部之被加工的物件;及一腔衬里,其于腔内部包含聚合物硬化先质材料,该腔衬里具有相粌该腔之内表面之外表面及面向该腔内部之内表面。48.如申请专利范围第47项之电浆反应器,其中该衬里相邻于该反应器之顶部,因而该衬里内表面包含该腔之顶部。49.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该顶部具有三度空间形状。50.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该顶部为圆柱形。51.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该顶部具有面向该腔内部之穹状内表面。52.如申请专利范围第51项之电浆反应器,其中该内部表面为半球状。53.如申请专利范围第51项之电浆反应器,其中该内部表面具有多半径穹形,其最大半径位于外缘而最小半径位于中心。54.如申请专利范围第47项之电浆反应器,其中该电浆源电力耦合装置包含设置约于该顶部之感应天线。55.如申请专利范围第54项之电浆反应器,其中该传导天线区分为电同心区段,其具有分离控制RF电量施用至该区段。56.如申请专利范围第54项之电浆反应器,其中顶部为半导体窗电极。57.如申请专利范围第56项之电浆反应器,其中该半导体窗电极为连接至RF电源。58.如申请专利范围第56项之电浆反应器,其中该半导体窗电极分隔为多个具有施用各自控制之RF电源量之电分离同心区段。59.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该顶部区分多个具有控温之同心区段。60.如申请专利范围第59项之电浆反应器,更包含多个用于该多个同心顶部区段之独立温度控制装置。61.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该顶部区分为多个具有控温之同心区段。62.如申请专利范围第60项之电浆反应器,其中该加工气体入口装置分布在该腔之各自径向位置包含多个具有独立可控制气体流速之加工气体入口。63.如申请专利范围第47项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质片为一可由该腔结构元件分离之可移除膨胀片。64.如申请专利范围第63项之电浆反应器,其中该可移除膨胀片为具有内部直径超过该支撑物之圆环。65.如申请专利范围第64项之电浆反应器,其中该环为相邻于该支撑物。66.如申请专利范围第63项之电浆反应器,其中该可膨胀片为相邻于该顶部之圆环。67.如申请专利范围第63项之电浆反应器,更包含一加热器,其可加热该可膨胀片至该可膨胀片可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。68.如申请专利范围第47项之电浆反应器,更包含一加热器,其可加热该聚合物硬化先质片至该聚合物硬化先质可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。69.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该聚合物先质片包含至少该顶部之部份。70.如申请专利范围第69项之电浆反应器,更包含一加热器,其可加热该由聚合物硬化先质片组成之顶部之至少部份至该聚合物硬化先质片可给予聚合物硬化先质材料至该腔中之温度范围。71.如申请专利范围第48项之电浆反应器,其中该三度空间形状表面为一面向该腔内部之顶部的内顶部表面。72.如申请专利范围第71项之电浆反应器,其中该聚合物硬化先质片在该腔中包含一衬里,该衬里具有面向该腔内部之内衬里表面。73.如申请专利范围第72项之电浆反应器,其中该内衬里表面包含至少顶部内表面之部份。74.一种电浆蚀刻方法,其包含:提供一反应腔,在其中进行该方法;支撑在该反应腔内部之被加工的物件于一支撑座上;供应具至少蚀刻物及聚合物先质材料之加工气体;在该腔内除了加工气体外提供矽或碳来源材料;在该腔内产生一电电浆反应器;加热该来源材料至足以至少维持该来源表面与电浆反应之温度;及调整该电浆离子密度径向分布横过该被加工物件。75.如申请专利范围第74项之方法,其中电浆之产生包含在该腔中施用一RF电浆源电力,且其中该调整包含调整在该腔中径向RF电力分布。76.如申请专利范围第74项之方法,其中该反应器包含传导天线以施用RF电浆源电力,该天线区分为电同心区段,且该调整在该腔中径向RF电力分布包含调整分离RF电量施用至该天线区段。77.如申请专利范围第74项之方法,其中调整电浆离子密度径向分布包含在该腔中调整该加工气体之分布。78.如申请专利范围第74项之方法,其中该反应器在不同径向位置包含多个加工气体入口以供应加工气体,且其中在该腔中加工气体径向分布的调整包含调整不同气体流速至在不同径向位置之各自气体入。79.如申请专利范围第74项之方法,其中该腔包含面向该支撑度之半导体顶部,且其中电浆离子密度之径向分布的调整包含调整该顶部之不同径向区段的温度。80.如申请专利范围第74项之方法,其中该腔包含面向该支撑度之顶部且该顶部包含多个电分离同心区段,且电浆离子密度之径向分布的调整包含调整施用至该顶部之多个同心区段之一的不同RF电量。81.如申请专利范围第74项之方法,其中该腔包含多个电分离同心腔封合区段,且电浆离子密度之径向分布的调整包含调整施用至该顶部之多个同心区段之一的不同RF电量。82.如申请专利范围第74项之方法,其中该加热之步骤包含加热该来源物质至至少一聚合物缩合温度。83.如申请专利范围第82项之方法,其中蚀刻制程蚀刻在该物件分别以第一及第二蚀刻速率蚀刻第一及第二物质,该第一蚀刻速率大于第二蚀刻速率其相当于第一物质对第二物质之选择性其为该第一及第=蚀刻速率的作用且其中该加热速率更包含增加来源物质之温度至高于该聚合物缩合温度的温度范围以增加该蚀刻速率。84.如申请专利范围第83项之方法,其中该第一物质位于该第二物质且蚀刻物产生通过该第一物质至第二物质曝露部之开孔。85.如申请专利范围第84项之方法,其中该聚合物硬化先质物质提供聚合物沉积在该第二物质之曝露部份之聚合物的物质;该蚀刻物先质料提供蚀刻该物作之物质;及该聚合物沉积减少该第二物质之蚀刻以促进蚀刻选择性。86.如申请专利范围第85项之方法,其中在该第一物质上之光罩层具有通过其之开口限定该开口;及该聚合物沉积作用减少该第二物质及光阻物质之蚀刻以促进蚀刻选择性。87.如申请专利范围第85项之方法,其中该第一物质包含一含氧物质及第二物质包含非氧物质。88.如申请专利范围第83项之方法,其中该加热步骤更包含增加该来源物质之温度至高于聚合物缩合温度之温度范围。89.如申请专利范围第88项之方法,其中该温度范围为一其中在该晶圆上形成之聚合物含有一量之来源物质者。90.如申请专利范围第84项之方法,其中该第一物质包含一氧化物,该第二物质包含矽或多晶矽,该加工气体之一蚀刻先质包含氟,该加工气体之聚合物先质包含至少氟及碳,且该来源物质包含矽。91.如申请专利范围第84项之方法,其中该温度范围为高于100℃。92.如申请专利范围第84项之方法,其中该温度范围为高于220℃。93.如申请专利范围第90项之方法,其中该温度范围为高于100℃。94.如申请专利范围第90项之方法,其中该温度范围为高于220℃。95.如申请专利范围第74项之方法,更包含施用RF电力至该来源物质上。96.如申请专利范围第95项之方法,其中该RF电施用至该来源物质,且该来源物质之共同加热为足以维持其表面与该电浆反应。97.如申请专利范围第96项之方法,其中该来源物质包含由该蚀刻先质衍生之蚀刻物,且其中该RF电力施用至该来源物质为足以促进该蚀刻物净化。98.如申请专利范围第97项之方法,更包含以一RF电量施用RF电力至该来源物质,该RF电量为实质由该来源物质当接近该聚合物缩合温度时提供一显着量氟净化物质至该电浆中的参考电量而降底,同时增加该来源物质之温度以补偿在RF电力中之降低。99.如申请专利范围第98项之方法,其中该RF电量由至少一低于该参考电量之整数而降低,同时该标的温度为仅分量增加。100.如申请专利范围第99项之方法,其中该RF电量降低约四倍且该标的温度增加至约240℃。图式简单说明:第一图为在前述同在审查案中第一件中揭露之电浆反应室简易切面图。第二图为在前述同在审查案中第二件中揭露之电浆反应室简易切面图。第三图为在前述同在审查案中第三件中揭露之电浆反应室简易切面图。第四图A为本发明之较佳实施例的电浆反应室简易切面图,其使用可膨胀聚合物硬化先质片的感应加热。第四图B为在第四图A之实施例的操作实施例加工的工件放大侧面图,其说明工作之多层的传导结构。第四图C相当于第四图A之放大图,其说明套管及相对孔,其中插入一光纤。第四图D相当于第四图A之放大图,其说明在热透明窗内部之长波长光学窗。第四图E相当于第四图A之放大图,其说明由热透明窗分离出之长波长窗。第五图A为说明氧化物对矽蚀刻选择在聚合物硬化先质之温度作用。第五图B为说明在温度分别为240℃及500℃之多晶矽蚀以A/分钟单位之径向分布。第六图为本发明之另一较佳实施例的电浆反应室切面图,其使用可膨胀聚合物硬化先质片的辐射或红外线加热。第七图为本发明之较佳实施例的电浆反应室切面图,其使用可膨胀聚合物硬化先质片在所有半导体反应室腔中加热。第八图A为本发明之较佳实施例的电浆反应室切面图,其在相对被加工之晶圆在分离之径向位置使用加热之可膨胀聚合物硬化先质片。第八图B相当于第八图A之实施例,其中顶部分为外侧及内侧。第九图为说明本发明之实施例,其中可膨胀之聚合物硬化先质片为突出圆柱状腔侧壁的可移除衬。第十图为说明在实施本发明之反应室中温度控制系统之操作实施例的表现。第十一图为说明温度系统之封闭回路回应,该系统之表现图示于第十图中。第十二图为第十一图之部份放大图。第十三图为说明相当于第八图A之实施例,但其具有一穹状顶部。第十四图为说明相当于第八图B之实施例,但其具有一穹状顶部。第十五图为说明相当于第九图之实施例,但其具有一穹状顶部。第十六图为说明相当于第八图A之实施例,其中电浆源电力为电容耦合而不是感应耦合。第十七图为说明相当于第九图之实施例,其中电浆源电力为电容耦合而不是感应耦合。第十八图为说明第八图A之实施例的修饰实施例,其中聚合物硬化先质环以在腔之顶部聚合硬化先质腔衬取代。第十九图为说明具有第八图B特征的第十八图实施例的修饰实施例,其中顶部区分为径向内侧及外侧(盘及周沿)。第二十图为说明第十八图实施例之修饰实施例,其中以第三图实施例之平坦天线线圈取代螺管线圈。第二十一图为说明具有第八图B特征的第二十图实施例的修饰实施例,其中顶部区分为径向内侧及外侧(盘及周沿)。
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