[发明专利]多频等离子体刻蚀反应器

说明书

本申请是申请号200480023943.0，申请日2004年8月20日，发明 名称为“多频等离子体刻蚀反应器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明主要涉及一种在真空等离子体处理舱内用等离子体对 工件进行处理的方法和装置。根据本发明的一个具体方面，若干个 (即三个或三个以上，但不是很多个)频率下的电能被施加给等离 子体。根据本发明的另一个方面，处理舱包括中央的顶电极和底电 极，以及一个外围的顶电极和/或底电极装置，其或者由RF激励， 或者通过一个滤波器装置连接到参考电势，其中该滤波器装置使得 等离子体激发频率的至少其中之一通过，而阻隔其它频率。

背景技术

通过在两个不同的频率下将等离子体激发电场施加到真空舱 的一个区域以用等离子体处理工件是公知的手段，其中该区域连接 到一种气体，电场将该气体转换为处理等离子体。该工件通常是一 个半导体晶片，或者电介质盘，而等离子体则被用于在该工件上形 成某些集成电路特性。典型地，在两个不同频率下的等离子体激发 场通过舱内一对间隔开的电极、或者是一个舱内的电极和一个位于 舱外的、线圈形式的电抗，从而被施加到所述区域中。典型地，被 激发的等离子体对工件进行干刻蚀，不过在某些情况下这会导致某 些材料淀积在工件上。高频RF能量(其频率超过大约10MHz)通常 可控制等离子体的密度，即等离子体通量(flux)，而频率低至中频 (在100kHz到大约10MHz的范围内)的RF能量则通常可控制等离 子体内的以及入射到工件上的离子的能量。

随着特征尺寸的不断减小，对于处理工件的等离子体的各种参 数的精确控制的需求与日俱增。在这之中，需要加以精确控制的等 离子体参数是等离子体化学性质(即离子和自由基的类型)、等离 子体通量、以及入射到衬底上的等离子体的离子能量。随着集成电 路制造中特征尺寸的缩小，以及新材料的使用，工件处理中涉及的 窗口的尺寸也在变小，从而给当前可用的等离子体处理机，尤其是 刻蚀处理机带来限制。缩小的特征尺寸以及对于新材料的需求限制 了相同的反应器的使用，即无法将同一个真空处理舱用于不同的刻 蚀应用。

因此，本发明的目的之一就是提供一种用于采用等离子体处理 工件的新的改良的方法和装置。

本发明的另一目的是提供一种用于精确地控制用于处理工件 的等离子体的若干参数的新的改良的方法和装置。

本发明的又一个目的在于提供一种用于精确地控制用于处理 工件的等离子体的化学性质、密度、以及离子能量的新的改良的方 法和装置。

本发明还有一个目的在于提供一种用于精确地控制用于处理 工件的等离子体的两个或更多个参数的新的改良的多用途等离子 体处理机。

发明内容

根据本发明的一个方面，在一个真空等离子体处理舱内，采用 等离子体对工件进行处理，其中，采用不同频率的电能来激发等离 子体，以使得由数个频率所致的等离子体的激发同时地导致数个不 同的现象发生于等离子体内。

优选地，该方法还包括对这些频率的各种组合进行选择，从而 影响等离子体密度、等离子体内离子能量、以及等离子体的分子分 裂度(the degree of fragmentation)的组合，即影响等离子体的化学 性质。在一个优选的实施例中，第一频率在100kHZ到10MHz范围内， 第二频率在10MHz到150MHz范围内，而第三频率在27MHz到 300MHz范围内。在一个特定的装置中，低、中、高频率分别是2MHz、 27MHZ、和60MHz，其具有相同的有效能量，并且被选择性地施加 到特定的等离子体混合物中，频率对于气体混合物的相对影响以及 产生的等离子体如表1所示。