[发明专利]适合于蚀刻高纵横比结构的真空处理室

说明书

技术领域

本发明的实施方式一般涉及用于在半导体衬底等中蚀刻高纵横比特征的真空处理室以及所述真空处理室中使用的部件。 

背景技术

更快、更大功率集成电路(IC)器件对于IC制造技术的要求引入了新的挑战，包括需要蚀刻高纵横比特征，诸如在如半导体晶片的衬底上的沟槽或通孔。例如，在一些动态随机存储器应用中使用的深沟槽存储结构需要蚀刻到半导体衬底中的深的高纵横比沟槽。一般在反应离子蚀刻(RIE)工艺中利用氧化硅掩模执行深的硅酮沟槽蚀刻。 

在蚀刻高纵横比特征中已经显示出强大(robust)性能的一种传统系统是CENTURA HART^TM蚀刻系统，可从位于加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料有限公司获得。HART^TM蚀刻系统利用磁增强反应离子刻蚀技术(MERIE)反应器，能够蚀刻具有纵横比达到70∶1的沟槽，同时保持从中心到边缘5％的沟槽深度的均匀性。然而，为了能够制造具有亚90nm临界尺寸的集成电路，电路设计者已经提出要求要在甚至更高纵横比的情况下改善均匀沟槽的均匀性。这样，可期待改进蚀刻性能以使实现下一代器件成为可能。 

因此，需要一种用于蚀刻高纵横比特征的改进装置。 

发明内容

本发明的实施方式提供一种诸如处理室的装置，所述装置适合于蚀刻高纵横比特征。在其他实施方式中，公开不同的室部件，能在高纵横比蚀刻期间获得优良的处理结果。例如，在一个实施方式中提供了一种处理室，所述处理室包括室主体，所述室主体具有设置在室主体中的喷头组件和衬底支撑组件。所述喷头组件包括至少两个流体地隔离的充气室(plenum)，可透射光学计量信号的区域，以及多个穿过喷头组件形成的气体通道，所述气体通道将充气室 流体地耦合至室主体的内部容积或空间(interior volume)。在其他实施方式中，提供有益于等离子体蚀刻高纵横比特征的新型阴极衬垫、上外部衬垫、下外部衬垫、衬底支撑组件、盖组件、喷头组件和石英环中的至少一个。 

在一个实施例中，处理室包括室主体，所述室主体具有设置于所述室主体中的喷头组件和衬底支撑组件。喷头组件包括至少两个流体地隔离的充气室(plenum)，可透射光学计量信号的区域，以及多个穿过喷头组件形成的气体通道，所述气体通道将充气室流体地耦合至室主体的内部容积或空间。 

在另一个实施例中，处理室包括室主体，所述室主体具有位于所述室主体中的喷头组件和衬底支撑组件。喷头组件包括内部气体流动区、外部气体流动区和可透射光学计量信号的区域。这些内部区和外部区彼此是流体地隔离的。衬底支撑组件包括至少两个独立可控制的且横向隔开的温度区。光学计量系统设置成以通过喷头组件的可透射区域观察室主体的内部容积。衬底支撑组件具有偏压电源和至少两个等离子体电源，所述等离子体电源耦合到所述偏压电源。 

在另一个实施例中，处理室包括室主体，所述室主体具有位于所述室主体中的气体分配板和衬底支撑组件。气体分配板具有一组外部气流孔、一种内部气流孔和一组光学度量孔。内部气体流动区是通过第一组气流孔流体地耦合到室主体内部容积。外部气体流动区与内部区隔离，并且通过第二组气流孔耦合到所述内部容积。陶瓷插塞具有多个孔并与光学度量孔和窗对准。衬底支撑组件被安置在室主体中并具有至少两个独立可控制的且横向隔开的温度区。安置光学计量系统以便通过光学通道观察室主体的内部容积，所述光学通道由窗、插塞中的孔和光学度量孔限定。衬底支撑组件具有偏压电源和至少两个等离子体电源，所述等离子体电源耦合到所述偏压电源。 

在另一个实施例中，提供了一种用于刻蚀高纵横比部件的方法，所述方法包括向混合歧管提供多种气体，控制从混合歧管流到处理室中不同区域的混合气体比率；并旁路混合歧管向处理室的至少一个区域提供至少一种直接注入气体。 

在又一个实施例中，提供包括耦合到上部的气体分配板的喷头组件。气体分配板具有一组外部气流孔、一组内部气流孔和一组光学度量孔。所述上部具有第一充气室和第二充气室，所述第一充气室流体地耦合到外部气流孔组，所 述第二充气室流体地耦合到内部气流孔组。这些充气室在上部内流体地隔离。陶瓷插塞穿过上部设置，并且陶瓷插塞具有与光学度量孔对准的光学透射区域。 

附图说明

为了能够详细地理解本发明的上述特征的方式，更具体地描述上述简要概括的本发明，可参考实施方式进行，这些实施方式中的一些在附图中进行说明。然而，应该注意，附图仅说明本发明的一般实施方式，而不能被认为是限制它的范围，因为本发明可以包括其它等效的实施方式。