[发明专利]用于产生均匀的处理速率的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2003年7月17日、申请号为03822579.4以及发 明名称为“用于产生均匀的处理速率的方法和设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明总的涉及用于处理基片的设备和方法，其中基片包括用于 集成电路制造的半导体基片或用于平板显示器应用的玻璃板。更具体 的，本发明涉及改进的等离子体处理系统，其能够在基片表面以高处 理均匀性处理基片。

背景技术

等离子体处理系统已经存在了一段时间。这些年来，使用电感性 耦合等离子体源、电子回旋加速器谐振(ECR)源、电容性源或类似物 的等离子体处理系统已经被不同程度地引入和使用，以处理不同对象， 诸如半导体基片和玻璃板。

在处理中，通常使用多个沉积和/或蚀刻步骤。在沉积过程中，材 料被沉积到基片表面上(诸如玻璃板或晶片的表面)。例如，可以在基 片的表面形成诸如不同形态的硅、二氧化硅、氮化硅、金属和类似物 的沉积层。相反地，可以使用蚀刻来从基片表面上预定的区域选择性 地去除材料。例如，可以在基片的层中形成诸如过孔、触点或沟槽等 蚀刻特征。

一种特定的等离子体处理的方法使用电感性源来产生等离子体。 图1示出了用于等离子体处理的现有技术的电感性等离子体处理反应 器200。典型的电感性等离子体处理反应器包括腔室202，天线或感应 线圈210设置在绝缘窗212上方。典型的，天线210可操作地连接到 第一射频(rf)电源214。另外，在腔室202的壁208内设置气体端口 215，其设置为用于将气态的源材料，例如，蚀刻剂源气体，释放到绝 缘窗212和基片206之间的射频感应等离子体区域204中。基片206 引入腔室202并且放置在卡盘216上，卡盘216通常作为电极并且可 操作地连接到第二射频电源218。

为了产生等离子体，处理气体通过气体端口215输入腔室202内。 随后使用第一射频电源214向感应线圈210施加功率。施加的射频能 量穿过绝缘窗212耦合到腔室202内，并且在腔室202内感应出射频 磁场和伴随的大电场。电场加速腔室内存在的较小数量的电子，在腔 室中感应出环流的电流，并且该环流的电子与处理气体的气体分子碰 撞。这些碰撞导致电离和放电或等离子体204的开始。如在该技术中 已知的，处理气体的中性气体分子当遭受这些强电场时失去电子，并 且留下带正电荷的离子。因此，在等离子体204内部包含带正电荷的 离子、带负电荷的电子和中性气体分子(和/或原子)。一旦自由电子 的产生速率超过其减少的速率，等离子体点火。

在本申请中和权利要求书中，通过射频电感天线产生的电磁场为 射频电磁场。虽然，在附图中示出的电磁场为静态的，通过射频电感 天线产生的电磁场通常为射频电磁场。

一旦形成等离子体，等离子体内部的中性气体分子趋向于指向基 片的表面。通过例子，有助于在基片处存在中性气体分子的机制之一 为扩散(即，腔室内的分子的随机运动)。从而，通常沿基片206的表 面可以发现存在一层中性物质(例如，中性气体分子)。对应的，当向 底部电极216施加功率后，离子趋向于朝向基片加速，其在那里与中 性物质一起启动蚀刻反应。

诸如上述的电感性等离子体系统遇到一个问题为，在基片上的蚀 刻性能存在差异，例如，不均匀的蚀刻速率。即，基片的一个区域蚀 刻的与其它区域不同。因此，特别是在集成电路的情况下，很难控制 与某个工作件相关的参数，例如，关键尺寸、纵横比和类似参数。另 外，不均匀的蚀刻速率可以导致半导体电路中设备失效，这通常转化 为生产商成本的增加。另外，还存在其它问题，涉及诸如总蚀刻速率、 蚀刻剖面、微负载、选择性和类似参数。

在近些年，发现导致这些不均匀蚀刻速率的一个因素可能为在基 片表面上的等离子体密度的差异的结果，即，等离子体的各区域中的 活性物质(例如，带正电荷的离子)数量更多或更少。在不希望被理 论限制的同时，人们相信等离子体密度的差异是由在等离子体区域中 的磁场和电场中发现的不对称性造成的。如果等离子体区域中的磁场 是不对称的，顺理成章，感应电场的环流电流是不对称的，并且因此 电离和等离子体的开始将是不对称的，从而导致等离子体密度的差异。