[发明专利]具有响应多个RF频率的等离子体处理器

说明书

本申请是申请号为200580017417.8，申请日为2005年5月25日，申请人为“拉姆研究公司”，名称为“具有响应多个RF频率的等离子体处理器”的中国专利申请的分案申请。

与共同待批申请的关系

本发明是对2003年8月22日提交的、由Rajinder Dhindsa等人发明的序列号为10/645,665的、题为“多频率等离子体蚀刻反应器”(Multiple Frequency Plasma Etch Reactor)的美国共同待批、共同授让申请中所公开发明的改进，该申请通过引用结合于此。本发明还涉及Dhindsa等人的共同授让、同时提交的题为“包括响应于DC偏置电压进行控制的真空等离子体处理器”(“Vacuum PlasmaProcessor Including Control in Response to DC Bias Voltage”，Lowe Hauptman Gilman and Bemer档案号2328-065)的申请中公开的发明。本发明在创造时属于共同待批申请的所有者。

技术领域

本发明一般涉及在等离子体处理腔中用等离子体处理工件的装置，尤其涉及具有相连的单个电极、以响应于若干(即三个以上，但并不是很多)频率上电能的处理器。

背景技术

众所周知，将两个不同频率的等离子体激励场施加到真空腔区域用于等离子体处理工件，其中将该区域耦合于气体则该场转变成处理等离子体。工件通常是半导体晶片、或电介质板，且等离子体涉及在工件上形成集成电路结构元件。高频RF功率(具有超过约10MHz的频率)通常控制等离子体的密度，即等离子体通量，同时具有低频至中频(在100kHz至约10MHz的范围内)的RF功率通常控制等离子体中离子的能量并入射到工件上。这些处理器中的受激等离子体通常对工件进行干蚀刻，但是在一些情形中导致材料沉积在工件上。通常AC等离子体激励场由腔内的一对分隔电极、或者腔内的一个电极和位于腔外的线圈提供给该区域。(应该理解，在与真空等离子体处理腔相联系的本说明书中使用时，术语“电抗”是指用于向腔中的等离子体提供AC等离子体激励场的电极或线圈。)

2002年6月27日提交的Vahedi等人的序列号为10/180,978的共同授让、共同待批申请公开了一种处理器，其中两个不同频率同时施加于真空等离子体处理腔的底部电极上(即公开了在其上处理工件的电极)，同时该腔的顶部电极接地。

随着结构元件尺寸的持续减小，对等离子体处理工件的各种参数的精确控制的要求越来越高。这些需要精确控制的等离子参数是：等离子体化学成分(即离子和基本核素的种类)、等离子体通量、和入射到衬底上的等离子体的离子能量。随着在集成电路的制造中减小形体尺寸并使用新材料，处理工件中涉及的窗口尺寸在减小，从而推动对目前可用的等离子体处理器，特别是用于蚀刻的处理器设定限制。减小的形体尺寸和对新材料的要求限制了相同反应器、即真空处理腔在不同蚀刻应用中的使用。

Dhindsa等人的共同待批申请通过用若干频率的电能激励等离子体而提供了这些结果，从而由若干频率对等离子体的激励同时导致在等离子体中发生若干不同的现象。通过用诸如约2MHz、27MHz和60MHz的三个不同频率的电能激励等离子体，提供了对用于处理工件的等离子体的化学成分、密度、和离子能量的精确控制。在Dhindsa等人的共同待批申请的一个实施方式中，等离子体激励源配置将若干频率施加于底部电极，而与底部电极相对的顶部电极接地。Dhindsa等人的共同待批申请的等离子体激励源配置包括电路的广泛公开，该电路用于：(1)在频率源和等离子体之间提供阻抗匹配；以及(2)分离关联于彼此不同的源的频率。Dhindsa等人的共同待批申请的源配置形成的等离子体包括至少一个可变频率RF源、至少一个固定频率RF源、和至少一个可变功率RF源。

发明内容