專利名稱：用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及基板制造技術(shù)，具體地，涉及用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在諸如使用在平板顯示器制造中的基板(例如，半導(dǎo)體基板或玻璃面板)的處理中，經(jīng)常使用等離子體。例如，作為基板處理的一部分，將基板分成多個管芯(die)或矩形區(qū)域，每個管芯或矩形區(qū)域都將成為集成電路。接著，通過一系列步驟處理基板，其中，選擇性地去除(蝕刻)和沉積材料，以在其上形成電子元件。
在示例性的等離子體工藝中，在蝕刻之前，用硬化的感光乳劑薄膜(即，例如，光刻膠掩模)涂覆基板。然后，選擇性地去除硬化的感光乳劑區(qū)域，使得露出底層部件。然后，將基板放置在基板支撐結(jié)構(gòu)上的等離子體處理室中，該基板支撐結(jié)構(gòu)(稱為卡盤或底座)包括單極電極或雙極電極。隨后，順序撞擊適當(dāng)?shù)牡入x子體，以蝕刻基板上的各個暴露層。
等離子體通常由部分電離的氣體構(gòu)成。因為等離子體放電是RF驅(qū)動并且是弱電離的，所以等離子體中的電子與離子之間沒有熱平衡。即，當(dāng)較重的離子通過與背景氣體(例如，氬等)碰撞來交換能量時，電子吸收熱能。因為電子質(zhì)量比離子質(zhì)量小得多，所以電子熱速度比離子熱速度大得多。這易于使較快移動的電子從等離子體處理系統(tǒng)內(nèi)的表面失去，隨后在等離子體和該表面之間產(chǎn)生帶正電的離子殼層。然后，進(jìn)入殼層的離子加速進(jìn)入表面。
較低的RF頻率易于使等離子體離子在小于一個RF周期內(nèi)穿過殼層，使得離子能量產(chǎn)生大的變動。同樣地，較高的RF頻率易于使等離子體離子經(jīng)過幾個RF周期穿過殼層，產(chǎn)生一組更一致的離子能量。在相同功率電平情況下，當(dāng)與被較低頻率信號激發(fā)時相比，較高頻率易于產(chǎn)生較低的殼層電壓。
現(xiàn)參照圖1，示出了等離子體處理系統(tǒng)元件的簡化圖。通常，一組適當(dāng)?shù)臍怏w從氣體分配系統(tǒng)122通過入口108流進(jìn)室102。這些等離子體處理氣體可隨后被電離以形成等離子體110，以便處理(例如，蝕刻或沉積)基板114(例如，用邊緣環(huán)(edge ring)115定位在靜電卡盤116上的半導(dǎo)體基板或玻璃平板)的暴露區(qū)域。此外，襯里(liner)117在等離子體和等離子體處理室之間提供阻擋層，也有助于在基板114上優(yōu)化等離子體110。
氣體分配系統(tǒng)122通常由包括等離子體處理氣體(例如，C4F8、C4F6、CHF3、CH2F3、CF4、HBr、CH3F、C2F4、N2、O2、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6、BCl3、Cl2、WF6等)的壓縮氣筒124a至124f組成。可通過提供局部排氣通風(fēng)的外殼128進(jìn)一步保護(hù)氣筒124a至124f。質(zhì)量流控制器126a至126f通常是在半導(dǎo)體工業(yè)中用于測量和調(diào)節(jié)等離子體處理系統(tǒng)的氣體質(zhì)量流的獨立裝置(包括傳感器、控制閥、以及控制與信號處理電子器件)。噴射器109將等離子體處理氣體124引入室102。
感應(yīng)線圈131通過介電窗(dielectric window)104與等離子體分隔，并且通常在等離子體處理氣體中感應(yīng)出隨時間變化的電流，以產(chǎn)生等離子體110。該窗既保護(hù)感應(yīng)線圈免受等離子體110的影響，又可以使產(chǎn)生的RF場透入等離子體處理室。匹配網(wǎng)絡(luò)132除了在導(dǎo)線130a和130b處與感應(yīng)線圈131連接以外，還可與RF發(fā)生器138連接。匹配網(wǎng)絡(luò)132試圖將通常運行于13.56MHz及50ohms的RF發(fā)生器138的阻抗與等離子體110的阻抗相匹配。
通常，一些類型的冷卻系統(tǒng)連接至卡盤，以實現(xiàn)等離子體被點火時的熱平衡。該冷卻系統(tǒng)本身通常由通過卡盤內(nèi)的空腔抽吸冷卻劑的冷卻器、以及在卡盤和基板之間被抽吸的氦氣組成。除了除去生成的熱量之外，氦氣還使冷卻系統(tǒng)快速地控制散熱。即，增加的氦氣壓力隨后也增加了傳熱速率。大部分等離子體處理系統(tǒng)還被包括運行軟件程序的復(fù)雜計算機(jī)所控制。在典型的運行環(huán)境中，通常為特定的等離子體處理系統(tǒng)和特定方法配置制造工藝參數(shù)(例如，電壓、氣流混合、氣體流速、壓力等)。
通常，存在三種類型的用于蝕刻基板上各層的蝕刻工藝純化學(xué)蝕刻、純物理蝕刻、以及反應(yīng)離子蝕刻。
純化學(xué)蝕刻通常不包括物理轟擊，而是中性分子(中性物)與基板上材料(例如，Al等)的化學(xué)反應(yīng)。隨后，取決于工藝，化學(xué)反應(yīng)速率可非?？旎蚍浅Ｂ?。例如，基于氟的分子易于與基板上的介電材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，其中，基于氧的分子易于與基板上的有機(jī)材料(例如，光刻膠)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
通常稱作濺射的純離子蝕刻被用于從基板去除材料(例如，氧化物等)。通常，諸如氬的惰性氣體在等離子體中被電離，然后向著帶負(fù)電的基板加速。純離子蝕刻是各向異性的(即，主要沿一個方向)且是非選擇性的。即，由于大多數(shù)材料的濺射速率類似，所以對特定材料的選擇性非常差。另外，純離子蝕刻的蝕刻速率通常很低，這一般取決于離子轟擊的通量和能量。
還被稱作離子增強(qiáng)蝕刻的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)結(jié)合了化學(xué)和離子工藝，以從基板上去除材料(例如，光刻膠、BARC、TiN、氧化物等)。通常，等離子體中的離子通過撞擊基板表面來增強(qiáng)化學(xué)過程，然后使表面上原子的化學(xué)鍵斷裂，以使它們更易于與化學(xué)過程的分子發(fā)生反應(yīng)。由于離子蝕刻主要是垂直的，而化學(xué)蝕刻既是垂直的又是水平的，所以垂直方向的蝕刻率將比水平方向的蝕刻率快很多。另外，RIE將具有各向異性的分布。
然而，純化學(xué)蝕刻和RIE蝕刻都遇到的問題為不均勻的蝕刻速率。在蝕刻工藝中，蝕刻速率通常是材料被多快去除的測量值。它通常通過測量蝕刻工藝之前和之后的厚度并將厚度差除以蝕刻時間來計算 公式1通常，通過在蝕刻工藝之前和之后測量特定點處的厚度并計算這些點處的蝕刻速率所反映的基板厚度來測量均勻性。測量值的平均值(或中數(shù))是x‾=x1+x2+x3+...+xnN]]>公式2其中，x是基板上特定點的蝕刻速率，N是點的總數(shù)。
最大減最小不均勻性定義如下NUM=(xmax-xmin)2x‾]]>公式3例如，可比另一區(qū)域更快的速率來蝕刻基板的一個區(qū)域。通常，不均勻的蝕刻可導(dǎo)致溝槽側(cè)壁中的鉆蝕(undercutting)。通常，鉆蝕減小了導(dǎo)線的厚度，或者在某些情況下導(dǎo)致線斷開，這將導(dǎo)致器件失效。更進(jìn)一步，不均勻的蝕刻通常增加蝕刻工藝的時間，降低了處理產(chǎn)量。
對于不同類型的順序蝕刻工藝化學(xué)，該問題更加嚴(yán)重。例如，通常在化學(xué)或RIE蝕刻工藝中，在局部蝕刻速率可由表面處的化學(xué)反應(yīng)或由傳送到基板表面的有限蝕刻劑控制的情況下，基板的邊緣處的蝕刻速率通常較高。
現(xiàn)在參照圖2A至圖2C，示出了在基板上包括離子和中性物的等離子體的一組簡圖。在基板處理中，在單個處理期間(即，原位(in-situ))蝕刻盡可能多的基板層是有利的。例如，原位處理將最小化每個基板的處理，因此提高產(chǎn)量，以提高總生產(chǎn)量，以及將有助于使所需等離子體處理室的數(shù)量最少。由于基本均勻的等離子體濃度通常產(chǎn)生基本均勻的蝕刻，因此將等離子體處理室配置為使各種等離子體化學(xué)物中的中性物濃度和離子濃度基本均勻是有益的。圖2A示出了等離子體處理室的簡圖，其中，在基板114的表面上中性物濃度110a和離子濃度110b基本均勻。
另外，擴(kuò)展到基板邊緣外的等離子體部分可產(chǎn)生更大量的可用于蝕刻與中心相對的基板邊緣的中性物。圖2B示出了等離子體處理室的簡圖，其中，中性物濃度110a基本不均勻，隨后在基板114表面上生成不均勻的蝕刻輪廓。
另一種解決方案可以是縮小等離子體室的直徑以使基板上中性物的數(shù)量基本相等。然而，對于主要使用離子的工藝，縮小室將還會導(dǎo)致更多的離子通過與室壁碰撞而消耗掉。這將減小基板邊緣處的離子濃度，從而減小蝕刻速率。圖2C示出了等離子體處理室的簡圖，其中，離子濃度110b基本不均勻，隨后在基板114表面上生成不均勻的蝕刻輪廓。
鑒于以上所述，期望一種用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明涉及在等離子體處理系統(tǒng)中用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法。該方法包括在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體。該方法還包括在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上的一組層；在基板周圍定位可移動均勻環(huán)，其中，均勻環(huán)的底面與基板頂面的高度基本相同；以及在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊主要包括中性物的第二等離子體。該方法還包括在第二蝕刻步驟中蝕刻基板上的一組層；其中，第一步驟中的蝕刻和第二步驟中的蝕刻基本一致。
在另一實施例中，本發(fā)明涉及在包括等離子體反應(yīng)器的等離子體處理系統(tǒng)中調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法。該方法包括在基板周圍定位可移動均勻環(huán)，其中，均勻環(huán)的頂面處于等離子體反應(yīng)器底面之上的第一高度。該方法還包括在等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體；在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上的一組層，其中，實現(xiàn)了基板上第一數(shù)量的蝕刻均勻性；以及在基板周圍重新定位可移動均勻環(huán)，其中，均勻環(huán)的頂面處于等離子體反應(yīng)器底面之上的第二高度。該方法還包括撞擊主要包括中性物的第二等離子體；以及在第二蝕刻步驟中蝕刻基板上的層組，其中，實現(xiàn)了基板上第二數(shù)量的蝕刻均勻性。其中，第一數(shù)量的蝕刻均勻性和第二數(shù)量的蝕刻均勻性基本一致。
在另一實施例中，本發(fā)明涉及在等離子體處理中用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的裝置。該裝置包括用于在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體的裝置。該裝置還包括用于在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上一組層的裝置；用于在基板周圍定位可移動均勻環(huán)的裝置，其中，均勻環(huán)的底面與基板頂面的高度基本相同；以及用于在等離子體反應(yīng)器中撞擊主要包括中性物的第二等離子體的裝置。該裝置還包括用于在第二蝕刻步驟中蝕刻基板上層組的裝置。其中，第一步驟中的蝕刻和第二步驟中的蝕刻基本一致。
在另一實施例中，本發(fā)明涉及在包括等離子體反應(yīng)器的等離子體處理系統(tǒng)中用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的裝置。該裝置包括用于在基板周圍定位可移動均勻環(huán)的裝置，其中，均勻環(huán)的頂面處于等離子體反應(yīng)器底面之上的第一高度。該裝置還包括用于在等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體的裝置；用于在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上的一組層的裝置，其中，實現(xiàn)了基板上第一數(shù)量的蝕刻均勻性；以及用于在基板周圍重新定位可移動均勻環(huán)的裝置，其中，均勻環(huán)的頂面處于等離子體反應(yīng)器底面之上的第二高度。該裝置還包括用于撞擊主要包括中性物的第二等離子體的裝置；用于在第二蝕刻步驟中蝕刻基板上的層組的裝置，其中，實現(xiàn)了基板上第二數(shù)量的蝕刻均勻性。其中，第一數(shù)量的蝕刻均勻性和第二數(shù)量的蝕刻均勻性基本一致。
以下，通過本發(fā)明的詳細(xì)描述以及結(jié)合附圖將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他特征。


通過示例示出了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，圖中相同的參考標(biāo)號表示相同的元件，其中圖1示出了等離子體處理系統(tǒng)組件的簡圖；
圖2A至圖2C示出了基板上包括離子和中性物的等離子體的一組簡圖；圖3A至圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可移動均勻環(huán)的一組簡圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在TCP 2300等離子體反應(yīng)器中原位蝕刻的示例性基板的一組簡化層疊。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖中所示的本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下的描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，將闡述多個具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，沒有這些具體細(xì)節(jié)的一些或全部也可實施本發(fā)明。在其它情況下，為了避免對本發(fā)明造成不必要的混淆，沒有詳細(xì)描述眾所周知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)。
雖然不想被理論所束縛，但發(fā)明人相信，為了優(yōu)化基板蝕刻均勻性可在等離子體處理應(yīng)用中使用可移動均勻環(huán)(uniformity ring)。
以不明顯的方式，可移動均勻環(huán)可在基板邊緣和延伸到基板外的等離子體室的部分之間生成實際的物質(zhì)邊界，以使基板邊緣上等離子體的反向擴(kuò)散最小化。即，可將可移動均勻環(huán)定位在基板周周，其中，一側(cè)阻擋中性(化學(xué))反應(yīng)物(尤其是位于高濃度中性反應(yīng)物區(qū)中的中性物)的一部分?jǐn)U散進(jìn)基板。
另外，通過允許在原位調(diào)整均勻環(huán)，能夠最優(yōu)化每個工藝步驟的均勻性，而不必首先移去基板并調(diào)整均勻環(huán)。即，如果完整的蝕刻應(yīng)用包括一組都需要均勻環(huán)(即，通過表面處的化學(xué)反應(yīng)速率來限制蝕刻速率)的處理步驟以及不需要均勻環(huán)的處理步驟，則使用固定的均勻環(huán)或者不使用均勻環(huán)，將導(dǎo)致總體均勻性不是很理想。
通常，由于在處理期間將移動結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上所造成的可能污染，所以通常在等離子體處理中不使用可移動均勻環(huán)。即，這種結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出用于沉積蝕刻副產(chǎn)物(例如，聚合物)的表面。當(dāng)移動均勻環(huán)時，沉積物可能剝落到基板上，導(dǎo)致微粒污染。然而，以不明顯的方式，使用耐等離子體侵蝕的材料來設(shè)計本發(fā)明以減少污染。這種材料可包括三氧化二釔(Y2O3)、氧化鋯(ZrO2)，碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈰(CeO2)、以及石英。
當(dāng)露給等離子體化學(xué)物時只產(chǎn)生揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的可選材料(例如，Teflon、Vespel和其他純塑料)也可用于制造可移動均勻環(huán)。另外，在處理過每個晶片之后使用無晶自動清潔工藝對室進(jìn)行清潔，使可剝落沉積物的積累最小化。
應(yīng)該注意，文中術(shù)語“蝕刻特征”包括諸如溝槽、接觸、過孔等的特征。當(dāng)基板設(shè)置在等離子體處理室內(nèi)的卡盤上時發(fā)生蝕刻。
在一個實施例中，可原位移動的均勻環(huán)與基板基本相等(使得均勻環(huán)底部大約與基板高度相同)，或者在基板之下(使得均勻環(huán)的頂部等于或低于基板頂部)。
在另一實施例中，均勻環(huán)可在從等于基板到低于基板的位置的范圍內(nèi)原位移動。
在另一實施例中，均勻環(huán)可在從基板上方(使得在均勻環(huán)的底部和基板頂部之間存在間隙)到基板底部的位置范圍內(nèi)原位移動。
在另一實施例中，優(yōu)選地，可移動均勻環(huán)由充分耐室中存在的等離子體蝕刻(例如，對反應(yīng)物呈惰性)的材料形成?？梢苿泳鶆颦h(huán)應(yīng)由能夠經(jīng)得住等離子體環(huán)境而不會過度污染基板的材料形成。
在另一實施例中，采用陶瓷材料。在另一實施例中，可使用諸如三氧化二釔(Y2O3)、氧化鋯(ZrO2)，碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈰(CeO2)、或石英的材料。在另一實施例中，可使用包括釔、鋯、鋁、或鈰的材料。此外，均勻環(huán)可由涂覆有上述材料的可選材料形成。
在另一實施例中，可移動均勻環(huán)可由具有諸如Teflon、Vespel等的揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的材料形成。
在另一實施例中，可移動均勻環(huán)被加熱以在整個蝕刻工藝中提供均勻溫度，并且減小堆積在均勻環(huán)表面上的聚合物的量。通常，等離子體工藝沉積與表面溫度有關(guān)。即，溫度越低，必須清除的沉積物就越多。因此，優(yōu)選地，將可移動均勻環(huán)配置為足夠熱，以防止聚合物沉積在均勻環(huán)的側(cè)壁上。
例如，可通過傳導(dǎo)或輻射來加熱可移動均勻環(huán)。這可通過位于均勻環(huán)內(nèi)部或外部的加熱線圈(例如，電的)、加熱燈、流體通道等來實現(xiàn)。在另一實施例中，可自動控制可移動均勻環(huán)的溫度。例如，當(dāng)?shù)入x子體被充電時，室內(nèi)的熱量通常增加，因此，控制器被設(shè)計為降低加熱功率以保持適當(dāng)?shù)臏囟?。相?yīng)地，當(dāng)沒有等離子體時，通過加熱器產(chǎn)生熱量。
圖3A和圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可移動均勻環(huán)的一組簡圖。現(xiàn)在，參照圖3A，可移動均勻環(huán)302位于基板303之下。即，可移動均勻環(huán)302沒有從靜電卡盤314中抬起。均勻環(huán)還包括用于將等離子體物引向卡盤314的開口308。此外，均勻環(huán)可被配置為具有有助于在處理期間控制分配給基板的物體數(shù)量的實際壁厚和/或錐度。
如前所述，等離子體310b中的離子濃度320b和中性物濃度320a確定設(shè)置在基板表面上的材料的蝕刻均勻性。通常，當(dāng)基板邊緣處中性反應(yīng)物的濃度較高時，在基板的中心和邊緣之間會產(chǎn)生不均勻的蝕刻。
現(xiàn)在，參照圖3B，可移動均勻環(huán)302被定位成與基板303基本相等。即，可移動均勻環(huán)302將304從卡盤314抬高了量318。與圖3A所示的不同，通過在卡盤上引入均勻環(huán)并使其圍繞在基板周圍，基本上阻擋了基板邊緣周圍的中性反應(yīng)物與基板邊緣的反應(yīng)?；暹吘壷車闹行苑磻?yīng)物流量的減少將使整個中性物濃度320a越來越均勻，從而使蝕刻速率越來越均勻。
通過選擇性地原位調(diào)整可移動均勻環(huán)的高度，可充分優(yōu)化在單個處理期間可以使用的各類等離子體化學(xué)物中的中性物和離子的濃度。隨后，這種調(diào)整可有助于提高產(chǎn)量以及總生產(chǎn)量。
基板均勻性的改進(jìn)可是實質(zhì)上的。例如，現(xiàn)在參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在由加拿大Fremont的Lam研究公司提供的TCP 2300中原位蝕刻的示例性基板的一組簡化層疊。
在層疊底部，示出了二氧化硅414。在層414上方設(shè)置有包含TiN的層412。在層412上方設(shè)置有包含鋁的層410。在層410上方設(shè)置有也包含TiN的層408。在層408上方設(shè)置有BARC。最后，在層406上方設(shè)置有光刻膠。
通常，每個工藝步驟均包括一組等離子體工藝條件和為被蝕刻的材料組的優(yōu)化等離子體配方。在步驟1中，通過基于氟的蝕刻工藝(例如，10mT壓力、1000瓦特感應(yīng)功率、200W偏壓功率、100sccm的CF4流、40攝氏度的基板溫度)使用RIE蝕刻光刻膠404和BARC 406。由于離子通常輔助化學(xué)過程，所以可移動均勻環(huán)需要被定位成與基板基本相等。
在步驟2中，通過RIE使用基于氯的蝕刻工藝(例如，10mT壓力、1000瓦特感應(yīng)功率、200W偏壓功率、100SCCM的Cl2、100SCCM的BCl3、可能添加有流量小于30SCCM的CH4、N2、和/或CHF3，以及40攝氏度的基板溫度)蝕刻TiN 408。與步驟1相同，由于離子通常輔助化學(xué)過程，所以可移動均勻環(huán)需要被定位成與基板基本相等。
在步驟3中，使用化學(xué)過程利用基于氯的蝕刻工藝(例如，10mT壓力、600W感應(yīng)功率、200W偏壓功率、100SCCM的Cl2、100SCCM的BCl3、添加有流量小于30SCCM的CH4、N2、和/或CHF3，以及40攝氏度的基板溫度)蝕刻Al 410。然而，與前述步驟不同，定位可移動均勻環(huán)，使得均勻環(huán)的底部與基板高度大約相同。如前所述，可移動均勻環(huán)基本阻擋了中性物與基板邊緣的反應(yīng)，產(chǎn)生了更均勻的蝕刻。通過適當(dāng)設(shè)置可移動均勻環(huán)，可實現(xiàn)約8％到約15％的最大減最小的非均勻性。而在不存在可移動均勻環(huán)的情況下，最大減最小的非均勻性為大約2％到大約5％。
在與步驟2相似的步驟4中，使用RIE利用基于氯的蝕刻劑蝕刻TiN 408。
最后，在步驟5中，使用RIE或化學(xué)過程(例如，10mT壓力、800W感應(yīng)功率、200W偏壓功率、100SCCM的Cl2、100SCCM的BCl3、以及40攝氏度的基板溫度)蝕刻二氧化硅414，而無需可移動均勻環(huán)。
盡管根據(jù)幾個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的變化、改變、和等同替換。例如，盡管結(jié)合Lam Research的等離子體處理系統(tǒng)(例如，ExelanTM、ExelanTMHP、ExelanTMHPT、2300TM、VersysTMStar等)描述了本發(fā)明，但是也可使用其它等離子體處理系統(tǒng)。本發(fā)明還可以使用各種直徑(例如，200mm、300mm、液晶顯示器等)的基板。還應(yīng)該注意，存在多種實施本發(fā)明方法的可選方式。
優(yōu)點包括用于優(yōu)化等離子體處理系統(tǒng)中可調(diào)整性的方法和裝置。其他優(yōu)點包括充分改善了等離子體室中一組蝕刻工藝的蝕刻均勻性，使制造成品率問題最小化，以及優(yōu)化了等離子體處理的產(chǎn)量。
盡管已經(jīng)公開了示例性實施例和最佳模式，但可對所公開的實施例做出的更改和改變，仍然保持在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的主題和精神的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在等離子體系統(tǒng)中調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法，包括在所述等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體；在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上的一組層；在所述基板周圍定位可移動均勻環(huán)，其中，所述均勻環(huán)的底面與所述基板頂面的高度大約相同；在所述等離子體處理系統(tǒng)的所述等離子體反應(yīng)器中撞擊主要包括中性物的第二等離子體；在第二蝕刻步驟中蝕刻所述基板上的所述層組；其中，所述第一步驟中的所述蝕刻和所述第二步驟中的所述蝕刻基本一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在撞擊所述第一等離子體的所述步驟之前進(jìn)行清潔所述等離子體反應(yīng)器的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，清潔所述等離子體反應(yīng)器的所述步驟包括無晶自動清潔工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)包括耐等離子體攻擊的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括石英。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括Y2O3。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括釔。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括CeO2。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括鈰。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括AlO3。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括ZrO2。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括鋯。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)包括當(dāng)暴露給所述第一等離子體和所述第二等離子體時生成一組揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括Teflon。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括Vespel。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述材料包括基本上是純的塑料。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述材料包括陶瓷。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)被加熱。
20.一種在包括等離子體反應(yīng)器的等離子體處理系統(tǒng)中調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法，包括在基板周圍定位可移動均勻環(huán)，其中，所述均勻環(huán)的頂面處于所述等離子體反應(yīng)器底面之上的第一高度；在所述等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體；在第一蝕刻步驟中蝕刻所述基板上的一組層，其中，實現(xiàn)了所述基板上第一數(shù)量的蝕刻均勻性；在所述基板周圍重新定位所述可移動均勻環(huán)，其中，所述均勻環(huán)的所述頂面處于所述等離子體反應(yīng)器的所述底面之上的第二高度；撞擊主要包括中性物的第二等離子體；在第二蝕刻步驟中蝕刻所述基板上的所述層組，其中，實現(xiàn)了所述基板上第二數(shù)量的蝕刻均勻性；其中，所述第一數(shù)量的蝕刻均勻性和所述第二數(shù)量的蝕刻均勻性基本一致。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在撞擊所述第一等離子體的所述步驟之前進(jìn)行清潔所述等離子體反應(yīng)器的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，清潔所述等離子體反應(yīng)器的所述步驟包括無晶自動清潔工藝。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)包括耐等離子體攻擊的材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括石英。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括Y2O3。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括釔。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括CeO2。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括鈰。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括AlO3。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括鋁。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括ZrO2。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括鋯。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)包括當(dāng)暴露給所述第一等離子體和所述第二等離子體時生成一組揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述材料包括Teflon。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述材料包括Vespel。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述材料包括基本上是純的塑料。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述材料包括陶瓷。
38.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述可移動均勻環(huán)被加熱。
39.一種用于在等離子體處理系統(tǒng)中用于調(diào)整一組等離子體處理步驟的裝置，包括用于在所述等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體的裝置；用于在第一蝕刻步驟中蝕刻基板上一組層的裝置；用于在所述基板周圍定位可移動均勻環(huán)的裝置，其中，所述均勻環(huán)的底面與所述基板頂面的高度大約相同；用于在所述等離子體反應(yīng)器中撞擊主要包括中性物的第二等離子體的裝置；用于在第二蝕刻步驟中蝕刻所述基板上所述層組的裝置；其中，所述第一步驟中的所述蝕刻和所述第二步驟中的所述蝕刻基本一致。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，在撞擊所述第一等離子體的所述步驟之前進(jìn)行清潔所述等離子體反應(yīng)器的步驟。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其中，清潔所述等離子體反應(yīng)器的所述步驟包括無晶自動清潔工藝。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)包括耐等離子體攻擊的材料。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括石英。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括Y2O3。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括釔。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括CeO2。
47.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括鈰。
48.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括AlO3。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括鋁。
50.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括ZrO2。
51.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括鋯。
52.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)包括當(dāng)暴露給所述第一等離子體和所述第二等離子體時生成一組揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的材料。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，所述材料包括Teflon。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，所述材料包括Vespel。
55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中，所述材料包括基本上是純的塑料。
56.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中，所述材料包括陶瓷。
57.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)被加熱。
58.一種用于在包括等離子體反應(yīng)器的等離子體處理系統(tǒng)中調(diào)整一組等離子體處理步驟的裝置，包括用于在基板周圍定位可移動均勻環(huán)的裝置，其中，所述均勻環(huán)的頂面處于所述等離子體反應(yīng)器底面之上的第一高度；用于在所述等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物和離子的第一等離子體的裝置；用于在第一蝕刻步驟中蝕刻所述基板上的一組層的裝置，其中，實現(xiàn)了所述基板上第一數(shù)量的蝕刻均勻性；用于在所述基板周圍重新定位所述可移動均勻環(huán)的裝置，其中，所述均勻環(huán)的所述頂面處于所述等離子體反應(yīng)器的所述底面之上的第二高度；用于撞擊主要包括中性物的第二等離子體的裝置；用于在第二蝕刻步驟中蝕刻所述基板上的所述層組的裝置，其中，實現(xiàn)了所述基板上第二數(shù)量的蝕刻均勻性；其中，所述第一數(shù)量的蝕刻均勻性和所述第二數(shù)量的蝕刻均勻性基本一致。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，在撞擊所述第一等離子體的所述步驟之前進(jìn)行清潔所述等離子體反應(yīng)器的步驟。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的裝置，其中，清潔所述等離子體反應(yīng)器的所述步驟包括無晶自動清潔工藝。
61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)包括耐等離子體攻擊的材料。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括石英。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括Y2O3。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括釔。
65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括CeO2。
66.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括鈰。
67.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括AlO3。
68.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括鋁。
69.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括ZrO2。
70.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其中，所述材料包括鋯。
71.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)包括當(dāng)暴露給所述第一等離子體和所述第二等離子體時生成一組揮發(fā)性蝕刻產(chǎn)物的材料。
72.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其中，所述材料包括Teflon。
73.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其中，所述材料包括Vespel。
74.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其中，所述材料包括基本上是純的塑料。
75.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其中，所述材料包括陶瓷。
76.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中，所述可移動均勻環(huán)被加熱。
全文摘要
公開了一種在等離子體處理系統(tǒng)中調(diào)整一組等離子體處理步驟的方法。該方法包括在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊包括中性物(320a)和離子(320b)的第一等離子體。該方法還包括在第一蝕刻步驟中蝕刻基板(303)上的一組層；在基板周圍定位可移動均勻環(huán)(302)，該均勻環(huán)包括用于將等離子體物引向卡盤(314)的開口(308)，其中，均勻環(huán)的底面與基板頂面具有的高度大約相同；以及在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中撞擊主要包括中性物的第二等離子體。該方法還包括在第二蝕刻步驟中蝕刻基板上的層組；以及其中，第一步驟中的蝕刻和第二步驟中的蝕刻基本一致。
文檔編號H01L21/00GK101076456SQ200580032405
公開日2007年11月21日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者瓦希德·瓦赫迪, 約翰·E·多爾蒂, 哈米特·辛格, 安東尼·陳 申請人:朗姆研究公司