專利名稱：利用等離子體約束裝置的等離子體蝕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體蝕刻裝置，更具體地說，涉及將等離子體基本上約束在與待蝕刻的工件(例如，半導(dǎo)體晶片)寬度相當(dāng)?shù)膶挾葏^(qū)域內(nèi)的等離子體蝕刻裝置。
等離子體蝕刻已成為集成電路制造上人們樂于用來在不同的層上蝕刻圖案用的技術(shù)。這種蝕刻用的設(shè)備一般包括一個蝕刻室，內(nèi)裝一對基本上是平面的電極，它們相隔一段距離，彼此平行，其間圍出一個互作用空間。在該電極中的第一個，放著準(zhǔn)備加工的半導(dǎo)體晶片。為了進行這樣的處理，將適當(dāng)?shù)臍鈶B(tài)介質(zhì)引入蝕刻室，然后在這對電極之間，加上一個或多個適當(dāng)?shù)纳漕l高壓，以產(chǎn)生放電，形成等離子體，對晶片適當(dāng)?shù)乇┞兜膮^(qū)域進行蝕刻。
不論對于效率還是均勻性來說，基本上將等離子體約束在該兩電極之間的互作用空間之內(nèi)，變得越來越重要了。為此目的，已經(jīng)有人提出，在一個或兩個電極的圓周加入絕緣材料做的環(huán)形元件，把放電約束在互作用空間內(nèi)(例如，見1995年五月公布的美國專利No.5,413,675)。作為另一方案，有人提出，加入一個圓柱形的經(jīng)過陽極化處理的鋁屏蔽殼，包圍該兩電極之間的互作用空間，該屏蔽殼鉆有孔，讓用過的氣體從被包圍的互作用空間排出。這個導(dǎo)電的屏蔽殼在電氣上一般連接到兩個電極中接地電位的電極上。該屏蔽殼用來有效地把地電位帶到靠近另一電極的地方。這往往可以把放電約束在兩電極之間的互作用空間之內(nèi)，因為，放電的任何帶電粒子，接觸屏蔽殼時都會迅速地變成地電位。
在處理工件時控制氣體在兩電極之間的互作用空間內(nèi)的停留時間是很重要的。從歷史上看，氣體流動迅速，停留時間短時，往往出現(xiàn)在約束件(元件)所包圍的空間以外放電的情況。這降低了操作的可控制性，并導(dǎo)致蝕刻室壁上有害地形成不同的沉積物。
對于現(xiàn)代的設(shè)備幾何形狀及尺寸來說，等離子體蝕刻裝置的放電最好維持在互作用空間以內(nèi)，而用過的氣體又能較快地離開裝置，以增強對諸如輪廓控制和蝕刻選擇性等蝕刻參數(shù)的控制。這縮短了處理時間，進而降低在該半導(dǎo)體晶片上制造的集成電路的總成本。另外，它還限制了蝕刻室壁上有害沉淀物的形成。
我們發(fā)現(xiàn)，造成互作用空間以外出現(xiàn)有害放電的一個重要因素是，在互作用空間之外存在足夠多的由帶有電荷的已離子化的氣體顆粒組成的氣體，如果采取措施，當(dāng)用過的氣體離開互作用空間時，將其中的電荷中和，則在互作用空間以外放電的趨勢將大大減小。
為此目的，本發(fā)明涉及用約束部件包圍互作用空間，約束部件限定了許多穿過約束部件而從內(nèi)表面延伸到外表面的通道，通道的尺寸設(shè)計得能使在等離子體中產(chǎn)生的帶電粒子穿過通道時被中和，從而將等離子體的放電約束在該兩電極之間的互作用空間以內(nèi)。在極端的情況下，約束部件可以由單一的共軸介質(zhì)圓環(huán)組成，形成兩個各別的平行的狹縫，一個在其上，一個在其下。在比較一般的情況下，約束部件包括一疊至少三個介質(zhì)圓環(huán)，介質(zhì)圓環(huán)彼此以這樣的方式隔開，使得形成一個圓柱體，除了在其上、下各有一個狹縫以外，至少還有一對圓周狹縫(通道、開孔)。在一個典型的實施例中，采用六個圓環(huán)，除了上、下各一條狹縫外，它們之間還形成各自獨立的平行的圓周狹縫。另外，形成的狹縫尺寸適當(dāng)配合，使來自等離子體的帶電粒子在離開時，必須移動的距離遠遠長于該粒子的平均自由程，使得大部分存在的粒子至少要與狹縫壁碰撞一次。與狹縫壁的這些碰撞將粒子上的電荷中和，使得離開的粒子都是中性的。從而基本上消除互作用空間以外的放電現(xiàn)象。
除了約束等離子體以外，由該疊圓環(huán)形成的圓柱形約束部件還用來把等離子體蝕刻過程中往往都要發(fā)生的聚合物結(jié)皮現(xiàn)象約束在約束圓環(huán)本身，而不發(fā)生在蝕刻室的壁部。因為約束部件被鍍敷，所以將屏蔽設(shè)計得易于拆卸、易于清洗和易于替換是很重要的。使用圓環(huán)作為約束部件，滿足了這些要求。
另外，一般都把外殼或室壁用作任何一個產(chǎn)生等離子體用的射頻電源的回路或地，加入約束部件還可以減輕外殼或室壁的這種作用。結(jié)果，這種設(shè)計使得該裝置特別適用于多頻操作。采用這種操作方法時，頻率較低的第一電壓加在支持工件(例如，半導(dǎo)體晶片)的第一電極上，而頻率較高的第二電壓加在第二電極上。低頻電壓源最好具有回到地的低通通道，而高頻電壓源最好具有回到地的高通通道。這樣做的結(jié)果是，這兩個電源在電氣上被有效地彼此隔離了。本發(fā)明的最佳實施例同時采用約束裝置和雙頻操作，雖然這兩個特點中的每一個都可以單獨使用。
更具體地說，我們相信，精心選擇這兩個頻率，加在支持工件的電極上的電壓頻率約為2兆赫，低于離子過渡頻率，而加在另一個電極上的頻率約為27.12兆赫，高于第一頻率(2兆赫)的十倍以上，這構(gòu)成了我們的發(fā)明的一個單獨的特點。
從一方面看，本發(fā)明的目的是提供一種等離子體處理裝置，它將其中形成的等離子體約束在它的兩個平行電極之間的互作用空間以內(nèi)。所述等離子體處理裝置包括將對處理工件有用的氣態(tài)介質(zhì)包容起來的裝置、兩個電極和一個約束裝置。這一對平行的電極在它們之間確定了互作用空間，當(dāng)提供使兩電極之間形成放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生能夠處理支持在一個電極上的工件的等離子體。約束裝置確定了多個單獨的平行的通道，讓氣流從內(nèi)表面穿過約束裝置到外表面。
在與流過通道的氣流方向垂直的方向上，這些平行的通道是隔開的。約束裝置放置在該兩電極之間，而通道的尺寸設(shè)計得使在等離子體中產(chǎn)生的帶電粒子穿過通道時被中和，從而將放電約束在互作用空間以內(nèi)。
從另一方面看，本發(fā)明的目的是提供一種采用了等離子體約束裝置的等離子體蝕刻裝置。等離子體蝕刻裝置包括將蝕刻用的氣體態(tài)質(zhì)包容起來的裝置、兩個電極和一疊至少三個隔開的圓環(huán)。這一對平行的電極在它們之間確定了互作用空間，當(dāng)提供使兩電極之間形成放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生能夠蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體。該疊圓環(huán)是彼此隔開的，從而在它們之間形成狹縫，放置在包圍互作用空間的位置上。所述圓環(huán)控制用過的氣體的排出，使得帶電粒子離開互作用空間時被中和，從而將放電基本上約束在互作用空間內(nèi)。
從再一方面看，本發(fā)明的目的是提供一種采用兩種不同頻率的電壓的等離子體蝕刻裝置。等離子體蝕刻裝置包括將蝕刻用的氣態(tài)介質(zhì)包容起來的裝置、兩個平行的電極、其頻率低于離子過渡頻率的第一射頻電壓源和其頻率至少超過第一頻率10倍的第二射頻電壓源。這一對平行的電極在它們之間確定了互作用空間，當(dāng)提供使兩電極之間形成放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化從而形成以離子過渡頻率為特征的離子的射頻能量時，便產(chǎn)生能夠蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體。該第一電源通過阻抗匹配電路連接到第一電極，并通過低通濾波器返回到地。該第二射頻電壓源通過阻抗匹配電路連接到第二電極，并通過高通濾波器返回到地。
從再一方面看，本發(fā)明的目的是提供一種既包括等離子體約束裝置，又采取雙頻操作的等離子體蝕刻裝置。等離子體蝕刻裝置包括將蝕刻用的氣態(tài)介質(zhì)包容起來的裝置、一對平行的電極、一疊至少三個間隔開的圓環(huán)、其頻率約為1.5至2.5兆赫的第一射頻電壓源和其頻率在約25至30兆赫范圍內(nèi)的第二射頻電壓源。這一對平行的電極在它們之間確定了互作用空間，其中，當(dāng)提供使兩電極之間形成放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生能夠蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體。該疊圓環(huán)是彼此隔開的，從而在它們之間形成狹縫，放置在包圍互作用空間的位置上。所述圓環(huán)控制用過的氣體的排出，使得帶電粒子離開互作用空間時被中和，從而將放電基本上約束在互作用空間內(nèi)。該第一電源的功率比第二電源的低，前者通過阻抗匹配電路連接到第一電極，并通過低通濾波器返回到地。該第二射頻電壓源通過阻抗匹配電路連接到第二電極，并通過高通濾波器返回到地。
從再一方面看，本發(fā)明的目的是提供一種約束裝置，用來把放電約束在等離子體處理裝置的含有對處理有用的氣態(tài)介質(zhì)的互作用空間內(nèi)。該約束裝置包括一個正圓柱體，該圓柱體的各部分限定了多個分開的平行的從內(nèi)表面通向外表面的通道，這些通道在與流過通道的氣流方向垂直的方向上彼此隔開。該約束裝置可用來放在等離子體處理裝置的彼此隔開的電極之間，并當(dāng)射頻在氣體介質(zhì)中誘生的放電造成的帶電粒子穿過該約束裝置的通道時，用來將其中和。
從下面參照附圖進行的更詳細的描述，會對本發(fā)明有更好的理解。


圖1是表示本發(fā)明的最佳實施例的等離子體蝕刻裝置基本元件的簡圖。
圖2是圖1圓環(huán)裝置的三維視圖。
這些圖不必加刻度。
現(xiàn)參照圖1，其中顯示了本發(fā)明的最佳實施例的等離子體蝕刻裝置10。等離子體蝕刻裝置亦稱等離子體處理裝置，可以用于諸如化學(xué)汽相淀積(CVD)等其他等離子體輔助處理。等離子體蝕刻裝置10包括通常大部分用金屬或石英制成的外殼11，它限定了其中發(fā)生等離子體蝕刻過程的蝕刻室12。外殼11有頂部11a，它很容易從外殼11的其他部分移開。外殼一般包括至少一個導(dǎo)電部分，出于安全的原因它一般都保持地電位。蝕刻室12內(nèi)有一對基本上是平面的圓形的電極13和14。電極13支持著一個準(zhǔn)備蝕刻的工件16。工件16一般是半導(dǎo)體晶片16，其上表面33一般覆蓋著一個或多個層，其中有準(zhǔn)備蝕刻的各種通路或圖案。兩個電極13和14最好具有大致相同的直徑，并在它們之間確定了互作用空間17。操作時，由一種或多種氣體組成的氣態(tài)介質(zhì)通過入口(未示出)流入蝕刻室12，以填充互作用空間17，用過的氣體通過出口(未示出)從互作用空間排出。由于用作蝕刻劑的氣態(tài)介質(zhì)的引入和排出的特定方法，對于理解本發(fā)明沒有特別關(guān)系，所以這種氣態(tài)介質(zhì)的入口和出口均未示出，以免使圖形不必要地復(fù)雜化。在該兩電極之間建立的射頻電壓包括兩個不同的頻率成分，以便使互作用空間17內(nèi)的氣體離子化，并形成等離子體，按要求對工件16的暴露表面33進行蝕刻。
頻率比第二電壓源24低的第一電壓源23，借助通常形式的阻抗匹配電路(MC)26，經(jīng)由外殼11底部和絕緣層40的開孔以及阻抗匹配電路(MC)26將其電壓加在下面的電極13上。它通過低通濾波器(LP)29，再通過上面的電極14返回到地。絕緣層40一般都與電極隔開一個小的距離，以便允許電極13在裝置10運行時膨脹。第二電源24通過外殼11a部分和絕緣層38的開孔42以及阻抗匹配電路(MC)28將其電壓加在上面的電極14上。它通過高通濾波器(HP)27電極13經(jīng)由下面的返回到地。有設(shè)施將處理氣體注入互作用空間17，一般是通過上面的電極14。絕緣層38一般都與電極14隔開一個小的距離，以便允許電極14在裝置10運行時膨脹。熟識本行的人都知道，采用這樣的多頻設(shè)計，電源23加在電極13上的頻率用來給電極13設(shè)置自偏置，后者將撞擊工件16的離子能量控制至一個選定的最佳值上。電源24加在電極14上的頻率一般控制等離子體的密度，并控制撞擊工件16的離子數(shù)量。但是，應(yīng)該看到，頻率較高的電源24對諸如離子層厚度的等離子體的參數(shù)有重大影響，從而后者又會影響加在較低電極13上的偏壓。我們將電源23的頻率選為低于放電造成的離子的約為3.5兆赫的離子過渡頻率。通過把頻率選在約1.5至2.5兆赫的范圍內(nèi)，例如2兆赫，即遠低于離子過渡頻率，電源23就能提升離子沖擊工件16的能量，即在電源23造成的自偏壓所提供的能量的基礎(chǔ)上進一步提升。
另外，我們把電源24的頻率選為27.12兆赫，亦即比較常用的頻率13.56兆赫的兩倍，從而更好地激發(fā)具有深穿透性的等離子體。約束裝置最好由垂直的一疊至少三個圓環(huán)組成，它們彼此用墊圈隔開，形成多個穿過約束裝置的通道，每個通道的高度由相鄰圓環(huán)的上表面和下表面之間的空間確定，而長度則由確定約束裝置的內(nèi)表面和外表面的圓環(huán)的內(nèi)沿和外沿之間的距離確定。另外，由于兩頻率之比(2和27.12兆赫)超過10，所以它們的差別足夠大，以致用簡單的濾波器就能將它們隔開。在本發(fā)明的最佳實施例中，低通濾波器29就是一個電感，而高通濾波器27就是一個電容，這是很有利的。
用于蝕刻的各種不同的氣體或氣體混合物是已知的，正如本專業(yè)的技術(shù)人員所熟悉的，一般進行選擇是為了在蝕刻工件16上各層的不同材料時，提供所需要的選擇性和/或各向異性。
按照本發(fā)明圖示的實施例，在設(shè)備10運轉(zhuǎn)時，兩電極13和14之間產(chǎn)生的等離子體放電，通過提供圓環(huán)裝置(亦稱約束裝置、約束屏蔽、一疊圓環(huán)或約束環(huán))30，被約束在該電極之間的互作用空間17以內(nèi)。圓環(huán)裝置的截面圖如圖1所示的，而三維視圖示于圖2。
用作有狹縫的約束屏蔽器的圓環(huán)裝置30包括一疊圓環(huán)32，每個介質(zhì)圓環(huán)最好都是由優(yōu)質(zhì)熔融硅石或石英制成。該疊圓環(huán)形成正圓柱體。在本最佳實施例中，如圖1及2所示，6個圓環(huán)疊在一起。裝配時，6個圓環(huán)32用墊片34隔開，墊片可以是石英。墊片34可以是墊圈或圓環(huán)32的隆起區(qū)域。螺絲36刻有螺紋，穿過圓環(huán)32和墊圈34，形成一個剛性結(jié)構(gòu)。在本最佳實施例中，螺絲36是用尼龍制成的。在圖1所示的裝置中，約束裝置最好用螺紋擰入包圍電極13和14的上板37內(nèi)，支持在蝕刻室12內(nèi)。
相鄰圓環(huán)32之間的空間形成了圖1及2所示在正圓柱體內(nèi)在垂直方向彼此隔開的單獨的平行圓周狹縫(通道)31，互作用空間17內(nèi)用過的氣體通過這些狹縫從蝕刻室12流出。
狹縫31基本上伸展到圓環(huán)裝置30的整個圓周，只被墊片34斷開。
每個狹縫31都有一個最小的寬高比5∶1，其中的寬高比定義成狹縫31半徑方向的寬度與狹縫31垂直方向的高度之比。狹縫的徑向?qū)挾仁菧?zhǔn)備通過狹縫31離開互作用空間17的帶電粒子(一般為離子)平均自由程的許多倍，一般至少兩倍，最好至少是其10倍。在最佳實施例中，徑向?qū)挾燃s為粒子平均自由程的40倍。粒子的平均自由程是氣體介質(zhì)壓力的函數(shù)。自由程對于壓力的依賴關(guān)系使得大部分，最好是基本上全體這樣的粒子至少與限定狹縫31的圓環(huán)32壁碰撞一次，這種碰撞用來中和粒子的電荷。結(jié)果，從約束環(huán)排出的氣體不會使等離子體的放電延伸到被約束的互作用空間17以外。另外，圓環(huán)裝置30還起攔截互作用空間內(nèi)產(chǎn)生的任何其他外來顆粒(例如，工件16表面33上的光刻膠掩蔽層(未示出)的碎片)。流速高時，碰撞次數(shù)不足以保證這樣的顆粒在穿過圓環(huán)裝置之前會撞到圓環(huán)32的壁。通過具有多個狹縫31，可以使穿過整個圓環(huán)裝置30的氣流速度降低，使得這樣的粒子不大可能不碰撞圓環(huán)32的壁部就穿過狹縫31。
在當(dāng)前的技術(shù)水平下，待處理的典型的半導(dǎo)體晶片的直徑為8英寸。為了處理這樣的晶片，電極13和14每個的直徑在7和9英寸之間，而且彼此相隔1與1.75英寸之間。在最佳實施例中，為了處理8英寸直徑的晶片16，每個圓環(huán)32內(nèi)徑約8.8英寸，略大于晶片的直徑，而外徑約為10.3英寸。有6個圓環(huán)，每個約90密耳厚，每個狹縫高約50密耳。有一個狹縫31處在圓環(huán)裝置30的頂圓環(huán)32與上板37之間。對應(yīng)的另一個狹縫31存在于底圓環(huán)32與絕緣層40的頂部表面之間。相應(yīng)地，裝置10內(nèi)實際上有7條狹縫31。每個圓環(huán)的上和下表面基本上是平面，便彼此堆疊，每個圓環(huán)都具有矩形的截面。每個圓環(huán)32的的頂面和底面的內(nèi)沿和外沿都略磨成圓形。墊片34類似地具有平的上、下表面，橫向尺寸大得足以為圓環(huán)32提供所需要的力學(xué)支持，但又小得不會嚴重阻礙離開狹縫31的氣流。在一個例子中，氣態(tài)介質(zhì)在蝕刻室的50毫乇的壓力下，以400標(biāo)準(zhǔn)立方厘/分(SCCM)的流速流動。離開狹縫的氣體顆粒算出的平均自由程為40密耳。
在圖示的實施例中，外殼11的活動頂部11a、電極14、上板37和圓環(huán)裝置30可以容易地從裝置10的其它部分取出。一旦取出，圓環(huán)裝置30將螺絲擰出，就很容易拆卸。這便于取出工件16、清潔圓環(huán)32和裝入新工件16。
應(yīng)該明白，特定的實施例只是描述本發(fā)明的一般原理。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，很容易作出不同的修改，這應(yīng)該是很顯然的。如果工件用的是8英寸以外的晶片，裝置10可以采用不同的尺寸。例如，一疊圓環(huán)32可以多一點，或少一點。作為另一方案，不增加圓環(huán)32，僅僅將一疊圓環(huán)32中的頂部和底部的圓環(huán)32從電極13和14隔開，從而造成額外的狹縫31，就能增加狹縫31的數(shù)目。在極限情況下，也可以用一個圓環(huán)，適當(dāng)放置就可以形成兩個適當(dāng)尺寸的狹縫。在某些情況下，或許希望采用單一頻率與圓環(huán)裝置30配合。在這種情況下，電壓信號加在上電極14和下電極13之間，而參照電壓(一般是地)加在蝕刻室12的壁上。在某些情況下，或許希望采用直流電源，給下電極13提供直流電壓。
權(quán)利要求
1.等離子體處理裝置，其特征在于包括包容用于處理工件的氣態(tài)介質(zhì)的外殼裝置，一對平行的電極，在它們之間確定了互作用空間，其中，當(dāng)提供在兩電極之間建立放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生可以處理支持在一個電極上的工件的等離子體，約束裝置，它確定了多個分開的平行的通道，允許氣態(tài)介質(zhì)穿過約束裝置從內(nèi)表面流到外表面，所述平行通道在與所述通道內(nèi)氣體流動方向垂直的方向上彼此隔開，所述約束裝置放在所述兩電極之間，所述通道的尺寸確定得使在等離子體中產(chǎn)生的帶電粒子在通過所述通道時被中和，從而將放電基本上約束在所述互作用空間以內(nèi)。
2.權(quán)利要求1所提出的等離子體處理裝置，其特征在于，約束裝置包括介質(zhì)材料。
3.權(quán)利要求1所提出的等離子體處理裝置，其特征在于，約束裝置包括正圓柱體。
4.權(quán)利要求3所提出的等離子體處理裝置，其特征在于，穿過約束裝置的分開的平行的通道是徑向通道。
5.權(quán)利要求4所提出的等離子體處理裝置，其特征在于，所述約束裝置包括至少一個具有上表面和下表面的約束圓環(huán)，所述至少一個的約束圓環(huán)是這樣設(shè)置的，使得它確定多個分布在圓周上的分開的通道，每個通道在設(shè)置于圓環(huán)的上表面和下表面之間并且基本上平行于上表面和下表面的分開的平面內(nèi)，沿徑向從所述約束裝置的所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。
6.權(quán)利要求5所提出的等離子體處理裝置，其特征在于所述約束裝置包括至少三個圓環(huán)。
7.等離子體蝕刻裝置，其特征在于包括包容用于蝕刻工件的氣態(tài)介質(zhì)的外殼裝置，一對平行的電極，在它們之間確定了互作用空間，其中，當(dāng)提供在兩電極之間建立放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生可以蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體，一疊至少三個圓環(huán)，它們彼此隔開，在它們之間形成狹縫，并放置得能夠包圍所述互作用空間，以便控制用過的氣體的排出并且當(dāng)帶電粒子退出互作用空間時將它們中和，從而將放電基本上約束在互作用空間以內(nèi)。
8.權(quán)利要求7所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，每條狹縫的尺寸是這樣確定的，使得設(shè)備運行時，退出的帶電粒子在狹縫中必須走過的距離遠遠大于它的平均自由程。
9.權(quán)利要求8所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，所述圓環(huán)具有介質(zhì)材料。
10.權(quán)利要求9所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，所述介質(zhì)材料是石英。
11.權(quán)利要求7所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，它還包括第一和第二射頻電壓源，所述第一電源具有比第二電源低的頻率，它通過阻抗匹配電路與支持工件的電極耦合，并通過低通濾波器回到地；第二電源通過阻抗匹配電路與第二電極耦合，并通過高通濾波器回到地。
12.權(quán)利要求11所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中的第一射頻電源的頻率比在氣態(tài)介質(zhì)中產(chǎn)生的離子所特有的離子過渡頻率低。
13.權(quán)利要求11所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中第一和第二電源頻率之比大于10比1。
14.權(quán)利要求11所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中第一電源的頻率在約1.5和2.5兆赫的范圍內(nèi)，而第二電源頻率在約25和30兆赫的范圍內(nèi)。
15.權(quán)利要求14所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中第一電源的頻率約為2兆赫，而第二電源頻率約27.12兆赫。
16.權(quán)利要求15所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中所述圓環(huán)具有介質(zhì)材料。
17.權(quán)利要求16所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中所述介質(zhì)材料是石英。
18.等離子體蝕刻裝置，其特征在于它包括包容用于蝕刻工件的氣態(tài)介質(zhì)的外殼裝置，一對平行的電極，在它們之間確定了互作用空間，其中，當(dāng)提供在兩電極之間建立放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量，形成以離子過渡頻率為特征的離子時，便產(chǎn)生可以蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體，其頻率低于所述離子過渡頻率的第一射頻電壓源，其頻率至少大于第一射頻電壓源頻率10倍的第二射頻電壓源，所述第一射頻電壓源通過阻抗匹配電路與第一電極耦合，并通過低通濾波器回到地，所述第二射頻電壓源通過阻抗匹配電路與第二電極耦合，并通過高通濾波器回到地。
19.權(quán)利要求18所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中第一和第二射頻電壓源的頻率分別約為2.0和27.12兆赫。
20.等離子體蝕刻裝置，其特征在于它包括包容用于蝕刻工件的氣態(tài)介質(zhì)的外殼裝置，一對平行的電極，在它們之間確定了互作用空間，其中，當(dāng)提供在兩電極之間建立放電并且使氣態(tài)介質(zhì)離子化的射頻能量時，便產(chǎn)生可以蝕刻支持在一個電極上的工件的等離子體，一疊至少三個圓環(huán)，它們彼此隔開，在它們之間形成狹縫，并放置得能夠包圍所述互作用空間，以便控制用過的氣體的排出以及當(dāng)帶電粒子退出互作用空間時將它們中和，從而將放電基本上約束在互作用空間之內(nèi)。頻率在約1.5和2.5兆赫范圍內(nèi)的第一射頻電壓源，頻率在約25和30兆赫的范圍內(nèi)的第二射頻電壓源，所述第一電源通過阻抗匹配電路與第一電極耦合，并通過低通濾波器回到地，所述第二電源通過阻抗匹配電路與第二電極耦合，并通過高通濾波器回到地。
21.權(quán)利要求20所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中每條狹縫的尺寸是這樣確定的，使得所述設(shè)備運行時，退出的帶電粒子在狹縫中必須走過的距離遠遠大于它的平均自由程。
22.權(quán)利要求21所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中第一和第二射頻電壓源的頻率分別約為2.0和27.12兆赫。
23.權(quán)利要求22所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中所述圓環(huán)具有介質(zhì)材料。
24.權(quán)利要求23所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中所述介質(zhì)材料是石英。
25.權(quán)利要求20所提出的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，其中的一疊圓環(huán)包括6個圓環(huán)，并且確定了它們之間的5條狹縫以及上面一條狹縫和下面一條狹縫。
26.一種把放電基本上約束在裝有用于處理過程的氣態(tài)介質(zhì)的等離子體處理裝置的互作用空間內(nèi)的約束裝置，其特征在于所述約束裝置包括正圓柱體，它的各部分確定了多個從其內(nèi)表面通到其外表面的分開的平行的通道，所述通道在與穿過其中的氣流方向垂直的方向上是彼此隔開的。所述約束裝置放在等離子體處理裝置中彼此隔開的兩電極之間，并且當(dāng)由射頻在氣態(tài)介質(zhì)引起的放電所產(chǎn)生的帶電粒子穿過所述通道時用來將所述帶電粒子中和。
27.權(quán)利要求26所提出的約束裝置，其特征在于，其中的圓柱體包括材料。
28.權(quán)利要求26所提出的約束裝置，其特征在于，其中穿過約束裝置的通道包括徑向伸展的通道。
29.權(quán)利要求28所提出的約束裝置，其特征在于，所述約束裝置包括至少一個具有上表面和下表面的約束圓環(huán)，所述至少一個的約束圓環(huán)放置得使它確定多個分布在圓周上的狹縫，后者在位于所述上表面和所述下表面之間并基本上與它們平行的平面上沿徑向從所述內(nèi)表面延伸到所述外表面。
30.權(quán)利要求29所提出的約束裝置，其特征在于，其中至少有三個約束圓環(huán)。
全文摘要
等離子體蝕刻裝置包括一疊彼此隔開并在它們之間形成狹縫的石英圓環(huán)，放在包圍所述裝置的兩個電極之間的、所述裝置運行時其中形成等離子體的互作用空間的位置上。狹縫的尺寸選擇得能夠保證從互作用空間離開的用過的氣體離開狹縫時，通過與壁部的碰撞將其中的帶電粒子中和。采用兩個頻率不同的電壓源，以彼此隔離的方式給所述電極施加電壓。
文檔編號H01L21/302GK1148105SQ96107160
公開日1997年4月23日 申請日期1996年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月10日
發(fā)明者E·H·倫茨, R·D·迪布爾 申請人:蘭姆研究有限公司