專利名稱：用于蝕刻的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般而言涉及用于蝕刻的方法和設(shè)備，并且更具體而言涉及用于蝕刻微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ器件之類的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的需求已經(jīng)對(duì)于處理設(shè)備公司造成新挑戰(zhàn)。一個(gè)挑戰(zhàn)是提供適于高效地等離子體蝕刻用于制造MEMS結(jié)構(gòu)的材料的設(shè)備。舉例而言，用于蝕刻的處理設(shè)備必須能夠維持良好的臨界尺寸控制和掩模選擇性，從而成功地以商業(yè)可實(shí)施的規(guī)模來(lái)制造MEMS結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)于用在光學(xué)器件的MEMS結(jié)構(gòu)，處理設(shè)備必須產(chǎn)生足夠平滑的側(cè)壁，而不會(huì)抑制性能目標(biāo)的達(dá)成。硅是通常用于MEMS結(jié)構(gòu)的材料。用于MEMS制造的硅蝕刻通常是在反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)反應(yīng)器中執(zhí)行的。典型的RIE反應(yīng)器大致上具有受限的小等離子體產(chǎn)生區(qū)域以及受限的功率能力。這使其難以在較大的襯底規(guī)格上達(dá)到良好的蝕刻均勻性，并也限制了蝕刻速率。此外，RIE反應(yīng)器大致上在襯底中心處相對(duì)于邊緣處蝕刻得更快速，這會(huì)限制潛在的產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。一些RIE蝕刻反應(yīng)器利用循環(huán)蝕刻處理，該循環(huán)蝕刻處理包括一些程序步驟 (例如蝕刻和沉積，或蝕刻、閃蝕、和沉積)。循環(huán)蝕刻處理可使用時(shí)間多任務(wù)氣體模塊化 (TMGM)系統(tǒng)或波希(Bosch)系統(tǒng)，以按順序提供蝕刻劑和沉積物質(zhì)。沉積物質(zhì)提供在先前經(jīng)蝕刻的表面上提供保護(hù)膜以保護(hù)該表面(一般是溝槽的側(cè)壁)免于進(jìn)一步蝕刻。這兩個(gè)步驟進(jìn)行重復(fù)而形成了越來(lái)越深的溝槽。循環(huán)蝕刻處理的不佳控制會(huì)不利地增加側(cè)壁的粗糙度，這會(huì)造成微電子組件具有缺陷。所以，需要一種經(jīng)改良的用于蝕刻的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)襯底蝕刻方法和設(shè)備。在一實(shí)施例中，提供了一種用于在等離子體蝕刻反應(yīng)器中蝕刻襯底的方法，其包括以下步驟a)在蝕刻反應(yīng)器中將聚合物沉積在襯底上；b)在蝕刻反應(yīng)器中使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物蝕刻襯底；c)在蝕刻反應(yīng)器中使用未混合氧的含氟氣體蝕刻設(shè)置在襯底上的含硅層；以及d)重復(fù)步驟a)、b)及 c)，直至達(dá)到了蝕刻到含硅層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，提供了一種用于在等離子體蝕刻反應(yīng)器中蝕刻襯底的方法，其包括以下步驟a)在蝕刻反應(yīng)器中將聚合物沉積在襯底上；b)在蝕刻反應(yīng)器中使用氣體混合物蝕刻襯底，該氣體混合物包括含氟氣體和氧，該氣體混合物另外包括He或HeA的至少一者；c)在蝕刻反應(yīng)器中使用未混合氧的含氟氣體蝕刻襯底上的含硅層；以及d)重復(fù)步驟 a)、b)及c)，直至達(dá)到了蝕刻到含硅層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物來(lái)蝕刻該襯底的步驟以比使用未混合氧的含氟氣體來(lái)蝕刻襯底上的含硅層的步驟更低的壓力來(lái)執(zhí)行。
在一些實(shí)施例中，使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物來(lái)蝕刻襯底的步驟以比使用未混合氧的含氟氣體來(lái)蝕刻襯底上的含硅層的步驟更高的偏壓功率來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，在沉積步驟與蝕刻步驟之間執(zhí)行凈化步驟。在額外的實(shí)施例中， 凈化包括使He或HeA的至少一者流入蝕刻反應(yīng)器。在一些實(shí)施例中，使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物來(lái)蝕刻襯底的步驟在存在從SF6與A形成的等離子體的情況下執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物來(lái)蝕刻襯底的步驟在存在從He和HeO2的至少一者以及SF6和仏形成的等離子體的情況下執(zhí)行，而使用未混合氧的含氟氣體來(lái)蝕刻襯底上的含硅層的步驟在存在從SF6形成的等離子體的情況下執(zhí)行。


可藉由參考本發(fā)明的實(shí)施例得到對(duì)前文簡(jiǎn)短總結(jié)的本發(fā)明的具體說(shuō)明，從而可以詳細(xì)理解本發(fā)明的前述特征，實(shí)施例中的一些在附圖中示出。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等同實(shí)施例。圖1是襯底蝕刻反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。圖2是襯底支撐組件的一個(gè)實(shí)施例的局部剖視圖。圖3是蝕刻處理的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。為幫助理解，在可行的情況下使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示對(duì)于各附圖共有的相同組件。但是，應(yīng)了解，附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等同實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一般而言涉及用于蝕刻的設(shè)備和方法。盡管在此描述的設(shè)備和方法特別地有利于蝕刻硅以用于MEMS應(yīng)用，但是應(yīng)了解本發(fā)明的實(shí)施例不局限于硅蝕刻的使用，而是可有益地用在其他類型的材料并/或用在其他蝕刻反應(yīng)器中。為了更好地理解本發(fā)明的設(shè)備及其使用方法的創(chuàng)新性，以下將對(duì)附圖進(jìn)行參照。圖1是蝕刻反應(yīng)器100的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。蝕刻反應(yīng)器100包括下腔室主體 102、上腔室主體104、及室頂106，它們圍繞出處理容積108。室頂106可以是平坦的或具有其他幾何形態(tài)。在一實(shí)施例中，室頂106是穹頂?？筛鼡Q的間隔件110被設(shè)置在室頂106 與上腔室主體104之間，使得室頂106相對(duì)于上腔室主體104的傾斜度和/或高度可依需要選擇性地改變。RF線圈112設(shè)置在室頂106上方，并且經(jīng)由匹配電路116耦接到一 RF源114。室頂106可使RF功率透射，從而使從RF源114施加到線圈112的源功率可感應(yīng)地耦合到且激發(fā)被置于反應(yīng)器100的處理容積108中的氣體以維持等離子體170。傳統(tǒng)上，施加到線圈 112的功率稱為源功率?？梢约sIOW至約5000W范圍內(nèi)的功率且以約12MHz至約13. 5MHz范圍內(nèi)的頻率提供源功率。該源功率可以是脈沖式的。上腔室主體104包括泵送通道118，泵送通道118將反應(yīng)器100的處理容積108 經(jīng)由節(jié)流閥122連接到泵120。泵120和節(jié)流閥122可操作以控制反應(yīng)器100的處理容積108內(nèi)的壓力。泵120也可移除蝕刻副產(chǎn)物。擋板180可設(shè)置在泵送通道118中，以將泵 120的污染減到最少并改善處理容積108內(nèi)的傳導(dǎo)性。反應(yīng)器100具有與其耦接的快速氣體交換系統(tǒng)124，快速氣體交換系統(tǒng)IM經(jīng)由噴嘴126提供處理和/或其他氣體到處理容積108，其中噴嘴1 位于上腔室主體104的內(nèi)部周圍或其他適當(dāng)位置?？焖贇怏w交換系統(tǒng)1 選擇性地容許任何單一氣體或多種氣體的組合提供到處理容積108。在一實(shí)施例中，快速氣體交換系統(tǒng)IM具有三條輸送管線128，每條輸送管線耦接到不同的氣體源。輸送管線1 可耦接到相同或不同的噴嘴126。在圖1所繪示的實(shí)施例中，每條輸送管線1 包括第一閥130、質(zhì)量流量計(jì)132、及第二閥134。第二閥134耦接到共享T形件138，T形件138耦接到噴嘴126。氣體從質(zhì)量流量計(jì)132流動(dòng)到處理容積108所通過(guò)的管路的長(zhǎng)度小于約2. 5m，藉此容許更快速地在這些氣體間切換?？焖贇怏w交換系統(tǒng)1 可藉由隔離閥136來(lái)與反應(yīng)器100的處理容積108 隔離，其中隔離閥136設(shè)置在T形件138與噴嘴1 之間。排放管路162耦接在隔離閥136與T形件138之間，以容許殘余氣體從快速氣體交換系統(tǒng)1 凈化，而不會(huì)進(jìn)入反應(yīng)器100。提供關(guān)閉閥164，以在氣體輸送到反應(yīng)器100 的處理容積108時(shí)關(guān)閉排放管路162。耦接到快速氣體交換系統(tǒng)124的氣體源可提供氣體，包括但不限于六氟化硫 (SF6)、氧、氬、三氟甲烷(CHF3)、C4F8, SF6, NF3> CF4, CHF3> C1F3、BrF3> IF3、HeO2、和 / 或氦。流動(dòng)控制閥可包括氣壓操作以容許快速的響應(yīng)。在一實(shí)例中，快速氣體交換系統(tǒng)1 可操作以高達(dá)IOOOsccm輸送SFf^P C4F8、以約500sccm輸送氦、及以約200sccm輸送氧氣(O2)和氬。在一替代性實(shí)施例中，快速氣體交換系統(tǒng)1 可進(jìn)一步包括第三氣體盤(其包含等離子體維持氣體，諸如氬和/或氦)，并且可操作以在下述的循環(huán)蝕刻方法期間持續(xù)地輸送氣體到反應(yīng)器100。蝕刻反應(yīng)器100額外地包括襯底支撐組件140，襯底支撐組件140設(shè)置在處理容積 108中。襯底支撐組件140包括靜電夾盤142，靜電夾盤142安裝在熱隔離體144上。熱隔離體144將靜電夾盤142與桿172隔離，其中該桿172將靜電夾盤142支撐在下腔室主體 102的底部上方。升降銷146設(shè)置穿過(guò)襯底支撐組件140。升降板148設(shè)置在襯底支撐組件140下方，并且可由升降機(jī)巧4致動(dòng)以選擇性地使升降銷146發(fā)生位移以用于升降和/或放置襯底150于靜電夾盤142的上表面152上。靜電夾盤142包括至少一個(gè)電極(未示出)，其可被通電以靜電地將襯底150保持于靜電夾盤142的上表面152。靜電夾盤142的電極經(jīng)由匹配電路158耦接到偏壓功率源 156。偏壓功率源156可選擇性地使靜電夾盤142的電極通電，以在蝕刻期間控制離子的方向性。藉由偏壓功率源156施加到靜電夾盤142的偏壓功率可被脈沖化，例如重復(fù)地儲(chǔ)存或收集能量經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的能量并接著在另一段時(shí)間快速地釋放能量以輸送增加的瞬間功率量，同時(shí)功率源可持續(xù)地施加。尤其是，可使用產(chǎn)生器的脈沖性能來(lái)脈沖化該偏壓功率，產(chǎn)生器的脈沖性能是由控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)定以提供功率為開(kāi)啟的時(shí)間百分比(即所謂的 “占空周期”)。在一實(shí)施例中，脈沖化的偏壓功率的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間可在蝕刻循環(huán)中是一致的。舉例而言，若功率開(kāi)啟約3毫秒且關(guān)閉約15毫秒，則占空周期將為約16.67%。單位為每秒循環(huán)或赫茲(Hz)的脈沖頻率等于1.0除以單位為秒的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)段的總和。 舉例而言，當(dāng)偏壓功率開(kāi)啟約3毫秒且關(guān)閉約15毫秒時(shí)(總和為約18毫秒)，則單位為每秒循環(huán)的脈沖頻率為約陽(yáng).55Hz0在一實(shí)施例中，可以使用開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)在蝕刻循環(huán)期間會(huì)改變的特殊的脈沖模式。在一實(shí)施例中，藉由改變施加到襯底的偏壓功率，蝕刻循環(huán)可以在沉積和/或蝕刻步驟之間切換。偏壓功率被脈沖化，以有助于減少溝槽側(cè)壁的扇形化 (scalloping)、改善抗蝕劑的選擇性、改善蝕刻速率、及避免材料界面底切(undercut)。再參照?qǐng)D2，背側(cè)氣體源160耦接穿過(guò)襯底支撐組件140，以提供一或多種氣體到界定在襯底150與靜電夾盤142的上表面152之間的空間202。由背側(cè)氣體源160提供的氣體可包括He和/或背側(cè)處理氣體。背側(cè)處理氣體是從襯底與襯底支撐件之間輸送的氣體，其會(huì)在蝕刻循環(huán)期間藉由與腔室中的材料(例如處理氣體、蝕刻副產(chǎn)物、掩?；蛭辉谝r底上的其他層、或用于蝕刻標(biāo)靶的材料)進(jìn)行反應(yīng)而影響蝕刻或聚合速率。在一實(shí)施例中， 背側(cè)處理氣體是含氧氣體(例如02)。在一實(shí)施例中，對(duì)于硅蝕刻應(yīng)用，背側(cè)氣體中徹對(duì)仏的體積或質(zhì)量比例為約50 50至約70 30?？蓸?gòu)思的是，可使用其他的背側(cè)處理氣體以控制靠近襯底邊緣處的處理?？蓸?gòu)思的是，背側(cè)處理氣體的使用對(duì)于單一步驟蝕刻處理以及下述的循環(huán)蝕刻處理是有益的。為了使背側(cè)氣體源160提供的處理氣體能夠抵達(dá)襯底150的邊緣，背側(cè)氣體從襯底150的邊緣泄漏的速率大于傳統(tǒng)背側(cè)氣體系統(tǒng)的泄漏速率。在一實(shí)施例中，藉由將襯底 150與靜電夾盤142的上表面152之間的空間202中的氣體壓力維持在約4和^1Torr之間來(lái)提高泄漏速率。在另一實(shí)施例中，壓力維持在約10和22Torr之間。在又一實(shí)施例中，壓力維持在約14和20ΤΟΠ·之間?？蓸?gòu)思的是，泄漏速率(如箭頭208所示)也可以藉由在支撐襯底150的凸緣206和靜電夾盤142的上表面152中提供槽口(204，如虛線所示)或其他特征結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該槽口或其他特征結(jié)構(gòu)可促進(jìn)在靜電夾盤142與襯底150之間的背側(cè)氣體的泄漏。圖3示出用于蝕刻襯底的方法300的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。方法300可在蝕刻反應(yīng)器100或其他適當(dāng)?shù)奈g刻反應(yīng)器中實(shí)施。方法300開(kāi)始于步驟302，其將襯底傳送到布置在反應(yīng)器100中的襯底支撐組件140。在可選的步驟304，將背側(cè)氣體提供到襯底與襯底支撐組件之間的間隙空間。在一實(shí)施例中，背側(cè)氣體含有背側(cè)處理氣體。背側(cè)氣體也可含有He或其他惰性氣體。當(dāng)在306 的循環(huán)蝕刻處理的整個(gè)或一部分過(guò)程期間使用背側(cè)處理氣體時(shí)，背側(cè)處理氣體會(huì)影響蝕刻或沉積子步驟中至少一者，如以下所進(jìn)一步描述。在一實(shí)施例中，背側(cè)處理氣體包括聚合物形成氣體。在一實(shí)施例中，聚合物形成氣體是含氧氣體，例如02。氦或其他惰性氣體可以存在于背側(cè)氣體中。在一實(shí)施例中，在背側(cè)氣體中氦對(duì)背側(cè)處理氣體的重量或質(zhì)量比例為約50 50至約70 30之間。提供背側(cè)氣體的壓力在約4至^TTorr的范圍內(nèi)或適于確保背側(cè)氣體從晶片邊緣下方泄漏的其他壓力， 從而使得背側(cè)處理氣體會(huì)影響襯底表面上的處理。在步驟306，執(zhí)行循環(huán)蝕刻處理。循環(huán)蝕刻處理包括至少一個(gè)沉積子步驟和至少一個(gè)蝕刻子步驟。子步驟重復(fù)地執(zhí)行直至達(dá)到終點(diǎn)為止。終點(diǎn)可透過(guò)時(shí)間、流出物監(jiān)控、等離子體監(jiān)控、厚度監(jiān)控或其他適當(dāng)?shù)慕K點(diǎn)偵測(cè)方法來(lái)決定。在一實(shí)施例中，在步驟306執(zhí)行的循環(huán)蝕刻處理包括聚合物沉積子步驟308、可選的凈化子步驟310、第一蝕刻子步驟312、及第二蝕刻子步驟314。在步驟306的循環(huán)蝕刻處理期間，襯底溫度可維持在約-10°C至約 +10°C之間，例如可維持在約+10°C。聚合物沉積子步驟308可包括經(jīng)由快速氣體岐管提供聚合物形成氣體。聚合物形成氣體可包括含碳?xì)怏w，例如C4F8等。在聚合物沉積子步驟308期間，可以約lOOsccm至約 500sccm之間(例如約150sccm至約450sccm之間)的速率提供C4F8到蝕刻反應(yīng)器100的處理容積108內(nèi)，同時(shí)將腔室壓力維持在約60milliTorr至約120milliTorr之間(例如約 85miIliTorr)。RF功率可施加到線圈112，以維持由聚合物形成氣體所生成的等離子體。在一實(shí)施例中，施加到線圈112的RF功率為約1000W至約2500W，例如約1500W至約2100W。 RF偏壓功率可以施加到靜電夾盤142的電極以促進(jìn)沉積。在一實(shí)施例中，偏壓功率源156 提供到靜電夾盤142的電極的RF偏壓功率為約IW至約500W，例如約70W至約350W。RF偏壓功率可被脈沖化或被施加成連續(xù)加載(continuous duty)。子步驟308的持續(xù)時(shí)間為約 1. 0秒至約5. 0秒，例如約1. 0秒至約3. 0秒。沉積子步驟308提供了良好的側(cè)壁聚合物覆蓋性，其有助于將循環(huán)蝕刻處理期間的扇形化減到最小?？蛇x地，在沉積子步驟308與第二蝕刻子步驟314之間執(zhí)行凈化子步驟310。在凈化子步驟310期間，開(kāi)啟節(jié)流閥，以增加從沉積子步驟308殘留在處理容積108中的氣體的泵吸。這大致上會(huì)使處理容積內(nèi)的壓力下降。凈化子步驟310的持續(xù)時(shí)間可以是小于約 1. O秒或依需要設(shè)定。在一實(shí)施例中，在凈化子步驟310期間沒(méi)有施加RF等離子體或偏壓功率。在一實(shí)施例中，凈化子步驟310可包括提供He和/或到處理容積108。RF功率施加到線圈，以維持從He和/或HeO2氣體形成的等離子體。在一實(shí)施例中，施加到線圈 112的RF功率為約1000W至約2500W，例如約1500W至約2100W。RF偏壓功率可施加到靜電夾盤142的電極，以在凈化子步驟310期間促進(jìn)聚合物從循環(huán)的蝕刻特征結(jié)構(gòu)的底部的移除，藉此加速后續(xù)的蝕刻子步驟。在一實(shí)施例中，由偏壓功率源156提供的RF偏壓功率為約IW至約500W，例如約70W至約350W。RF偏壓功率可被脈沖化或被施加成連續(xù)加載。第一蝕刻子步驟312大致上提供較短的各向同性蝕刻，以優(yōu)先地從正被蝕刻的特征結(jié)構(gòu)的底部水平表面蝕刻聚合物，來(lái)暴露硅材料，用于后續(xù)的第二蝕刻子步驟314期間的各向異性蝕刻。第一蝕刻子步驟312包括提供含氟氣體和氧氣的混合物到處理容積108。 適當(dāng)?shù)暮鷼怏w包括SF6、NF3> CF4, CHF3> C1F3、BrF3、IF3、或其衍生物。在第一蝕刻子步驟 312期間提供的氣體混合物可包括其他氣體，例如He和/或He02。在一實(shí)施例中，在第一蝕刻子步驟312期間提供的氣體混合物可包括約lOOsccm 至約500sccm的SF6、小于20sccm的02?？蛇x地，氣體混合物可包括約0至約200sccm的 He?？蛇x地，氣體混合物可包括約0至約IOOsccm的He02。處理容積108內(nèi)氣體混合物的壓力維持在約25mi IliTorr至約85milliTorr。提供約1000W至約2500W的RF功率到線圈 112，以維持從氣體混合物形成的等離子體。提供約IW至約500W的RF偏壓功率(連續(xù)的或脈沖化的)到靜電夾盤142的電極。第一蝕刻子步驟312可具有約0. 5秒至約5. 0秒的持續(xù)時(shí)間。在另一實(shí)施例中，第一蝕刻子步驟312包括提供約150sccm至約450sccm的SF6和約5sccm至約IOsccm的02?？蛇x地,氣體混合物可包括約50sccm至約150sccm的He?？蛇x地，氣體混合物可包括約50sccm至約75sccm的He02。處理容積108內(nèi)氣體混合物的壓力維持在約25miIliTorr至約65milliTorr。提供約1500W至約2100W的RF功率到線圈 112，以維持從氣體混合物形成的等離子體。提供約70W至約350W的RF偏壓功率(連續(xù)的或脈沖化的)到靜電夾盤142的電極。第一蝕刻子步驟312可具有約1. O秒至約4. O秒的持續(xù)時(shí)間。在一實(shí)施例中，相對(duì)于第二蝕刻子步驟314而言的在第一蝕刻子步驟312所使用的低壓力和高偏壓的功率可產(chǎn)生高方向性的離子轟擊。與氣體混合物結(jié)合的方向性離子轟擊可提升溝槽的底部(被蝕刻的特征結(jié)構(gòu))處的聚合物移除，而不會(huì)不利地影響側(cè)壁聚合
物覆蓋性。在第一蝕刻子步驟312后，執(zhí)行第二蝕刻子步驟314。第二蝕刻子步驟314包括提供不含氧的含氟氣體到處理容積108。含氧氣體沒(méi)有和含氟氣體混合。適當(dāng)?shù)暮鷼怏w包括SF6、NF3、CF4、CHF3、ClF3、BrF3、IF3、或其衍生物?？稍诘诙g刻子步驟314期間可選地提供He。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示若在第二蝕刻子步驟314期間添加氧，則會(huì)發(fā)生側(cè)壁凹洞化(sidewall pitting)，這被認(rèn)為是由O2對(duì)保護(hù)側(cè)壁的聚合物的攻擊所造成的。此外，藉由具有不含氧的第二蝕刻子步驟314，在其他步驟(子步驟)期間被導(dǎo)入處理容積108中的任何殘余的氧可被良好地凈化，藉此避免了化和后續(xù)沉積子步驟308期間所提供的C4F8混合和弱化其鈍化能力。在一實(shí)施例中，在第二蝕刻子步驟314期間提供約IOOsccm至約500sccm的SF6。 處理容積108內(nèi)的氣體的壓力可以不同于第一蝕刻子步驟312期間所使用的壓力。舉例而言，在第二蝕刻子步驟314期間，處理容積108內(nèi)的氣體的壓力可維持在約35milliTorr至約85milliTorr。提供約1000W至約2500W的RF功率到線圈112，以維持從SF6形成的等離子體。提供約IW至約500W的RF偏壓功率(連續(xù)的或脈沖化的)到靜電夾盤142的電極。 第二蝕刻子步驟314可具有約0. 5秒至約15. 0秒的持續(xù)時(shí)間。在一實(shí)施例中，第二蝕刻子步驟314的壓力相對(duì)于第一蝕刻子步驟312期間使用的壓力而增加，同時(shí)降低偏壓功率以提供更高的氟自由基密度。相對(duì)較高的壓力以及低偏壓功率提供了化學(xué)驅(qū)動(dòng)的低偏壓處理，這可維持側(cè)壁整體性且改善抗蝕劑的選擇性。在另一實(shí)施例中，第二蝕刻子步驟314包括提供約150sccm至約450sccm的SF6到處理容積108。處理容積108內(nèi)的壓力可維持在約35milliTorr至約llOmilliTorr。提供約1500W至約2100W的RF功率到線圈112，以維持從SF6氣體形成的等離子體。提供約70W 至約350W的RF偏壓功率(連續(xù)的或脈沖化的)到靜電夾盤142的電極。第二蝕刻子步驟 314可具有約1. 0秒至約12. 0秒的持續(xù)時(shí)間。在子步驟308、310、312與314之間的快速切換和返回藉由在快速氣體交換系統(tǒng)中使用響應(yīng)時(shí)間在300ms范圍中的質(zhì)量流量控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。子步驟308、310、312與314之間較快速的切換可帶來(lái)較快速的蝕刻速率及較少的特征側(cè)壁扇形化。盡管前述說(shuō)明針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不脫離本發(fā)明的基本范疇下設(shè)想出本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例，并且本發(fā)明的范疇是由所附權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種用于在等離子體蝕刻反應(yīng)器中蝕刻襯底的方法，包括以下步驟a)在蝕刻反應(yīng)器中將聚合物沉積在襯底上；b)在所述蝕刻反應(yīng)器中，使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物蝕刻所述襯底；c)在所述蝕刻反應(yīng)器中，使用未混合氧的含氟氣體蝕刻設(shè)置在所述襯底上的含硅層；以及d)重復(fù)步驟a)、b)及c)，直至達(dá)到了蝕刻到所述含硅層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟 在存在He或HeA的至少一者的情況下蝕刻所述襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)使用比步驟c)更低的壓力來(lái)執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)所述的方法，其中，步驟b)使用比步驟c)更高的偏壓功率來(lái)執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟 在步驟a)與步驟b)之間凈化所述蝕刻反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述凈化的步驟還包括以下步驟 使He或HeO2的至少一者流入所述蝕刻反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述凈化的步驟還包括以下步驟 在所述蝕刻反應(yīng)器中，從He或HeA的至少一者形成等離子體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述凈化的步驟還包括以下步驟 以RF功率來(lái)向所述襯底加偏壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟c)還包括以下步驟 從SF6形成等離子體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟 從SF6和A形成等離子體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟b)還包括以下步驟從He和HeA的至少一者以及SF6和仏的氣體混合物形成等離子體；并且其中，步驟c)還包括以下步驟 從SF6形成等離子體。
12.一種用于在等離子體蝕刻反應(yīng)器中蝕刻襯底的方法，包括以下步驟a)在蝕刻反應(yīng)器中將聚合物沉積在設(shè)置于襯底上的含硅層上；b)在維持于第一壓力的所述蝕刻反應(yīng)器中使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物來(lái)各向同性地蝕刻所述聚合物和所述含硅層；c)在維持于第二壓力的所述蝕刻反應(yīng)器中使用未混合氧的含氟氣體來(lái)各向異性地蝕刻所述含硅層，其中，所述第二壓力高于所述第一壓力，所述含氟氣體包含從SF6、NF3, CF4, CHF3、ClF3、BrF3、IF3、及其衍生物所構(gòu)成的群組中選擇的氣體混合物；以及d)重復(fù)步驟a)、b)及c)，直至達(dá)到了蝕刻到所述含硅層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟在步驟a)與步驟b)之間，以He或HeA的至少一者來(lái)凈化所述蝕刻反應(yīng)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述凈化的步驟還包括以下步驟在凈化期間，在所述蝕刻反應(yīng)器中從He或HeA的至少一者形成等離子體；以及在凈化期間，向所述襯底加偏壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括以下步驟在步驟b)期間，使He和HeO2的至少一者從所述襯底的背側(cè)流出。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)襯底蝕刻方法和設(shè)備。在一實(shí)施例中，提供了一種用于在等離子體蝕刻反應(yīng)器中蝕刻襯底的方法，其包括以下步驟a)在蝕刻反應(yīng)器中將聚合物沉積在襯底上；b)在蝕刻反應(yīng)器中使用包括含氟氣體和氧的氣體混合物蝕刻襯底；c)在蝕刻反應(yīng)器中使用未混合氧的含氟氣體蝕刻設(shè)置在襯底上的含硅層；以及d)重復(fù)步驟a)、b)及c)，直至達(dá)到了蝕刻到含硅層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)的終點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23F4/04GK102459704SQ201080025011
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者阿蘭·切斯里 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司