[发明专利]干蚀刻设备及干蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及干蚀刻设备和干蚀刻方法，尤其涉及用于以最佳频率对待蚀刻物体执行蚀刻的技术。

背景技术

通常，当执行干蚀刻以对诸如用在铁电存储器(FeRAM)中的铁电体或用在电极中的压电元件和贵金属之类的难以蚀刻的材料进行处理时，使用包括卤素气体或惰性气体(例如，氩气)的混合气体来产生等离子体，并且对其上固定待蚀刻部件的载物台施加高频波，然后引入等离子体中的离子。

特别地，当对压电元件进行处理时，在衬底上执行蚀刻，其中在该衬底上，有压电膜形成在贵金属电极上。该情况下，当低频带电源被用作对载物台施加偏压的电源(即，偏压电源)时，对压电膜与贵金属进行蚀刻的最佳频率是不同的。因此，蚀刻速率下降，并且关于下层膜具有低选择性(下层膜由于过蚀刻而被移除)。

考虑到这些，日本专利申请公开No.7-226393和日本专利申请公开No.2006-294848中教导了根据待蚀刻部件来切换偏压电源的频率的技术。

日本专利申请公开No.7-226393中描述的设备使用切换偏压频率的方法来在自由基模式(radical mode)与离子模式之间进行切换。具体地，在自由基模式期间使用13.56MHz的偏压频率，在离子模式期间使用800kHz的偏压频率。通常，可变频率的高频电源的频率范围被设置为200kHz到2MHz而不包括13MHz的频率。因此，使用日本专利申请公开No.7-226393中所描述的技术，需要13.56MHz和800kHz等的两个电源。另外，还需要针对各频率的匹配箱。

此外，类似地，由于日本专利申请公开No.2006-294848中所描述的方法在蚀刻贵金属时使用低频电源，在蚀刻铁电体时使用高频电源，因此也需要两个电源和两个匹配箱。

如上所述，对偏压电源的频率进行切换需要用于施加偏压的两个高频电源以及两个匹配箱，从而导致设备成本的增加。

发明内容

鉴于这种情况设计了本发明，本发明的一个目的是提供干蚀刻设备和干蚀刻方法，其使得能够使用单电源和单匹配箱来对每个待蚀刻部件以最佳频率执行蚀刻。

为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种干蚀刻设备，其包括：真空室，其中包括固定待蚀刻部件的载物台；工艺气体提供装置，用于向真空室中提供工艺气体；等离子体产生装置，其包括用于在真空室中产生等离子体的电极；等离子体产生电源，用于向等离子体产生装置的电极提供用于进行等离子体产生的高频电源；偏压电源，其为控制载物台的自偏电位的单偏压电源，并且其输出频率可变；匹配箱，其为电连接在载物台与偏压电源之间的单匹配箱，并且用于对偏压电源的负载与偏压电源之间的阻抗进行匹配；频率设置装置，用于设置偏压电源的输出频率；以及控制装置，用于根据所设置的偏压电源的输出频率来控制匹配箱的阻抗。

根据本发明的该方面，提供了其输出频率可变的单偏压电源、对偏压电源的负载与偏压电源之间的阻抗进行匹配的单匹配箱、以及根据偏压电源的输出频率控制匹配箱的阻抗的控制装置，从而可以针对被蚀刻的部件所进行的蚀刻来设置最佳偏压频率，并且可以关于所设置的偏压频率来适当地匹配阻抗。因此，可以通过使用单偏压电源和单匹配箱切换频率来执行干蚀刻。

有利地，控制装置调整匹配箱中的线圈电感和/或电容器电容来控制匹配箱的阻抗。

根据本发明的该方面，可以适当地控制匹配箱的阻抗。

有利地，偏压电源的输出频率不低于200kHz并且不高于2MHz。

根据本发明的该方面，可以使用单偏压电源来改变频率并且使用单匹配箱来匹配阻抗，此外还可以获得充足的蚀刻性能。

有利地，干蚀刻设备还包括选择装置，其选择适于对待蚀刻部件进行蚀刻的自偏压频率，其中频率设置装置将偏压电源的输出频率设置为所选择的频率。

根据本发明的该方面，可以以适于对被蚀刻的部件进行蚀刻的自偏压频率来执行蚀刻。

有利地，在主蚀刻期间，选择装置选择适于对待蚀刻部件进行蚀刻的第一频率，并针对过蚀刻，选择在待蚀刻部件与相对于待蚀刻部件的下层部件之间具有高选择性的第二频率。

根据本发明的该方面，可以分别在主蚀刻和过蚀刻期间以适当偏压频率执行蚀刻。

有利地，干蚀刻设备还包括：测量装置，用于测量所产生的等离子体的发射强度；以及判别装置，用于基于测量装置的测量结果来判别主蚀刻与过蚀刻，其中选择装置根据判别装置的判别结果来选择自偏压频率。

根据本发明的该方面，可以适当地判别主蚀刻与过蚀刻。

有利地，测量装置通过发射光谱法来测量等离子体的发射强度。