DE69918063T2

DE69918063T2 - Reaktor zur radiofrequenz betriebenen plasma-aktivierten chemischen dampfabscheidung und verfahren

Info

Publication number: DE69918063T2
Application number: DE69918063T
Authority: DE
Inventors: Sujit Sharan; S. Gurtej SANDHU; Paul Smith
Original assignee: Applied Materials Inc; Micron Technology Inc
Current assignee: Applied Materials Inc; Micron Technology Inc
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: KR100388529B1; JP4217883B2; JP3822055B2; JP2004006885A; US6112697A; AU3293999A; EP1057207B1; KR20010040831A; ATE269586T1; TW523830B; WO1999043017A1; EP1057207A1; US6227141B1; DE69918063D1; JP2002504748A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft HF-betriebene Reaktoren für plasmaunterstützte chernische Bedampfung und Verfahren zur Ausführung der plasmaunterstützten chemischen Bedampfung.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Halbleiterverarbeitung erfordert oft die Abscheidung von Filmen oder Schichten über oder auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats, auf der bereits andere Schichten ausgebildet sein können oder nicht. Eine Ausführungsart der Abscheidung derartiger Filme oder Schichten ist die chemische Bedampfung (CVD). CVD erfordert eine chemische Reaktion von Chemikalien oder Reaktanten in der Dampfphase, welche die gewünschten Bestandteile enthalten, die auf dem Substrat oder der Substratoberfläche abzuscheiden sind. Gasförmige Reaktanten werden in eine Reaktionskammer oder einen Reaktor eingebracht und zersetzt und an einer erhitzten Oberfläche zur Reaktion gebracht, um den gewünschten Film oder die gewünschte Schicht zu bilden.
Es gibt drei CVD-Hauptprozesse, die zur Bildung der gewünschten Filme oder Schichten genutzt werden können. Diese sind: Atmosphärendruck-CVD (APCVD), Niederdruck-CVD (LPCVD) und plasmaunterstützte CVD (PECVD). Die ersteren beiden Prozesse (APCVD und LPCVD) sind durch ihre Druckregimes gekennzeichnet und nutzen typischerweise Wärmeenergie als Energiezufuhr für die Ausführung gewünschter chemischer Reaktionen. Der letztere Prozeß (PECVD) ist durch sein Druckregime und das Verfahren der Energiezufuhr charakterisiert.
In PECVD-Systemen wird, statt auf Wärmeenergie zur Auslösung und Aufrechterhaltung chemischer Reaktionen zu bauen, eine HF-induzierte Glimmentladung zur Energieübertragung auf die gasförmigen Reaktanten genutzt. Dadurch kann das Substrat auf einer niedrigeren Temperatur bleiben als bei den APCVD- und LPCVD-Systemen. Niedrigere Substrattemperaturen sind in bestimmten Fällen wünschenswert, da manche Substrate nicht die Wärmebeständigkeit aufweisen, um eine Beschichtung nach den anderen Verfahren aufzunehmen. Andere wünschenswerte Eigenschaften sind unter anderem, daß die Abscheideraten verbessert und Filme oder Schichten mit einzigartigen Zusammensetzungen und Eigenschaften erzeugt werden können. Ferner bieten PECVD-Verfahren und -Systeme weitere Vorteile, wie z. B. gutes Haftvermögen, niedrige Defektdichte, gute Stufenüberdeckung, angemessene elektrische Eigenschaften und Kompatibilität mit Mikrolinienstrukturübertragungsverfahren.
Ein Problem jedoch, das mit der Beschichtungsverarbeitung einschließlich der PECVD-Verarbeitung verbunden ist, rührt von der ungleichmäßigen Film- oder Schichtüberdeckung her, die besonders bei Topographien mit hohem Seitenverhältnis entstehen kann. Zum Beispiel kann typischerweise bei der Beschichtungsverarbeitung ein Problem auftreten, das als "Brotlaibbildung" oder Höckerbildung bekannt ist. Dies ist normalerweise mit einem unerwünschten ungleichmäßigen Aufbau von abgeschiedenem Material verbunden, das etwas bildet, was als Schlüssellochabstände zwischen Merkmalen auf einem Substrat erscheint. Eine Lösung nach dem Stand der Technik bestand darin, sehr dünne Schichten mehrfach abzuscheiden und dazwischen Plasmaätzbehandlungen auszuführen. Das dazwischenliegende Plasmaätzen dient zum Entfernen oder Wegschneiden der Höcker, um eine gleichmäßiger aufgebrachte Schicht zu bilden. Danach werden wiederholte Beschichtungen und Ätzungen ausgeführt, bis der gewünschte Bedeckungsgrad erreicht ist. Bei PECVD-Verfahren und -Reaktoren ist eine Verbesserung der Film- oder Schichtauftragsgüte wünschenswert.
Ein weiteres Problem, das mit PECVD-Reaktoren verbunden ist, ist auf die Anwendung der Hochfrequenzenergie zurückzuführen, die genutzt wird, um das gewünschte Plasmamilieu zu entwickeln. Eine solche Hochfiequenzenergie erzeugt typischerweise eine Hochfrequenzstromschleife, die zu einer unerwünschten Störung des Betriebs anderer Reaktorkomponenten führt. Zum Beispiel wird oft ein Thermoelement-Anschluß zu einer oder mehreren Elektroden hergestellt, um die Temperatur der betreffenden Elektrode während der Verarbeitungsvorgänge zu überwachen. Die Hochfrequenzschleife kann und wird häufig die durch den Thermoelementanschluß erfaßten Meßwerte ungenau machen. Daher ist es wünschenswert, die Nutzungsweise der Hochfrequenzenergie in PECVD-Reaktoren zu verbessern.
US-A-5272417 offenbart eine Filmbildungsvorrichtung mit Verwendung einer externen Erdung und mehrerer Bandfilter, die dem externen Erdungsweg zugeordnet sind. Infolgedessen weist US-A-5272417 ein erhöhtes Risiko einer Signalverunreinigung durch HF-Störung und Nebensprechen bzw. Kreuzkopplung auf.
Die vorliegende Erfindung entwickelte sich aus Problemen in Verbindung mit der Verbesserung von PECVD-Verarbeitungssystemen und -verfahren. Die Erfindung entwickelte sich außerdem aus Problemen in Verbindung mit der Verbesserung der Vorteile und Eigenschaften von PECVD-Systemen, einschließlich der oben erwähnten Vorteile und Eigenschaften.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Zweifrequenzreaktor für plasmaunterstützte chemische Bedampfung bereitgestellt, der aufweist: eine Reaktorinnenfläche, die eine Verarbeitungskammer definiert, wobei mindestens eine Teil der Innenfläche geerdet ist; eine HF-Stromquelle mit einer ersten Frequenz, die so konfiguriert ist, daß sie eine Stromschleife mit einer ersten Frequenz erzeugt, von der mindestens ein Teil innerhalb der Kammer verläuft; eine erste Elektrode innerhalb der Verarbeitungskammer, die betriebsfähig mit der HF-Stromquelle für die erste Frequenz verbunden und so konfiguriert ist, daß sie von dieser gespeist wird; eine HF-Stromquelle mit einer zweiten Frequenz, die so konfiguriert ist, daß sie HF-Energie mit Frequenzen erzeugt, die niedriger sind als die Frequenzen, die durch die HF-Stromquelle mit der ersten Frequenz erzeugt werden; eine zweite Elektrode innerhalb der Verarbeitungskammer, die betriebsfähig mit der HF-Stromquelle für die zweite Frequenz verbunden und so konfiguriert ist, daß sie von dieser gespeist wird; und eine Erdungseinrichtung für die Stromschleife mit der ersten Frequenz, wobei die erste Elektrode eine Schauerkopfelektrode ist, die so konfiguriert ist, daß sie Reaktanten in den Reaktor einbringt; wobei die Erdungseinrichtung einen Erdungsweg innerhalb der Kammer aufweist, der an der geerdeten Innenfläche der Kammer geerdet ist, und wobei der Erdungsweg ein Bandfilter aufweist, das so konfiguriert ist, daß es nur Frequenzen durchläßt, die von der ersten HF-Stromquelle erzeugt werden.
Vorzugsweise ist die zweite Elektrode so konfiguriert, daß sie mindestens ein Halbleiterwerkstück zur Verarbeitung innerhalb der Kammer trägt.
Praktischerweise ist eine Stromleitung vorgesehen, welche die HF-Stromquelle mit der zweiten Frequenz und die zweite Elektrode miteinander verbindet, wobei ein Teil der Stromleitung mindestens einen Teil des Erdungsweges bildet.
Günstigerweise sind vorgesehen: eine Kabelkanal in der Verarbeitungskammer, der einen Weg aus dem Inneren des Reaktors nach außen bildet; eine Stromleitung, die durch den Kabelkanal verläuft und die zweite Elektrode betriebsfähig mit der HF-Stromquelle für die zweite Frequenz verbindet; ein Temperaturfühler, der betriebsfähig mit der zweiten Elektrode verbunden und so konfiguriert ist, daß er Temperaturinformationen über die zweite Elektrode liefert; und eine mit dem Temperaturfühler verbundene Temperaturfühlerleitung, die durch den Kabelkanal zu einem Punkt außerhalb des Reaktors verläuft.
Praktischerweise ist ein Temperaturfühler betriebsfähig mit der zweiten Elektrode verbunden und so konfiguriert, daß er Temperaturinformationen über die zweite Elektrode liefert; und eine Temperaturfühlerleitung ist mit dem Temperaturfühler verbunden und verläuft zu einem Punkt außerhalb des Reaktors.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterverarbeitungsverfahren zur Ausführung der plasmaunterstützten chemischen Bedampfung bereitgestellt, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Aufnahme mindestens eines Halbleiterwerkstücks auf einer Trägerelektrode innerhalb eines Parallelplattenreaktors für plasmaunterstützte chemische Bedampfung; Einleiten von Reaktanten in den Reaktor durch eine Schauerkopfelektrode; und Einwirkenlassen von mindestens zwei verschiedenen HF-Energie-Frequenzen auf die Reaktanten in ausreichendem Grade, um die Abscheidung eines Reaktantenprodukts über dem Halbleiterwerkstück zu bewirken, wobei die Einwirkung aufweist: Erden einer HF-Stromschleife mit der höheren der beiden HF-Energiefrequenzen an einer geerdeten Innenfläche der Reaktorkammer, wobei die Erdung die Bereitstellung eines Erdungsweges innerhalb der Kammer aufweist, wobei der Weg ein Bandfilter einschließt, das so konfiguriert ist, daß es nur Frequenzen der geerdeten Stromschleife durchläßt.
Vorzugsweise werden bei dem Verfahren die zwei unterschiedlichen HF-Energiefrequenzen durch zwei verschiedene HF-Stromquellen erzeugt, wobei eine erste HF-Stromquelle HF-Energie mit Frequenzen erzeugt, die höher sind als diejenigen der von einer zweiten HF-Stromquelle erzeugten HF-Energie, wobei die erste HF-Stromquelle mit der Schauerkopfelektrode und die zweite HF-Stromquelle mit der Trägerelektrode verbunden ist; wobei die geerdete HF-Stromschleife der höheren von den beiden Frequenzen entspricht; und wobei die Erdung eine Erdung der HF-Stromschleife mit der höheren der beiden Frequenzen aufweist.
Günstigerweise weist das Verfahren eine betriebsfähige Kopplung eines Thermoelements an die Trägerelektrode auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Ansicht eines Reaktors für plasmaunterstützte chemische Bedampfung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Bruchstück des Reaktors gemäß 1, das eine alternative Erdungskonfiguration darstellt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß 1 angewandtes bevorzugtes Verarbeitungsverfahren darstellt.
BESTE AUSFÜHRUNGSARTEN DER ERFINDUNG UND OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist ein Reaktor für plasmaunterstützte chemische Bedampfung (PECVD) allgemein bei 10 dargestellt. Der Reaktor 10 weist eine Reaktorkammer 12 mit einer Innenfläche 14 auf, die eine Verarbeitungskammer definiert, in der eine erfindungsgemäße Verarbeitung stattfindet. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist zumindest ein Teil der Innenfläche 14 geerdet. Die Kammer 12 weist eine erste Elektrode 16 und eine zweite Elektrode 18 auf. Vorzugsweise ist der Reaktor 10 ein Parallelplattenreaktor, in dem sowohl die erste als auch die zweite Elektrode innerhalb der Kammer 12 angeordnet oder angebracht sind. In der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform weist die erste Elektrode 16 eine Schauerkopfelektrode, die so konfigurert ist, daß sie gasförmige Reaktanten in die Verarbeitungskammer einbringt, und eine zweite Elektrode 18 auf, die so konfiguriert ist, daß sie mindestens ein Halbleiterwerkstück trägt, wie z. B. einen Wafer W. Der Begriff "tragen", wie er im vorliegenden Dokument und in Verbindung mit der zweiten Elektrode gebraucht wird, soll die Aufnahme oder Positionierung eines oder mehrerer Halbleiterwerkstücke in einer gewünschten Orientierung bedeuten, so daß die chemische Bedampfung stattfinden kann. Dementsprechend können Halbleiterwerkstücke aufgenommen, gehalten oder auf andere Weise in anderen Positionen als der dargestellten horizontalen Position angeordnet werden. Darüberhinaus wird die Erfindung zwar im Zusammenhang mit einem System diskutiert, das nur zwei Elektroden aufweist, aber es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Reaktor und die erfindungsgemäßen Verfahren in Systemen Anwendung finden können, die nicht unbedingt auf nur zwei Elektroden beschränkt sind.
Eine Gasquelleneinheit 20 ist betriebsfähig mit dem Reaktor 10 verbunden und enthält mehrere Gasquellen 22, um gasförmige Reaktanten der Elektrode 16 zuzuführen und in das Innere der Reaktorkammer 12 einzutragen. Eine Strom/Temperatur-Steuereinheit ist allgemein bei 24 dargestellt. Die Komponenten der Einheit 24 können getrennte Einheiten sein oder in einer einzigen Steuereinheit enthalten sein. Dementsprechend gehören zu diesen Komponenten eine erste HF-Stromquelle 26, ein Thermoelement oder Temperaturfühler 28 und eine zweite HF-Stromquelle 32. Die erste HF-Stromquelle 26 ist betriebsfähig mit der Kammer 12 verbunden und über eine erste Leitung 27 an die erste Elektrode 16 angeschlossen, um HF-Leistung mit einer ersten Frequenz dahin abzugeben, Vorzugsweise ist die erste Frequenz eine Hochfrequenz im Bereich von 2–50 MHz. Die Stromquelle 26 erzeugt während des Betriebs eine erste oder Hochfrequenz-Stromschleife, von der sich ein Teil durch die Reaktorkammer erstreckt oder hindurchgeht und für die Entstehung des Plasmamilieus verantwortlich ist, in der die bevorzugte Verarbeitung stattfindet. Genauer gesagt, die Stromquelle 26 entwickelt eine Hochfrequenz-Stromschleife, die von der Leitung 27 durch die Elektrode 16, quer durch den Spalt zwischen den Elektroden 16 und 18 und durch die Elektrode 18 fließt. Typischerweise wurde früher die Hochfrequenzschleife über eine Leitung geerdet, die aus einer Öffnung austritt, wie z. B. der Öffnung 13, die durch weitere Komponentenanschlußleitungen gemeinsam genutzt wird. Obwohl diese anderen Leitungen typischerweise isoliert sind, erzeugte die Hochfrequenzleitung immer noch unerwünschte Störungs- und Kreuzkopplungsbedingungen.
Das Thermoelement 28 ist über eine Thermoelementleitung oder Temperaturfühlerleitung 30, die durch die Öffnung oder das Kabelrohr 13 in der Reaktionskammer 12 verläuft, betriebsfähig mit der zweiten Elektrode 18 verbunden. Das Thermoelement oder der Temperaturfühler ist so konfiguriert, daß er Temperaturinformationen bezüglich der zweiten Elektrode liefert. Dadurch wird die Überwachung und herkömmliche Regelung der Temperatur der Elektrode 18 mittels einer nicht dargestellten Halbleiterverarbeitung ermöglicht. Die Öffnung oder das Kabelrohr 13 definiert einen Weg vom Inneren des Reaktors nach außen.
Die Strom/Temperatur-Steuereinheit 24 enthält außerdem eine zweite HF-Stromquelle 32. Diese ist der Kammer 12 zugeordnet und betriebsfähig mit der zweiten Elektrode 18 verbunden, um HF-Strom mit einer zweiten Frequenz zu liefern, die vorzugsweise niedriger ist als die durch die erste Stromquelle 26 abgegebene Frequenz. Der Frequenzbereich der Stromquelle 32 ist vorzugsweise 100–1000 kHz. Dementsprechend ist (sind) die Frequenzen) des abgegebenen oder entwickelten HF-Stroms von der ersten HF-Stromquelle 26 als vorzugsweise höher als die Frequenz oder die Frequenzen charakterisiert, die von der zweiten oder niederfrequenten Stromquelle 32 abgegeben bzw. entwickelt werden. In der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform ist die niederfrequente Stromquelle 32 mit der zweiten Elektrode 18 durch eine HF-Stromleitung, Niederfrequenz-Stromleitung oder zweite Leitung 34 verbunden, die durch die Öffnung oder den Kabelkanal 13 hindurchgeht und an die zweite Elektrode 18 angeschlossen ist.
Die oben beschriebenen Tatsachen stellen eine neuartige Abweichung von herkömmlichen Reaktoren dar, und ermöglichen, daß eine plasmaunterstützte chemische Bedampfung (PECVD) auf eine Weise stattfindet, die aufgedampfte Filme oder Schichten mit verbesserten Eigenschaften gegenüber den Filmen oder Schichten liefern kann, die unter Verwendung herkömmlicher Reaktoren aufgebracht werden. Zum Beispiel erleichtert das Halten der Elektroden auf der bevorzugten Stromdifferenz die Beschleunigung von Ionen oder Ionenarten zum betreffenden Werkstück oder Wafer, wodurch die konturgetreue Abdeckung verbessert wird, besonders in Topographien mit hohem Seitenverhältnis. Ferner sind eine größere Gleichmäßigkeit der Film- oder Schichtzusammensetzung sowie höhere Film- oder Schichtreinheitsgrade möglich. In einer bevorzugten Implementierung bilden die erste und die zweite Elektrode die einzigen einspeisefähigen Elektroden.
Wie noch aus 1 erkennbar, weist das Kammerinnere 14 eine Seitenwand mit mindestens einem Abschnitt auf, der gemäß der Darstellung geerdet ist. Dies ermöglicht günstigerweise, daß die hochfrequente HF-Stromschleife, die durch die HF-Stromquelle 26 entwickelt oder erzeugt wird, im Inneren der Kammer geerdet wird. So wird die Störung zwischen der dadurch erzeugten Hochfrequenzenergie und entweder der Thermoelement-Anschlußleitung 30 oder der Niederfrequenzleitung 34 verringert. 2 zeigt zum Vergleich eine Anordnung, die außerhalb des Bereichs der Patentansprüche der vorliegenden Patentanmeldung liegt und die Erdung der Hochfrequenz-Stromschleife außerhalb der Reaktorkammer ermöglicht. Dementsprechend wird ein Erdungsweg vorgesehen, der durch die Reaktorseitenwand zu einem außerhalb des Reaktors liegenden Punkt hindurchgeht.
In der Ausführungsform gemäß 1 ist ein Erdungspunkt für die Hochfrequenz-Stromschleife vorgesehen, der von der Leitung 34 und der Thermoelement-Anschlußleitung 30 entfernt liegt. Der Erdungspunkt befindet sich innerhalb der Reaktorkammer und umfaßt den geerdeten Abschnitt des Kammerinneren. Der Erdungsweg 36 wird vorgesehen und führt zu dem Erdungspunkt, den er teilweise definiert. Der Erdungsweg 36 schließt einen Abschnitt der Niederfrequenz-Stromleitung ein, der an der Innenseite der Kammer angeordnet ist. Dementsprechend erdet der Erdungsweg die Hochfrequenz- Stromschleife oder bietet einen Mechanismus, durch den die Hochfrequenz-Stromschleife über die Niederfrequenzleitung von einem innerhalb des Reaktors gewählten Punkt aus geerdet werden kann. Der Erdungsweg 36 schließt ein Überbrückungs- oder Bandfilter 38 ein, das so konfiguriert ist, daß es nur hohe Frequenzen durchläßt, wie z. B. diejenigen, die durch die Hochfrequenz-Stromquelle 26 entwickelt oder erzeugt werden. Dementsprechend wird dadurch ein Mechanismus bereitgestellt, durch den die Hochfrequenzschleife geerdet werden kann, ohne die Funktion der niederfrequenten Stromquelle 32 oder die dadurch erzeugte Leistung zu beeinflussen.
Alternativ können, wie oben erwähnt, andere Erdungsarten der Hochfrequenz-Stromschleife genutzt werden. Zum Beispiel kann die Hochfrequenz-Stromschleife über einen geeigneten Erdungsdraht, der direkt mit dem geerdeten inneren Kammerabschnitt verbunden ist, an einem inneren Abschnitt der Reaktionskammer geerdet werden. Durch Erdung der hochfrequenten HF-Stromschleife auf die gerade beschriebene Weise werden unerwünschte Effekte vermieden, die mit der Störung zwischen der von der Stromquelle 26 erzeugten Hochfrequenz und der Thermoelementleitung 30 verbunden sind. Dementsprechend liefert das Thermoelement 28 genauere Temperaturinformationen bezüglich der zweiten Elektrode oder Trägerelektrode 18, und die Kreuzkopplung zwischen den Nieder- und Hochfrequenzleitungen wird günstigerweise vermindert, wenn nicht beseitigt.
Entsprechend dem bevorzugten Parallelplatten-PECVD-Reaktor und unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird nachstehend ein bevorzugtes Halbleiterverarbeitungsverfahren in einem Ablaufdiagramm dargestellt, das in 3 allgemein mit 100 bezeichnet wird. Dementsprechend wird im Schritt 110 ein Halbleiterwerkstück, wie z. B. ein Wafer W (1), in den Reaktor 10 eingebracht und vorzugsweise auf die zweite oder Trägerelektrode 18 aufgelegt, wie dargestellt. Die Trägerelektrode nimmt das Werkstück im Inneren des bevorzugten Reaktors zur anschließenden Verarbeitung auf. Wie oben angegeben, sind auch andere Arten der Aufnahme des Werkstücks oder Wafers möglich. Im Schritt 112 werden gasförmige Reaktanten in den Reaktor eingeleitet, vorzugsweise durch die Schauerkopfelektrode 16. Im Schritt 114 werden die Reaktanten mindestens zwei verschiedenen HF-Stromfrequenzen bis zu einem Grade ausgesetzt, der ausreicht, um die Abscheidung eines Reaktantenprodukts über dem Halbleiterwerkstück zu bewirken. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung wird HF-Strom mit einer ersten Frequenz von der hochfrequenten HF-Stromquelle 26 an die Schauerkopfelektrode 16 angelegt. Außerdem wird eine zweite HF-Stromfrequenz an die Trägerelektrode 18 angelegt, die das Halbleiterwerkstück W trägt. Gemäß einer bevorzugten Implementierung und im Schritt 116 wird ein Erdungsweg bereitgestellt, der zu einem Erdungspunkt für die durch die erste HF-Stromquelle 26 entwickelte oder erzeugte HF-Stromschleife führt und diesen Erdungspunkt definiert. Der Erdungspunkt befindet sich vorzugsweise in einer von anderen Komponentenverbindungsleitungen entfernten Position. Diese liegt im Kammerinneren, wie z. B. an einem Abschnitt der Seitenwand des Kammerinneren, der an Masse gelegt ist.
Der Erdungsweg schließt ein Überbrückungs- oder Bandfilter 38 ein, das so konfiguriert ist, daß es nur die höhere der beiden Frequenzen durchläßt, d. h. diejenige, die durch die Hochfrequenz-Stromquelle 26 entwickelt oder erzeugt wird. Das Filter ist vorteilhafterweise so konfiguriert, daß es die Hochfrequenz-Stromquelle innerhalb des Reaktors erdet, was dazu dient, eine etwaige Störung der Thermoelementleitung 30 und der HF-Stromleitung 34, die durch eine gemeinsame Öffnung 13 hindurchgehen, zu vermindern, wenn nicht zu beseitigen.
Zu den Vorteilen, die durch die oben beschriebene Reaktorkonstruktion und die PECVD-Verarbeitungsverfahren geboten werden, gehören, daß eine von der Hochfrequenz-Stromschleife erzeugte Störung, die andere Systemkomponenten stört, durch Erdung der dazugehörigen Hochfrequenz-Stromschleife an einer von diesen Komponenten entfernten Stelle vermindert, wenn nicht beseitigt wird. Dadurch wird ein weniger störungsanfälliges PECVD-System bereitgestellt. Zusätzlich und unabhängig von dem Vorteil bezüglich der Störungen ist eine bessere Film- und Schichtabscheidung möglich. Dies wird in der bevorzugten Ausführungsform durch Entwicklung einer Strom- oder Stromfrequenzdifferenz zwischen den Reaktorelektroden ermöglicht, wobei die bevorzugte Strom- oder Stromfrequenzdifferenz in einem Parallelplatten-PECVD-Reaktor entwickelt wird, indem die Schauerkopfelektrode mit einer hohen Frequenz und die Trägerelektrode mit einer niedrigen Frequenz gespeist wird. Dadurch entstehen Vorteile, zu denen ein besseres Haftvermögen des Films, eine niedrigere Defektdichte, eine bessere Stufenüberdeckung besonders in Topographien mit hohem Seitenverhältnis und Filme oder Schichten mit besseren elektrischen Eigenschaften gehören. Außerdem kann in PECVD-Systemen, in denen das Ätzen ausgeführt wird, eine bessere Verträglichkeit mit Mikrolinienstrukturübertragungsprozessen erreicht werden. Weitere Vorteile werden für den Fachmann offensichtlich sein.
In Übereinstimmung mit dem Statut ist die Erfindung in mehr oder weniger konkreter Ausdrucksweise bezüglich der Struktur- und Verfahrensmerkmale beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen konkreten Merkmale beschränkt ist, da die hier offenbarten Einrichtungen bevorzugte Formen der praktischen Ausführung der Erfindung aufweisen.

Claims

Zweifrequenzreaktor (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung, der aufweist: eine Reaktorinnenfläche (14), die eine Verarbeitungskammer (12) definiert, wobei mindestens eine Teil der Innenfläche (14) geerdet ist; eine HF-Stromquelle (26) mit einer ersten Frequenz, die so konfiguriert ist, daß sie eine Stromschleife mit einer ersten Frequenz erzeugt, von der mindestens ein Teil innerhalb der Kammer (12) verläuft; eine erste Elektrode (16) innerhalb der Verarbeitungskammer (12), die betriebsfähig mit der HF-Stromquelle (26) für die erste Frequenz verbunden und so konfiguriert ist, daß sie von dieser gespeist wird; eine HF-Stromquelle (32) mit einer zweiten Frequenz, die so konfiguriert ist, daß sie HF-Energie mit Frequenzen erzeugt, die niedriger sind als die Frequenzen, die durch die HF-Stromquelle (26) mit der ersten Frequenz erzeugt werden; eine zweite Elektrode (18) innerhalb der Verarbeitungskammer (12), die betriebsfähig mit der HF-Stromquelle (26) für die zweite Frequenz verbunden und so konfiguriert ist, daß sie von dieser gespeist wird; und eine Erdungseinrichtung für die Stromschleife mit der ersten Frequenz, wobei der Reaktor dadurch gekennzeichnet ist, daß die erste Elektrode (16) eine Schauerkopfelektrode (16) ist, die so konfiguriert ist, daß sie Reaktanten in den Reaktor (10) einbringt; daß die Erdungseinrichtung einen Erdungsweg innerhalb der Kammer (12) aufweist, der an der geerdeten Innenfläche (14) der Kammer geerdet ist, und daß der Erdungsweg ein Bandfilter aufweist, wobei das Badfilter (38) so konfigurier ist, daß es nur Frequenzen durchläßt, die von der HF-Stromquelle (26) für die erste Frequenz erzeugt werden.
Zweifrequenzreaktor (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (18) so konfiguriert ist, daß sie mindestens ein Halbleiterwerkstück (W) zur Verarbeitung innerhalb der Kammer (12) trägt.
Zweifrequenzreaktor (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stromleitung (34), welche die HF-Stromquelle (32) für die zweite Frequenz und die zweite Elektrode (18) miteinander verbindet, wobei ein Teil der Stromleitung (34) mindestens einen Teil des Erdungsweges bildet.
Zweifrequenzreaktor (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: einen Kabelkanal in der Verarbeitungskammer (12), der einen Weg aus dem Inneren des Reaktors (10) nach außen des Reaktors (10) bildet; eine Stromleitung (34), die durch den Kabelkanal verläuft und die zweite Elektrode (18) betriebsfähig mit der HF-Stromquelle (32) für die zweite Frequenz verbindet; einen Temperaturfühler (28), der betriebsfähig mit der zweiten Elektrode (18) verbunden und so konfiguriert ist, daß er Temperaturinformationen über die zweite Elektrode (18) liefert; und eine mit dem Temperaturfühler (28) verbundene Temperaturfühlerleitung (30), die durch den Kabelkanal zu einem Punkt außerhalb des Reaktors (10) verläuft.
Zweifrequenzreaktor (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: einen Temperaturfühler (28), der betriebsfähig mit der zweiten Elektrode (18) verbunden und so konfiguriert ist, daß er Temperaturinformationen über die zweite Elektrode (18) liefert; und eine mit dem Temperatwfühler (28) verbundene Temperaturfühlerleitung (30), die zu einem Punkt außerhalb des Reaktors verläuft.
Halbleiterverarbeitungsverfahren (100) zur Ausführung der plasmaunterstützten chemischen Bedampfung, mit den folgenden Schritten: Aufnahme (110) mindestens eines Halbleiterwerkstücks (W) auf einer Trägerelektrode (18) innerhalb eines Parallelplattenreaktors (10) für plasmaunterstützte chemische Bedampfung; Einleiten von Reaktanten (112) in den Reaktor (10) durch eine Schauerkopfelektrode (16); und Einwirkenlassen (114) von mindestens zwei verschiedenen HF-Energie-Frequenzen auf die Reaktanten in ausreichendem Grade, um die Abscheidung eines Reaktantenprodukts über dem Halbleiterwerkstück (W) zu bewirken, wobei die Einwirkung (114) aufweist: Erden (116) einer HF-Stromschleife mit der höheren der beiden HF-Energiefrequenzen an einer geerdeten Innenfläche (14) der Reaktorkammer, wobei die Erdung (116) die Bereitstellung eines Erdungsweges innerhalb der Kammer aufweist, wobei der Weg ein Bandfilter (38) einschließt, das so konfiguriert ist, daß es nur Frequenzen der geerdeten Stromschleife durchläßt.
Halbleiterverarbeitungsverfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: die zwei unterschiedlichen HF-Energiefrequenzen durch zwei verschiedene HF-Stromquellen (26, 32) erzeugt werden, wobei eine erste (26) von den HF-Stromquellen HF-Energie mit Frequenzen erzeugt, die höher sind als diejenigen der von einer zweiten (32) der HF-Stromquellen erzeugten HF-Energie, wobei die erste HF-Stromquelle (26) mit der Schauerkopfelektrode (16) und die zweite HF-Stromquelle (32) mit der Trägerelektrode (18) verbunden ist; die geerdete HF-Stromschleife der höheren von den beiden Frequenzen entspricht; und die Erdung (116) eine Erdung (116) der HF-Stromschleife mit der höheren der beiden Frequenzen aufweist.
Halbleiterverarbeitungsverfahren (100) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine betriebsfähige Kopplung eines Thermoelements (28) an die Trägerelektrode (18).