專利名稱：可調(diào)諧的多區(qū)氣體噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和一種方法，用于在一個等離子處理系統(tǒng)中傳送各種反應(yīng)劑至一個基片，以便處理半導(dǎo)體基片，比如半導(dǎo)體晶片。更具體地說，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和一種方法，用于由一個局部區(qū)噴射氣體越過基片的中心，以增加處理的均勻性和效率。
本發(fā)明的背景真空處理室通常借助供給處理氣體至真空室和施加一個射頻(RF)場至氣體而在基片上浸蝕或化學(xué)氣相沉積(CVD)材料。噴射處理氣體進(jìn)入室的方法可能對于基片表面上的化學(xué)反應(yīng)形式的分布具有重要的作用，以及因此對于整個過程具有重要的作用。蓮蓬頭氣體噴射和擴散運輸系統(tǒng)是普遍使用的以保證處理氣體在整個基片上均勻的分布。在感應(yīng)耦合等離子浸蝕室的情況下，例如，浸蝕特點的評價在很大程度上取決于在整個基片上這些反應(yīng)形式的與空間有關(guān)的密度以及在基片上的高能離子入射的分布。
美國專利U.S.Patent No.4,691,662 to Roppel et al.公開一種雙等離子微波裝置，用于浸蝕和沉積，其中處理氣體是借助安裝在處理室側(cè)壁上的延伸越過基片的一部分的管道供給的。美國專利U.S.PatentNo.5,522 934 to Suzuki et al.公開一種氣體噴射器裝置，包括多個氣體供給噴嘴，設(shè)置在基本上垂直于基片方向的多個平臺上，其中惰性氣體(而不是處理氣體)通過室頂板的中心注入。上平臺上的噴嘴比下平臺上的噴嘴延伸更接近基片的中心。噴射孔位于氣體供給噴嘴的末端。這些系統(tǒng)可以有效地傳送處理氣體至基片上的區(qū)域。然而，由于管道在基片和初次離子產(chǎn)生區(qū)之間延伸越過基片，當(dāng)離子擴散由產(chǎn)生區(qū)至基片時，管道可能投射離子不均勻性的陰影到基片表面上。這樣能夠?qū)е陆g和沉積均勻性的不希望的損失。
使用氣體供給管道的其它方法，供給管道不延伸越過基片表面。如“Electron Cyclotron Resonance Microwave Discharges for Etchingand thin-film Deposition，J.Vacuum Science and TechnologyA，Vol.7，pp.883-893(1989)by J.Asmassen”示出管道僅延伸至基片的邊緣?！癓ow-temperature Deposition of Silicon Dioxide Films fromElectron Cyclotron Resonant Microwave Plasmas，J.AppliedPhysics，Vol.65，pp.2457-2463(1989)by T.V.Herak et al.描述一個等離子CVD工具，包括多個氣體噴射管道，它們供給單獨的處理氣體。多個管道安裝在下室壁內(nèi)，并帶有氣體傳送孔位于基片支承的周邊外面以及在管道的末端。這些管道排列可能引起處理漂移問題，作為管道末端加熱的一個結(jié)果。
“New Approch to Low Temperature Depositon of High quality ThinFilms by Electron Cyclotron Resonance MicrowavePlasmas，J.Vac.Sci.Tech，B，Vol.10，pp.2170-2178(1992)by T.T.Chauet al.”描述一個等離子CVD工具，包括一個氣體入口管道安裝在下室壁內(nèi)正位于基片支承周邊的上面和外面。管道是彎曲的，從而使噴射軸是基本上平行于基片。一個補充的水平管道設(shè)置用于第二種處理氣體。氣體噴射孔位于管道的末端。帶有孔的噴射器位于噴射器管道的末端可能在處理較小批的基片之后，比如少于100個，傾向于堵塞。噴射器孔的堵塞是損傷性的，因為它能夠?qū)е路磻?yīng)劑不均勻的分布，不均勻的薄膜沉積或基片浸蝕，總的沉積或浸蝕速率偏移，以及由于工具停機要求維修而產(chǎn)生的不經(jīng)濟性。
曾經(jīng)建議各種系統(tǒng)以改進(jìn)處理的均勻性，它借助在音速或超音速噴射處理氣體，例如，使用一個單獨的噴嘴對準(zhǔn)基片的中心，如共有的美國專利所公開，見U.S.Patent No.6,230,651 to Ni et al.其它的方案使用一個蓮蓬頭裝置，帶有小孔分布，設(shè)計為產(chǎn)生超音速噴射。第二項設(shè)計能夠改進(jìn)整個基片上反應(yīng)的中性密度，但是需要存在導(dǎo)電氣體分布和擋板系統(tǒng)，它可以使感應(yīng)耦合降級和能夠成為過程的一個污染源。
美國專利U.S.Patent No.4,270,999 to Hassan et al.公開噴射處理氣體用在音速等離子浸蝕和沉積用途的優(yōu)點。Hassan等人指出，在噴嘴內(nèi)獲得音速促進(jìn)由噴嘴的真空終點的一個爆炸排放，它引起在圍繞基片的反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體分子的高度的渦旋和均勻地彌散。
美國專利U.S Patent No.5,614,055 to Fairbairn et al.公開長形的超音速噴嘴，它以超音速噴射反應(yīng)氣體至覆蓋基片的區(qū)域。噴嘴由室壁延伸至基片，并且每個噴嘴前端具有一個氣體分布孔在末端。美國專利U.S.Patent No.4,943,345 to Asmussen et al.公開一個等離子CVD裝置，包括超音速噴嘴，用于傳送激勵氣體至基片。美國專利U.S.PatentNo.5,164,040 to Eres et al.公開脈沖的超音速噴嘴，用于CVD。雖然這些系統(tǒng)有意地用于改進(jìn)處理的均勻性，它們遭受上面所述的缺點，這就是在噴射器的末端處孔的堵塞，它能對基片上的薄膜的均勻性產(chǎn)生有害影響。
某些系統(tǒng)已建議用于改進(jìn)處理的均勻性，它借助使用多個的噴射區(qū)。共有的美國專利U.S.Patent No.6,013,155 to Mc Millin et al.公開一種RF等離子處理系統(tǒng)，其中氣體是通過噴射器管由孔供給的，孔位于遠(yuǎn)離管子末端處的高電場線路集中。這種排列減少了孔的堵塞，因為孔的位置遠(yuǎn)離產(chǎn)生處理副產(chǎn)品堆積的區(qū)域。
美國專利U.S.Patent No.4,996,077 to Moslehi et al公開一個電子回旋加速器諧振(ECR)裝置，包括氣體噴射器，排列為圍繞基片周邊以提供均勻的非等離子氣體的分布。非等離子氣體的噴射是為了減少顆粒污染，以及噴射器取向為傳送非等離子氣體到被處理的基片表面上。
美國專利U.S.Patent No.5,252,133 to Miyazaki et al.公開一個多晶片非等離子CVD裝置，包括一個垂直氣體供給管，它沿縱軸有多個氣體噴射孔。噴射孔沿支承多個基片的晶片舟的縱向側(cè)面延伸，以便引導(dǎo)氣體進(jìn)入處理室。類似地，美國專利U.S.Patent No.4,992,301 toShishiguchi et al公開多個垂直氣體供給管，并沿管子的長度有多個氣體噴射孔。
美國專利U.S.Patent No.6,042,687 to Singh et al描述帶有兩個獨立的氣體供給管系統(tǒng)。主要供給管噴射氣體至基片和第二供給管噴射氣體至基片周邊。兩個氣體供給代表單獨的組件，以及由單獨的氣體管線供給，它能夠攜帶不同的氣體混合物。具有獨立的氣體源和獨立的氣體流動控制的其它系統(tǒng)公開于美國專利U.S.Patent Nos.5,885,358和5,772,771。
隨著工業(yè)傾向于增加基片尺寸，保證均勻的浸蝕和沉積用的方法和裝置變得越來越重要。這點在平板顯示器處理中尤其明顯。普通的蓮蓬頭氣體噴射系統(tǒng)能夠傳送氣體至基片的中心，但是，為了定位噴射孔接近基片，工作室的高度必須減小，它能夠?qū)е戮鶆蛐圆幌Ｍ膿p失。徑向氣體噴射系統(tǒng)可能無法提供適當(dāng)?shù)奶幚須怏w傳送到大面積基片的中心，典型地發(fā)生在，例如平板處理中。在等離子處理系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的底泵送室設(shè)計中上述現(xiàn)象尤其真實。
上述的Fairbairn等人的專利也公開一個蓮蓬頭噴射系統(tǒng)，其中噴射孔位于反應(yīng)器的頂板上。這種蓮蓬頭系統(tǒng)還包括多個埋置的磁鐵以減少孔的堵塞。美國專利U.S.Patent No.5,134,965 to Tokuda et al.公開一個處理系統(tǒng)，其中處理氣體是通過處理室頂板上的入口孔噴射的。氣體供給至一個高密度等離子區(qū)。除了上述的系統(tǒng)外，美國專利U.S.Patent No.4,614,639 to Hegedus公開一個平行板反應(yīng)器，借助一個中心口供給處理氣體，中心口具有一個擴口末端在頂壁上以及多個口圍繞室的周邊。美國專利U.S.Patent Nos.5,525,159(Hama etal)5,529,657(Ishii)，5,580,385(Paranipe et al)，5,540,800(Qian)和5,531,834(Ishizuka et al)公開等離子室裝置，借助一個蓮蓬頭供給處理氣體，以及由一個天線供電，它產(chǎn)生一個感應(yīng)與室內(nèi)的等離子耦合。用于提供跨過基片的均勻的氣體分布的裝置和系統(tǒng)公開于下列美國專利U.S.Patent Nos.6,263,829；6,251,187；6,143,078；5,734,143；和5,425,810。
盡管到目前為止的發(fā)展，仍需要優(yōu)化射頻等離子處理一個基片時的均勻性和沉積，同時防止氣體供給孔的堵塞和處理副產(chǎn)品的堆集，以及改善在基片上面的對流運輸。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供一個等離子處理系統(tǒng)，它包括一個等離子處理室，一個真空泵與處理室連接，一個基片支承，在其上面的一個基片在處理室內(nèi)處理，一個介電元件，其內(nèi)表面對著基片支承，其中介電元件形成處理室的一個壁，一個氣體噴射器延伸通過介電元件，這樣使氣體噴射器的末端暴露在處理室內(nèi)，氣體噴射器包括多個氣體出口供給處理氣體，它是在至少一些進(jìn)入處理室的出口之間獨立地改變，以及一個RF能源，它通過介電元件與RF能量感應(yīng)地耦合，以及進(jìn)入處理室以激勵處理氣體進(jìn)入一個等離子狀態(tài)以處理基片。本系統(tǒng)最好是一個高密度等離子化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)或一個高密度等離子浸蝕系統(tǒng)。
RF能源可以具有一個RF天線和氣體噴射器能夠噴射處理氣體至室內(nèi)一個主要的等離子產(chǎn)生區(qū)。氣體出口可以位于氣體噴射器的一個軸末端表面上，因此形成幾個氣體出口區(qū)。例如，氣體出口可以包括一個中心氣體出口(在軸線上區(qū))在垂直于基片的暴露表面的軸向上延伸，以及多個傾斜的氣體出口(軸線外區(qū))在一個與軸向傾斜的一個銳角延伸。噴射器出口定位以改進(jìn)跨過基片的反應(yīng)形式的均勻性。一個單獨的氣體供給管分路以供給每個噴射區(qū)。
氣體噴射能夠在一個或多個噴射出口之間分配進(jìn)行，這時使用在每個單獨的氣體供給管道內(nèi)的可變流動限制裝置，它供給至不同的噴射區(qū)。借助獨立地改變流動限制裝置的調(diào)節(jié)，通過多個區(qū)域的流動速率可以改變，以便產(chǎn)生相對于處理室軸線的改變的尺寸和不同角度的射流。這種在軸線上和軸線外噴射之間的平衡確定了對流場在噴嘴頂端的下游。這個流動場能夠使用于改進(jìn)室內(nèi)的整個流動。它包括對流的和擴散的分量。作為其結(jié)果，反應(yīng)形式的空間密度關(guān)系可以與改進(jìn)處理均勻性的目的調(diào)制。
氣體噴射器能夠以一個亞音速，音速或超音速噴射處理氣體。
在一個實施例中，氣體噴射器包括多個平面的軸端面，它與介電窗口的內(nèi)表面平齊。在另一個實施例中，氣體噴射器可移動地安裝在介電窗口和/或供給處理氣體進(jìn)入室的中心區(qū)。氣體出口能夠具有不同的形狀和/或空間排列。例如，氣體噴射器可以包括一個封閉的末端以及氣體出口可以取向以相對于平行于基片的一個暴露表面的平面傾斜地以一個銳角噴射處理氣體。在氣體噴射器可移動地安裝在介電窗口的開口內(nèi)的情況下，至少用一個O形密封圈在氣體噴射器和介電窗口之間密封。
本發(fā)明還提供一種等離子處理基片的方法，包括放置一個基片到處理室內(nèi)的一個基片支承上，其中一個介電元件的一個內(nèi)表面形成處理室的一個壁，對著基片支承，由一個氣體噴射器供給處理氣體進(jìn)入處理室，氣體噴射器延伸通過介電元件，這樣使氣體噴射器的末端暴露在處理室內(nèi)，氣體噴射器包括多個氣體出口，供給處理氣體進(jìn)入處理室，以及激勵處理氣體進(jìn)入一個等離子狀態(tài)，它通過介電元件與由一個RF能源產(chǎn)生的RF能能量感應(yīng)地耦合，進(jìn)入處理室，處理氣體是與基片暴露的表面反應(yīng)的等離子相。按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，噴射器內(nèi)的出口孔由多個氣體供給管道供給，它由一個單獨的氣體源供給，通過每個供給管道的總流動的分量可以用一個控制活門裝置改變，例如位于等離子室外面的一個活門和扼流元件網(wǎng)絡(luò)；因此，在室內(nèi)的流動圖案借助改變噴射器內(nèi)每個噴射區(qū)的傳導(dǎo)率而調(diào)制。
附圖的簡要說明

圖1示出按照本發(fā)明的一個等離子處理系統(tǒng)；圖2a-b示出一個兩區(qū)噴射器的細(xì)節(jié)，借助一個單獨的主氣體供給管供給處理氣體，它分路以單獨地供給氣體至兩個噴射區(qū)；圖2c示出一個兩區(qū)噴射器，帶有一個電傳導(dǎo)外套；圖3a-c示出按照本發(fā)明的使用一個氣體噴射裝置的一個感應(yīng)耦合的等離子反應(yīng)器內(nèi)的氣體分布作用；圖4a-c示出流動率對使用一個選通浸蝕處理的空白多晶硅浸蝕速率的作用；圖5a-c示出流動率對使用一個淺槽隔離處理的空白硅浸蝕速率的作用；圖6a-b和圖7a-b示出借助流動率調(diào)節(jié)的多晶硅選通和修整的光致抗蝕掩模的臨界尺寸均勻性的改進(jìn)；圖8a-b示出可以借助處理氣體流動率的調(diào)節(jié)調(diào)諧平均的浸蝕特性。
優(yōu)選的實施例的詳細(xì)說明本發(fā)明提供一種改進(jìn)的氣體噴射系統(tǒng)，用于等離子處理基片，比如借助浸蝕或化學(xué)氣相沉積(CVD)。噴射系統(tǒng)能夠使用于噴射氣體，比如含硅，鹵素(例如F，Cl，Br等)，氧，氫，氮等的氣體。噴射系統(tǒng)能夠單獨地使用或與其它反應(yīng)劑/惰性氣體供給裝置一起使用。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，提供一個氣體噴射裝置用于等離子室感應(yīng)地耦合。在優(yōu)選的裝置內(nèi)，一個氣體噴射器位于室的上壁的中心處以及一個或多個氣體出口傳送處理氣體到室內(nèi)一個半導(dǎo)體基片的上面，比如一個晶片或被處理的平板顯示器。按照本發(fā)明的氣體噴射器能夠改進(jìn)中心至邊緣的均勻性以及平均浸蝕或沉積特性，例如，臨界尺寸(CD)，CD偏移，型面和/或型面顯微加載。
處理氣體噴射進(jìn)入感應(yīng)耦合等離子浸蝕室的方法沖擊基片表面上化學(xué)反應(yīng)形式的分布。
浸蝕特點的評價在很大程度上取決于在整個基片上這些反應(yīng)形式的與空間有關(guān)的密度以及在基片上的高能離子入射的分布。本發(fā)明涉及一種由一個局部區(qū)域噴射氣體越過被處理的基片的中心的方法，它改進(jìn)了處理性能。處理性能可以借助一些性能測量，比如浸蝕速率的均勻性，特征寬度和型面，圖案轉(zhuǎn)移的保真度和圖案轉(zhuǎn)移的均勻性。改進(jìn)的性能能夠達(dá)到，它是借助在噴射器出口之間分配處理氣體的噴射，它設(shè)計為產(chǎn)生相對于處理室的軸線改變的尺寸和改變的角度的射流，例如，噴射器出口最好定位以改進(jìn)跨過基片的反應(yīng)形式的均勻性。最佳的氣體噴射和因而最佳的處理性能可以借助通過噴射器出口的流動率的調(diào)節(jié)而達(dá)到。在一個優(yōu)選的實施例中，通過在軸線上的以及軸線外的出口的流動率可以改變。這種在軸線上的和軸線外的噴射之間的平衡確定了對流場在噴嘴的頂端的下游。這個流動場能夠使用于改進(jìn)室內(nèi)的整個流動，它包括對流的和擴散的分量。作為其結(jié)果，反應(yīng)形式的空間密度關(guān)系能夠被調(diào)制。噴射方案因此是可調(diào)諧的，以及噴射器和氣體噴射管道的大量的污染進(jìn)一步減少，它是借助保持通過出口的至少一個最小的處理氣體流動，使室內(nèi)產(chǎn)生等離子形式擴散。例如，可以希望保持通過出口的阻塞式流動。噴射方案還提供調(diào)諧氣體噴射的可能性，以便優(yōu)化單獨多個硬件的性能。例如，對于不同的浸蝕用途(以及浸蝕用途中不同的接收階段)希望不同的軸線上和軸線外流動率，以獲得最佳的均勻性，噴射方案允許改變流動率而不需要工具的改動。
氣體出口能夠設(shè)置在噴射器的一個表面上，它低于、齊平或高于上室壁的表面。例如，氣體噴射器能夠包括一個圓柱形元件，具有氣體出口在一個側(cè)壁上以及一個單獨的氣體出口在其一個軸末端上，氣體出口位于上壁和半導(dǎo)體基片的暴露的表面之間。按照本發(fā)明，使用一個位于上室壁中心部分的單獨的氣體噴射器可以達(dá)到改進(jìn)的浸蝕結(jié)果。然而，多于一個氣體噴射器能夠設(shè)置在上室壁上，尤其是在這種情況下等離子是借助一個天線產(chǎn)生的，天線是借助一個介電層由室的內(nèi)部分離的，或者窗口和/或室是使用于處理大的基片或多個基片。
氣體出口的數(shù)目和/或由氣體出口流出氣體的噴射角度可以選擇，以便在特定的基片處理制度中提供希望的氣體分布。例如，在單晶片處理的情況下，室內(nèi)出口孔的數(shù)目，尺寸，噴射角度和/或位置能夠適合于一個特定的天線，設(shè)計使用于感應(yīng)耦合RF能量進(jìn)入室內(nèi)，上壁和基片暴露的表面之間的間隙，以及準(zhǔn)備在基片上進(jìn)行的浸蝕處理。
圖1示出一個等離子浸蝕反應(yīng)器10，比如TCP 9100TM，由Lam ResearchCorporation制造，是本申請的代理人。按照本發(fā)明，氣體噴射器安裝在一個開口內(nèi)，延伸通過介電窗口。真空處理室10包括一個基片支承12，通過一個靜電夾頭16施加一個靜電夾持力至一個基片13，以及一個RF偏壓至支承在其上面的一個基片，以及一個聚焦環(huán)14用于限制等離子體在基片上面的一個區(qū)域內(nèi)，它是He背冷卻的。一個能源用于保持室內(nèi)的一個高密度(例如1011-1012ions/cm3)等離子體，比如一個天線18由一個適當(dāng)?shù)腞F源供電以及附屬的RF阻抗匹配電路19，感應(yīng)耦合RF能量進(jìn)入真空處理室10，從而提供一個高密度等離子體。真空處理室10包括適當(dāng)?shù)某檎婵昭b置(未示出)，連接至出口15，用于保持室的內(nèi)部在希望的壓力(例如，低于50mTorr(毫乇)，典型地1-20mTorr)。一個均勻厚度的基本上平面的介電窗口20設(shè)置在天線18和處理室10的內(nèi)部之間，以及在處理室的頂部形成真空壁。一個氣體噴射器22設(shè)置在窗口20的一個開口內(nèi)，以及多個氣體出口，比如圓孔(未示出)，用于傳送由氣體供給管23供給的處理氣體至處理室10。一個任選的錐形或圓筒形襯墊30由窗口20延伸和圍繞基片支承12。
在工作時，一個半導(dǎo)體基片，比如一個晶片位于基片支承12上，以及典型地借助一個靜電夾頭、機械夾頭或其它夾持機構(gòu)保持就位，這時使用He背冷卻。隨后處理氣體借助使處理氣體通過氣體噴射器22而供給進(jìn)入真空處理室10。窗口20可以是平面的和均勻厚度的，如圖1所示，或者具有其它的形狀，比如非平面的和/或非均勻厚度的幾何形狀。借助供給適當(dāng)?shù)腞F功率至天線18在基片和窗口之間的空間內(nèi)引發(fā)一個高密度等離子體。在單獨的基片的浸蝕完成之后，經(jīng)處理的基片由室內(nèi)移出和另一個基片傳送進(jìn)入處理室進(jìn)行處理。
氣體噴射器22可以包括一個分離元件，由與窗口相同的或不同的材料制造。例如，氣體噴射器可以用金屬制造，比如鋁，不銹鋼或介電材料制造，比如石英，氧化鋁，氮化硅，碳化硅等。按照一個優(yōu)選的實施例，氣體噴射器是可移動地安裝在窗口的開口內(nèi)。然而，氣體噴射器也可以與窗口制成整體。例如，氣體噴射器能夠釬焊，燒結(jié)或用其它方法連接進(jìn)入窗口的開口，或者氣體噴射器能夠機加工或用其它方法形成在窗口內(nèi)，例如，窗口能夠用陶瓷粉末比如Al2O3或Si3N4燒結(jié)法與氣體噴射器一起成形，它設(shè)計為窗口的形狀。
圖2a-b示出本發(fā)明的一個實施例，其中噴射器22提供多區(qū)的氣體噴射。在所示的實施例中，噴射器包括軸線上的噴射出口24，供給處理氣體至一個第一區(qū)，至此區(qū)處理氣體是在垂直于基片表面的一個軸向方向供給的，以及一個軸線外噴射出口26，供給處理氣體至一個第二區(qū)，至此區(qū)處理氣體是在不垂直于基片的一個傾斜方向供給的。兩個區(qū)可以供給相同的處理氣體(例如，由一個氣體集氣管供給的處理氣體，其中一個或多個處理氣體被混合)。例如，主氣體供給管32可以使用一個T形接頭34分路以供給兩個噴射區(qū)。為了控制在每條管道內(nèi)的氣體流動，可變的流動限制器件36a和36b可以設(shè)置在每條單獨的管道內(nèi)，它供給不同的噴射區(qū)。器件36a和36b可以人工地調(diào)節(jié)或借助適當(dāng)?shù)碾娮涌刂谱詣踊ぷ?。根?jù)流動限制器件36a和36b的調(diào)節(jié)的獨立的改變，通過兩個出口24和26的流動率能夠改變。代替的實施例包括多個的出口和可變的流動限制活門和/或固定限制器的活門的網(wǎng)絡(luò)，它應(yīng)能使至每個噴射區(qū)的總傳導(dǎo)調(diào)節(jié)至一個或多個預(yù)定的動力控制值。
在圖2a的實施例中，所示中心氣體噴射出口是作為中心鏜孔25的繼續(xù)，它允許鏜孔/出口24，25使用于干涉測量。例如，鏜孔25的上端能夠被一個窗口27密封，它設(shè)置為與監(jiān)控設(shè)備29通信，比如一個燈，攝譜儀，光學(xué)纖維和透鏡裝置，如美國專利U.S.Patent No.6,052,176所公開。這里列出其公開內(nèi)容供參考。在這種排列中，軸線上的出口的直徑比軸線外的出口的直徑大，例如，在軸線上的出口為1cm直徑和軸線外的出口為1mm直徑。在圖2b的實施例中，在軸線上的出口的直徑比鏜孔25的小。軸線上的出口和軸線外的出口的相對尺寸可以選擇以達(dá)到一個希望的氣體流動分布。例如，軸線外的出口的總橫截面的面積可以小于、等于或大于軸線上的出口的總橫截面的面積。
按照本發(fā)明的一個實施例，噴射器能夠配置一個電傳導(dǎo)護套，它減少噴射器的氣體通道內(nèi)的等離子體點火。如果噴射器是用非傳導(dǎo)的材料制造，比如石英，在噴射器內(nèi)的等離子放電能夠被天線產(chǎn)生的電場保持。在噴射器內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)形式可能引起在噴射器內(nèi)部不希望的沉積或浸蝕。因此，參見圖2c，為了減少保持的放電的形成，噴射器22可以設(shè)置一個電傳導(dǎo)的護套40，鍍有一層電傳導(dǎo)薄膜。電傳導(dǎo)護套可以位于噴射器的外表面，例如，沿著噴射器的側(cè)壁。護套可以極大地減少噴射器內(nèi)部的電場，從而防止在噴射器的氣體通道內(nèi)的等離子點火和/或等離子保持。如圖2c所示，電傳導(dǎo)護套40能夠設(shè)計為一個管元件，比如一個圓環(huán)或一個開口的圓筒套管。護套可以任選地具有一層電傳導(dǎo)涂層在噴射器的側(cè)面和/或頂面(例如40’)。導(dǎo)電套管可以電接地或浮起，以進(jìn)一步減少噴射器內(nèi)的電場強度，它取決于接近其它的接地的和RF驅(qū)動的導(dǎo)電表面。
圖3a-c示出一個感應(yīng)耦合等離子反應(yīng)器內(nèi)噴射器流動率對反應(yīng)形式密度的沖擊，等離子反應(yīng)器包括一個氣體噴射器22，安裝在窗口20的一個開口內(nèi)(增加反應(yīng)劑密度輪廓如箭頭A所示，以及增加產(chǎn)物密度輪廓如箭頭B所示)。
在圖3a內(nèi)，流動限制器件(未示出)調(diào)節(jié)為傳送氣體供給大部分通過軸線上的出口。在圖3b內(nèi)，流動限制器件(未示出)調(diào)節(jié)為傳送氣體供給大部分通過軸線外的出口。在圖3e內(nèi)，通過軸線上的出口和通過軸線外的出口供給氣體流動的速率經(jīng)調(diào)諧以產(chǎn)生對于反應(yīng)劑和產(chǎn)物反應(yīng)形式兩者平坦的密度輪廓。這些圖沒有考慮噴射流動分布和等離子產(chǎn)生/密度型面之間的相互作用。反應(yīng)劑使用的沖擊也未示出。合理的可以假設(shè)，這種相互作用是存在的和也能沖擊越過基片的等離子和反應(yīng)劑中性密度型面。通過出口的流動速率可以選擇以優(yōu)化一個或多個等離子體和反應(yīng)形式的均勻性。
按照一個優(yōu)選的實施例，氣體噴射器包括一個單獨的軸線上的出口和多個軸線外的出口(例如，三個出口，以相距120°排列，四個出口，以相距90°排列等)。出口的排列可以使用于多晶硅浸蝕處理或鋁浸蝕處理。例如，軸線外出口可以相距45°，以及位于由軸末端的周邊延伸的錐形的側(cè)面上。軸線外的角度可以形成一個與軸方向的銳角，直角或鈍角。一個優(yōu)選的軸線外出口的角度是相對于軸方向10至90°，更好是10至60°。
對于氣體噴射器最好的安裝排列是可移動的安裝排列。例如，氣體噴射器可以螺旋擰入窗口或借助適當(dāng)?shù)膴A具夾持在窗口內(nèi)。一個優(yōu)選的可移動的安裝排列是這樣一種排列，其中氣體噴射器可以簡單地滑動配合入窗口，僅使用一個或幾個O形密封圈在窗口和氣體噴射器之間。例如，O形密封圈能夠設(shè)置在圍繞氣體噴射器下部分的凹槽內(nèi)，以提供氣體噴射器和窗口的開口之間的密封。如果希望其它O形密封圈可以設(shè)置在氣體噴射器的上部的凹槽內(nèi)(未示出)，以提供氣體噴射器和窗口的外表面之間的密封。
氣體噴射器有利地允許操作者改變處理氣體對于一個等離子浸蝕反應(yīng)器的供給排列，以優(yōu)化反應(yīng)器內(nèi)的氣體分布。例如，在等離子浸蝕鋁時，希望的是將處理氣體分配至等離子體內(nèi)，而不是將處理氣體傳送至被浸蝕的基片。在等離子浸蝕多晶硅時，希望的是將處理氣體分配至等離子體內(nèi)以及將處理氣體傳送至被浸蝕的基片。
進(jìn)一步的優(yōu)化包括選擇一個氣體噴射器，它在窗口的內(nèi)表面下面延伸一個希望的距離，和/或包括一個特定的氣體出口排列。這就是，根據(jù)浸蝕過程，氣體出口的數(shù)目，氣體出口的位置，比如在軸末端上和/或沿氣體噴射器的側(cè)面，以及氣體出口的角度能夠選擇，以提供最佳的浸蝕結(jié)果。例如，噴射的角度最好對于大尺寸的基片較大。
氣體噴射器能夠使用于等離子浸蝕鋁，它借助噴射處理氣體進(jìn)入室的內(nèi)部，從而使提供的氣體按一個希望的分布圖。作為一個實例，處理氣體可以包括100至500sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的Cl2和BCl3或Cl2和N2或BCl3，Cl2和N2的混合物。
氣體噴射器也可以使用于等離子浸蝕多晶硅，它借助噴射處理氣體進(jìn)入室的內(nèi)部，從而提供的氣體按一個希望的分布圖。作為一個實例，處理氣體可以包括100至500sccm的Cl2和HBr混合物，或僅Cl2，或僅HBr，或沒有載體比如He和/或一個添加氣體，比如O2。
在處理一個半導(dǎo)體基片時，基片插入處理室10，以及借助一個機械的或靜電的夾具夾持至一個基片支承上?；谔幚硎覂?nèi)借助激勵在處理室內(nèi)的一種處理氣體成為高密度等離子體而進(jìn)行處理。一個能源保持室內(nèi)的高密度(例如109-1012ions/cm3，最好為1010-1012ions/cm3)等離子體。例如，一個天線18，比如平面的多匝螺旋線圈，非平面的多匝線圈，一個具有其它形狀的天線，由一個適當(dāng)?shù)腞F源供電，以及適當(dāng)?shù)腞F阻抗匹配電路感應(yīng)耦合RF能量進(jìn)入處理室以產(chǎn)生一個高密度等離子體。然而，等離子體可以借助其它的能源產(chǎn)生，比如ECR(電子回旋共振)，平行板，螺旋形極化天線，螺旋共振器等能源。處理室可以包括一個適當(dāng)?shù)恼婵毡醚b置，用于保持室內(nèi)部在一個希望的壓力(例如低于5Torr，最好為1-100mTorr)。一個介電窗口，比如均勻厚度的平面介電窗口20或非平面的介電窗口，設(shè)置在天線18和處理室10的內(nèi)部之間，以及形成在處理室10頂部的壁。
一個氣體供給管道供給處理氣體至處理室，包括上述的氣體噴射器。處理氣體包括反應(yīng)氣體和任選的載體氣體，比如Ar。由于氣體出口的孔尺寸和數(shù)目小，在氣體噴射器和室的內(nèi)部之間能夠產(chǎn)生大的壓力差。例如，當(dāng)噴射器在壓力＞1Torr，以及室的內(nèi)部在壓力約10mTorr時，壓力差為約100∶1。這樣導(dǎo)致堵塞，在氣體出口處以音速流動。如果希望，氣體出口的內(nèi)孔能夠構(gòu)造為在每個出口處提供超音速流動。
在音速下噴射處理氣體阻止了等離子體滲透氣體出口。在沉積材料，比如摻雜的或未摻雜的二氧化硅的情況下，這樣的設(shè)計阻止等離子體分解氣體，比如SiH4由室的內(nèi)部進(jìn)入噴射器。這樣避免了在氣體出口內(nèi)隨后非晶態(tài)硅殘余物的形成。按照本實施例的等離子處理系統(tǒng)能夠提供比普通的氣體分配系統(tǒng)增加的沉積速率和改進(jìn)的基片上的均勻性，它是借助在基片上面含硅處理氣體的集中和借助優(yōu)先地傳送處理氣體到基片的特定的區(qū)域。
按照本發(fā)明，一些材料的浸蝕均勻性能夠改善，金屬材料比如鋁，導(dǎo)電半導(dǎo)體材料比如多晶硅，以及介電材料比如二氧化硅，包括光致抗蝕材料，使用鹵素和鹵碳基化學(xué)劑的選擇性的底層材料。相反的是，通過一個蓮蓬頭的普通的噴射，它設(shè)置在介電窗口內(nèi)或下面，能夠?qū)е驴邕^基片不均勻的浸蝕，例如，“中心快速抗蝕浸蝕”，它能夠?qū)е陆g特征和型面不良，以及在基片中心和邊緣不同的特征。此外，在蓮蓬頭上聚合物的形成能夠?qū)е虏幌Ｍ念w粒鱗片和基片污染。與蓮蓬頭裝置有關(guān)的其它問題包括增加的費用，它涉及提供一個夾層結(jié)構(gòu)用于傳送氣體通過窗口，溫度控制，氣體/等離子磨蝕蓮蓬頭，在蓮蓬頭氣體出口內(nèi)或蓮蓬頭和搭接窗口之間的間隙內(nèi)等離子體的點火，缺乏處理的重復(fù)性，處理漂移等。相反，通過一個氣體噴射環(huán)的邊緣噴射能夠?qū)е隆斑吘壙焖俳g”和在室壁上的聚合物沉積。對氧化物的光致抗蝕選擇性在這些情況下僅為1-4，而5-10是希望的。按照本發(fā)明的氣體噴射器能夠提供抗蝕性浸蝕率的均勻性的改進(jìn)(典型地6％)，并同時帶有對氧化物的光致抗蝕選擇性至少為5，最好為10或更大。因此本優(yōu)選的噴射設(shè)計能夠提供反應(yīng)中間體和化學(xué)團更均勻地流動至基片表面，包括兩種浸蝕形式，比如原子氯和氟，以及聚合形式，比如CxFyH2氣體，例如CF，CF2，CF3等。
當(dāng)基片尺寸增加時，也需要增加中心供給氣體。由氣體環(huán)裝置供給氣體的噴射系統(tǒng)不能夠提供正確的處理氣體傳送至大面積的基片的中心，它典型地遭遇在平板處理時。這點對于在等離子處理系統(tǒng)中普通遇到的底泵送室設(shè)計尤其真實。在等離子浸蝕的情況下，沒有按照本發(fā)明的中心氣體供給，浸蝕副產(chǎn)品可能停滯在基片的中心上面，在此種情況下，運輸基本上是單獨地通過擴散。這樣可以導(dǎo)致跨過基片不希望的不均勻浸蝕。按照本發(fā)明，處理氣體是噴射在等離子區(qū)內(nèi)，面對和緊接基片的中心。例如，氣體噴射器的氣體出口能夠位于窗口的內(nèi)表面下面足夠遠(yuǎn)處，從而使氣體出口浸入等離子體內(nèi)。氣體出口最好這樣定位，使這里有正確的離子擴散和中性的形式，以保證一個均勻的浸蝕或沉積速率。因此，氣體噴射器能夠定位在這樣一個區(qū)域內(nèi)，其中由TCPTM線圈感應(yīng)的方位電場降至零，它減少等離子產(chǎn)生區(qū)的擾動。并且，最好是使氣體噴射器浸入一個適當(dāng)?shù)木嚯x，比如不大于室頂板和基片之間距離的80％。這樣保證由室上部區(qū)擴散的離子具有充分的空間以充填緊接氣體噴射器下面的低離子密度。這樣將減少在至基片的離子流內(nèi)氣體噴射器的任何“陰影”。
使用浸入的氣體噴射器允許獨立地選擇中心氣體供給位置和處理室的長寬比。這樣有利于有效地使用處理氣體和改進(jìn)處理氣體傳送至大面積的基本的中心區(qū)，并且?guī)в袑Φ入x子體均勻性最小的干擾。這種形狀也是優(yōu)越的，因為定位氣體出口接近基片可以增加相對于基片上面緊接區(qū)內(nèi)擴散運輸?shù)膫鲗?dǎo)運輸。除了改善反應(yīng)劑的傳送外，氣體噴射器便于有效地運輸浸蝕副產(chǎn)品移出基片區(qū)，它能夠有利地影響均勻性和型面控制，尤其是在化學(xué)驅(qū)動用途中，比如鋁浸蝕。
出口能夠具有任何希望的形狀，比如沿著整個長度的均勻的直徑，或其它的形狀，比如錐形，擴口表面或徑向外形表面。氣體出口能夠取向以噴射氣體在任何方向上，包括直接至基片，與基片成銳角，平行于基片或反向至上等離子邊界表面(相對于噴嘴的縱軸成鈍角)或它們的組合。希望的是達(dá)到一個化學(xué)團和反應(yīng)中間體至基片表面的均勻的流動，以獲得跨過大面積的基片均勻地浸蝕或沉積速率。如果希望，補充的氣體噴射裝置也可以設(shè)置接近基片的周邊或其它的室壁。最好，沒有尖銳的隅角存在于氣體噴射器的末端，以減少接近頂端的局部電場增強。然而，也可能有這樣的情況，其中這種電場增強是有利的。
實例1多晶硅浸蝕深度靜力特性(平均的，標(biāo)準(zhǔn)的偏離和范圍)進(jìn)行測量作為軸線上和軸線外氣體流動速率的一個函數(shù)。圖4a-c示出一個選通浸蝕處理的浸蝕型面，其中圖4a示出較高的軸線上氣體噴射的作用，以及圖4c示出較高的軸線外噴射的作用。占優(yōu)勢的是，軸線上流動條件產(chǎn)生一個浸蝕深度為212.9±4.7nm(±2.2％)和范圍為18.3nm(±1.4％)(見圖4a多晶硅浸蝕結(jié)果)。占優(yōu)勢的是，軸線外流動條件產(chǎn)生一個浸蝕深度為212.6±5.3nm(±2.5％)和范圍為22.3nm(±1.7％)(見圖4c多晶硅浸蝕結(jié)果)。與此對比，一個混合的流動條件產(chǎn)生浸蝕均勻性驚人的改善(見圖4b多晶硅浸蝕結(jié)果)。在混合流動條件下，平均浸蝕深度為213.5nm(±1.1％)帶有一個范圍僅為7.7nm(±0.6％)。多晶硅浸蝕使用Cl2/HBr/O2混合物，總流動率為420sccm和室壓力為10mT。RF天線(頂部)功率為800W，并帶有一個-155V偏壓在底電極上。噴射器角度為60°。
實例2硅浸蝕深度靜力特性(平均的，標(biāo)準(zhǔn)的偏離和范圍)進(jìn)行測量作為軸線上和軸線外氣體流動速率的一個函數(shù)。圖5a-c示出一個選通浸蝕處理的浸蝕速率型面，其中圖5a示出較高的軸線上氣體噴射的作用，占優(yōu)勢的是，軸線上流動條件產(chǎn)生一個浸蝕深度為1299A±27A(±2.1％)和范圍為74A(±1.0)(見圖5a多晶硅浸蝕結(jié)果)。一個混合氣體流動條件產(chǎn)生一個浸蝕深度為1295A±23A(±1.8％)和范圍為76A(±1.0％)(見圖5b多晶硅浸蝕結(jié)果)。占優(yōu)勢的是，軸線外流動條件產(chǎn)生浸蝕均勻性驚人的改善(見圖5c多晶硅浸蝕結(jié)果)。在軸線外流動條件下，平均浸蝕深度為1272A±14A(±1.1％)，帶有一個范圍為41A(0.53％)。硅浸蝕使用HBr/O2混合物，室壓力為40mT和一個底電極溫度為60℃。RF天線(頂部)功率為1200W，并帶有一個-320V偏壓在底電極上。噴射器角度為45°。
實例3圖6a-b示出多晶硅的選通臨界尺寸(CD)改變作為對于兩個氣體流速率的預(yù)浸蝕和后浸蝕之間的差。增加的軸線上流動示于圖6a，與示于圖6b的增加的軸線外流動比較。使用可調(diào)諧噴射導(dǎo)致更好的CD均勻性。尤其是，圖6a所示的結(jié)果提供一個平均的CD改變?yōu)?.9nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為2.1nm和范圍為7.5nm，而圖6b所示的結(jié)果提供一個CD改變?yōu)?.4nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為1.6nm和范圍為5.9nm。
實例4圖7a-b示出光致抗蝕性修整CD改變作為對于兩個不同的氣體流動率的預(yù)浸蝕和后浸蝕之間的差。使用可調(diào)諧的噴射導(dǎo)致更好的CD均勻性。處理使用一個Cl2/O2混合物，具有總流動100sccm，室壓力為5mT和底電極溫度為60℃。RF天線(頂部)功率為385W，并帶有一個-34V自偏壓在底電極上。噴射器角度為45°。尤其是，圖7a所示的結(jié)果提供一個平均CD改變?yōu)?49.3nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為2.5nm和范圍為9.1nm，而圖7b所示的結(jié)果提供一個CD改變?yōu)?47.6nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為2.0nm和范圍為7.5nm。
實例5圖8a-b示出多晶硅選通臨界尺寸(CD)的改變作為對于兩個不同的氣體流動率的預(yù)浸蝕和后浸蝕之間的差。圖8a示出，平均CD改變能夠借助調(diào)節(jié)氣體流動率而單獨地調(diào)節(jié)。一個兩階段處理使用一個Cl2/O2/HBr/He/O2的混合物在第一階段室壓力為15mT，并帶有400sccm總流動，575W天線(頂部/感應(yīng))功率，以及-138V自偏壓在底電極上；在第二階段，室壓力為30mT，并帶有575sccm總流動，750W天線功率，-80V自偏壓在底電極上。尤其是，圖8a所示的結(jié)果提供一個平均CD改變?yōu)?.1nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為2.4nm和范圍為9.5nm，而圖8b所示的結(jié)果提供一個CD改變?yōu)?3.3nm，標(biāo)準(zhǔn)偏離為2.4nm和范圍為8.9nm。
以上說明了本發(fā)明的原理，優(yōu)選的實施例和工作方法。然而，本發(fā)明不應(yīng)該局限于討論過的特定的實施例。因此，以上所述的實施例應(yīng)該理解為說明性的而不是限制性的，以及應(yīng)該理解，在不脫離下列權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍的條件下，技術(shù)熟練人員可以在這些實施例中做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種等離子處理系統(tǒng)，包括一個等離子處理室；一個真空泵，連接至處理室；一個基片支承，在其上面一個基片在處理室內(nèi)處理；一個介電元件，其內(nèi)表面對著基片支承，其中介電元件形成處理室的一個壁；一個氣體噴射器，延伸通過介電元件，這樣使氣體噴射器的末端暴露在處理室內(nèi)，氣體噴射器包括多個氣體出口，以各種流動率供給處理氣體，該流動率在進(jìn)入處理室的至少某些出口之間獨立地改變；以及一個RF能源，通過介電元件將RF能量感應(yīng)地耦合并進(jìn)入處理室，以激勵處理氣體進(jìn)入一個等離子狀態(tài)以處理基片。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)是一個高密度等離子化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)或一個高密度等離子浸蝕系統(tǒng)。
3.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，RF能源具有一個RF天線和氣體噴射器噴射處理氣體至室內(nèi)一個主要等離子產(chǎn)生區(qū)。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體出口包括一個單獨的軸線上的出口，在氣體噴射器的一個軸向末端表面上，還包括多個軸線外的出口，在氣體噴射器的一個側(cè)表面上，軸線上的出口和軸線外的出口是供給處理氣體由一個單獨的氣體供給管通過第一和第二氣體管道，氣體管道包括流動控制器，它提供可調(diào)節(jié)的氣體流動至軸線上出口，與軸線外的出口無關(guān)。
5.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體出口包括一個中心氣體出口，在垂直于基片的暴露表面的軸向上延伸，以及多個傾斜的氣體出口，以一個銳角延伸至軸向，中心氣體出口接受由第一氣體管道供給的處理氣體和傾斜的出口接受來自第二氣體管道的處理氣體，第一和第二氣體管道接受來自相同的氣體供給管的處理氣體。
6.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器以一個亞音速，音速或超音速噴射處理氣體。
7.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器包括一個平面的軸端面，具有一個軸線上的出口在其上面，以及一個錐形側(cè)面，具有軸線外的出口在其上面，軸線上的出口接受來自噴射器的一個中心通道的處理氣體，以及軸線外的出口接受來自圍繞中心通道的環(huán)形通道的處理氣體。
8.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器是可移動地安裝在介電窗口內(nèi)以及供給處理氣體進(jìn)入室的中心區(qū)。
9.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器包括至少一個軸線上出口，它噴射處理氣體在垂直于與基片的暴露的表面平行的平面的軸向上，以及軸線外出口，它噴射處理氣體在相對于與基片的暴露的表面平行的平面的一個銳角上。
10.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器是可移動地安裝在介電窗口的開口內(nèi)和一個真空密封件設(shè)置在氣體噴射器和介電窗口之間。
11.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，RF能源包括一個RF天線，成平面或非平面螺旋線圈，以及氣體噴射器噴射處理氣體至室內(nèi)的一個主要的等離子產(chǎn)生區(qū)。
12.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，一個主要的氣體供給管分路為多數(shù)的氣體供給管道，以供給氣體出口。
13.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣體流動率是使用可變的流動限制器件獨立地改變的。
14.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣體流動率是使用一個活門和扼流元件網(wǎng)絡(luò)獨立地改變的。
15.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，氣體噴射器還設(shè)置一個電傳導(dǎo)護套，它減少位于氣體噴射器內(nèi)氣體通道內(nèi)的等離子點火。
16.一種等離子處理一個基片的方法，包括放置一個基片在一個處理室內(nèi)的一個基片支承上，其中一個介電元件的一個內(nèi)表面形成處理室的一個壁，對著基片支承；由一個氣體噴射器供給處理氣體進(jìn)入處理室，它延伸通過介電元件，這樣使氣體噴射器的一個末端暴露在處理室內(nèi)，氣體噴射器包括多個氣體出口，供給處理氣體進(jìn)入處理室；控制處理氣體的流動率使各出口中至少一個的與各出口中至少另一個的處理氣體流動率無關(guān)；借助由RF能源產(chǎn)生的感應(yīng)耦合RF能量激勵處理氣體成為等離子狀態(tài)，通過介電元件進(jìn)入處理室，處理氣體是與基體的一個暴露的表面反應(yīng)的等離子相。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，RF能源具有一個RF天線，成平面或非平面螺旋線圈，以及氣體噴射器噴射一些處理氣體通過一個軸線上出口至室內(nèi)一個中心區(qū)，以及通過軸線外的出口至圍繞中心區(qū)的一個環(huán)形區(qū)。
18.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，至少一些氣體出口噴射處理氣體在一個方向上，它不指向基片的暴露的表面。
19.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，氣體噴射器在介電窗口的一個內(nèi)表面下面延伸，以及氣體出口噴射處理氣體在多個方向上。
20.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，氣體噴射器以一個亞音速、音速或超音速噴射處理氣體。
21.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，單獨的各個基片是借助沉積或浸蝕每個基片上的一層在處理室內(nèi)順序地處理的。
22.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，氣體噴射器延伸進(jìn)入室的一個中心區(qū)，以及氣體出口噴射處理氣體至基片的暴露的表面和介電元件的內(nèi)表面之間的多個區(qū)。
23.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，氣體出口包括一個中心的軸線上出口在氣體噴射器的末端上和多個軸線外出口圍繞著軸線上氣體出口，軸線外出口噴射處理氣體在多個不同的方向上。
24.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，包括借助通過氣體出口噴射含氯的氣體等離子浸蝕基片上的一個鋁層，至少一些氣體出口噴射氣體不是在垂直于基片的暴露表面的一個方向上。
25.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，包括借助通過一個中心氣體出口噴射含氯和/或含溴氣體等離子浸蝕基片上的一個多晶硅層，在垂直于基片的暴露表面的一個軸向上，以及通過圍繞中心出口的多個傾斜的氣體出口，傾斜的氣體出口噴射氣體在取向與軸向成10至90°角各方向上。
26.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，包括借助通過一個中心氣體出口噴射含氯的氣體等離子浸蝕基片上的一個氧化硅層，在垂直于基片的暴露表面的一個方向上，和/或通過圍繞中心開口的多個傾斜的氣體出口，傾斜的氣體出口噴射氣體在取向與軸向成10至90°角各方向上。
27.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，包括借助通過一個中心氣體出口噴射含氯和/或含溴氣體等離子浸蝕基片上的一個多晶硅層，在垂直于基片的暴露表面的一個軸向上，以及通過圍繞中心開口的多個傾斜的氣體出口，傾斜的氣體出口噴射氣體在取向與軸向成10至45°角各方向上。
28.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，包括借助通過一個中心氣體出口噴射含氯氣體等離子浸蝕基片上的一個氧化硅層，在垂直于基片的暴露表面的一個軸向上，和/或通過圍繞中心開口的多個傾斜的氣體出口，傾斜的氣體出口噴射氣體在取向與軸向成10至45°角各方向上。
29.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，一個單獨的主氣體供給管分路為多數(shù)氣體供給管道以供給氣體出口。
30.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣體流動率是使用可變的流動限制器件獨立地改變的。
31.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣體流動率是使用一個活門和扼流元件網(wǎng)絡(luò)獨立地改變的。
32.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣流動率是獨立地改變的以浸蝕基片上的一個層，從而達(dá)到一個層由中心至邊緣浸蝕的均勻性。
33.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，至少通過一些氣體出口的氣體流動率是獨立地改變的，以沉積一個層在基片上，從而達(dá)到一個層由中心至邊緣沉積的均勻性。
34.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，氣體噴射器還設(shè)置一個電傳導(dǎo)護套，它減少位于氣體噴射器內(nèi)氣體通道內(nèi)的等離子點火。
35.一個氣體噴射器，用于供給處理氣體進(jìn)入一個半導(dǎo)體處理室，包括一個噴射器殼體，它包括至少第一和第二氣體入口，至少第一和第二氣體通道以及至少第一和第二氣體出口，第一氣體通道是與第一入口和第一出口流體貫通，第二氣體通道是與第二入口和第二出口流體貫通，第一和第二氣體通道是彼此分離的，從而提供通過第一和第二出口的獨立的可調(diào)節(jié)的氣體流動率。
36.按照權(quán)利要求35的噴射器，其特征在于，至少一個第一氣體出口具有一個單獨的軸線上出口在噴射器殼體的一個軸末端表面上，以及至少一個第二氣體出口，具有多個軸線外出口在噴射器殼體的一個側(cè)面上。
37.按照權(quán)利要求35的噴射器，其特征在于，噴射器殼體包括一個平面的軸端面和一個錐形側(cè)面，至少一個第一氣體出口具有一個軸線上出口在軸端面上和至少一個第二氣體出口具有軸線外出口在錐形側(cè)面上，軸線上出口連接至噴射器內(nèi)的中心通道以及軸線外出口連接至圍繞中心通道的一個環(huán)形通道。
38.按照權(quán)利要求35的噴射器，其特征在于，還包括一個電傳導(dǎo)護套，它減少位于氣體噴射器內(nèi)的氣體通道內(nèi)的等離子點火。
全文摘要
一種可調(diào)諧的多區(qū)噴射系統(tǒng)，用于一個等離子處理系統(tǒng)以便用等離子處理各個基片(13)，比如各個半導(dǎo)體晶片。系統(tǒng)包括一個等離子處理室(10)，一個基片支承(16)用于支承一個基片在處理室內(nèi)，一個介電元件(20)具有一個內(nèi)表面對著基片支承，介電元件形成處理室的一個壁，一個氣體噴射器(22)固定至一部分或可移動地安裝在介電窗口的一個開口內(nèi)。氣體噴射器包括多個氣體出口，以可調(diào)節(jié)的流動率供給處理氣體至處理室的多個區(qū)域，以及一個RF能源(19)，比如一個平面或非平面的螺旋線圈(18)，它通過介電元件與RF能源感應(yīng)地耦合以及進(jìn)入處理室以激勵處理氣體進(jìn)入一個等離子狀態(tài)。噴射器能夠具有一個軸線上出口，以第一流動率供給處理氣體至一個中心區(qū)，以及軸線外出口以一個第二流動率供給相同的處理氣體至圍繞中心區(qū)的一個環(huán)形區(qū)。這種排列允許改變氣體的傳送以滿足特定的處理制度的需要，它借助允許獨立地調(diào)節(jié)至處理室的多個區(qū)的氣體流動。此外，與可消耗的蓮蓬頭排列比較，一個可移動安裝的噴射器能夠更容易地和更經(jīng)濟地更換。
文檔編號C23F4/00GK1639831SQ02823613
公開日2005年7月13日 申請日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者戴維·J·庫珀伯格, 瓦希德·瓦海迪, 道格拉斯·拉托, 哈米特·辛格, 尼爾·本杰明 申請人:蘭姆研究公司