专利汇可以提供等离子体腐蚀反应器和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 等离子体 腐蚀 反应器(20)包括上 电极 (24)、下电极(28)、设置在其间的周边环电极(26)。上电极(24)接地,周边电极(26)由高频AC电源供电,而下电极(28)由低频AC电源和DC电源供电。反应室(22)构成有气体物质的固体源(50)和突出 挡板 (40)。 喷嘴 (36)提供处理气体的气流,以便保证处理气体在 半导体 晶片 (48)表面的均匀性。等离子体腐蚀反应器(20)的构型增大了反应室(20)中的等离子体 密度 范围,通过调节多个电源(30、32)可以选择该范围。,下面是等离子体腐蚀反应器和方法专利的具体信息内容。
1.一种等离子体腐蚀器,包括:反应室;第一电极;第二电极;其中,在形成于第一电极和第二电极之间的电场中,用反应气体产生等离子体;气体物质的固体源位于所述反应室内。
2.根据权利要求1的反应器,包括:用于控制气体物质从固体源的消蚀率的装置。
3.根据权利要求1的反应器,其中:所述反应室具有针对所述反应室的工作压力最佳化的高度。
4.根据权利要求1的反应器,包括:与所述第一和第二电极之一相关的气体喷嘴;适用于把晶片保持在所述气体喷嘴之下的晶片吸盘;其中,根据反应室中的工作压力,气体喷嘴在保持于所述晶片吸盘的晶片之上与其相距约10英寸或更小。
5.根据权利要求1的反应器,包括:用于增大所述反应室内所包含的等离子体密度范围的装置。
6.根据权利要求1的反应器,包括:用于控制气体物质从固体源的消蚀率的装置,以便控制增大的等离子体密度范围内的所述物质的浓度。
7.根据权利要求1的反应器,其中:通过来自等离子体的离子轰击固体源,消蚀所述气体物质的固体源的至少部分表面,该消蚀避免了颗粒在固体源上的积累。
8.根据权利要求1的反应器,其中:第一和第二电极产生电场,以便选择性地消蚀来自固体源的气体物质。
9.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源由电介质、半导体和导体中之一构成。
10.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:设置AC电源,以便为所述第一电极和所述第二电极中之一提供电能;以及从固体源消蚀气体物质,由AC电源控制反应气体物质的消蚀率。
11.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:可以控制固体源温度的温度控制器,以便控制气体物质从固体源的消蚀率。
12.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:光子源;其中,气体物质从固体源的消蚀与撞击在固体源上的光子通量相关。
13.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中包括:与第一电极和第二电极之一连接的电源;其中,所述电源脉冲供电,以便控制气体物质从固体源的消蚀率。
14.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:工作在第一频率的第一AC电源;工作在第二频率的第二AC电源;所述第一AC电源与所述第一电极和第二电极之一连接;所述第二AC电源与所述第一电极和第二电极之另一个连接。
15.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源用做所述第一电极和所述第二电极之一的覆盖。
16.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述反应室是圆筒状;所述第一电极和所述第二电极之一是圆筒状;所述固体源是圆筒状,覆盖圆筒状的所述第一电极和所述第二电极之一。
17.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源选用具有的气体物质从其溅射的比率低的材料。
18.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源包括铝,以使气体物质从其向所述反应室溅射的比率低。
19.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源提供的气体物质适合于晶片特征的线宽控制。
20.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源是用于钝化反应室内的工件的气体物质源。
21.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:选择所述固体源,以便提高在反应室内的腐蚀处理的选择性。
22.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源是选自氮化硅、铝和二氧化硅中之一的电介质。
23.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源是包括一种或多种金属氧化物的电介质。
24.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源是包含碳化硅的半导体。
25.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源是包含石墨和铝中之一的导体。
26.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源包含所述第一电极和所述第二电极中之一。
27.根据权利要求9的等离子体腐蚀反应器,包括:与所述第一电极连接的第一AC电源,以便控制气体物质从所述固体源的消蚀率,以及控制反应室内的等离子体密度。
28.根据权利要求25的等离子体腐蚀反应器,其中:所述第一AC电源处于高频范围。
29.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:与所述第一电极连接的第一电源,与所述第二电极连接的第二电源,所述第一AC电源约为13.56MHz,第二AC电源约为450MHz。
30.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源被加热。
31.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源被加热至大于约80℃的温度。
32.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:利用辐射、传导或感应中之一加热所述固体源。
33.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述反应室在工作过程中保持在小于约150毫乇。
34.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述反应室在工作过程中保持在约20毫乇或以下。
35.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:选择所述固体源,以便控制气体物质从其的消蚀率。
36.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括;与所述第一电极连接的第一电源,与所述第二电极连接的第二电源;第一电源和第二电源中至少一个是脉冲电源,以便影响气体物质从固体源的溅射率。
37.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:位于所述反应室的挡板,以便保证气体物质的均匀等离子体。
38.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:突出进反应室的绝缘体,以便保证气体物质的均匀等离子体。
39.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:所述固体源由氧化铝构成;与第一电极和第二电极中之一连接的第一电源,所述第一电源工作在约600伏以上的峰间电压,为了影响从固体源的溅射,并且工作在600伏以下的峰间电压,为了抑制从固体源的溅射。
40.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:第一电源与第一电极和第二电极中之一连接,选择第一电源的电压电平,为了确定从所述固体源的消蚀率。
41.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述固体源由可以从其消蚀气体物质的材料构成,为了影响选择性和分布控制中的至少一个。
42.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述反应器适合在小于约150毫乇的压力下制造具有亚微米特征的产品,控制固体源的消蚀,以便影响等离子体中的所述固体物质的浓度。
43.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:所述第一电极位于所述固体源附近;高频电源和低频电源与所述第一电极连接;低频电源与所述第二电极连接。
44.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:把处理气体引入反应室的喷嘴;用于保持工件的吸盘;所述吸盘位于所述喷嘴之下;所述喷嘴具有处理气体出口,该出口在与喷嘴和吸盘的连接线正交的方向以及与喷嘴和吸盘的连接线斜交的方向中的至少一个方向上,引导处理气体流,以便混合来自喷嘴的处理气体和从所述固体源消蚀的气体物质。
45.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:气体入口喷嘴,适合于向晶片提供处理气体流。
46.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:所述喷嘴具有单一出口。
47.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述喷嘴具有多个出口,把气体流引导至晶片边缘周围。
48.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述喷嘴向晶片引导约12个或更少的气体流。
49.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:气体流在到达晶片表面之前呈现准直。
50.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:所述喷嘴具有多个出口,把气体流引导至晶片中央和晶片边缘。
51.根据权利要求50的等离子体腐蚀反应器,其中:所述气体流在到达晶片表面之前呈现准直,然后在晶片表面气流汇合成基本均匀分布的处理气体。
52.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,包括:用于围绕所述反应室形成磁性封闭的装置,以便影响气体物质从固体源的消蚀率。
53.根据权利要求52的等离子体腐蚀反应器,其中:采用永磁体和电磁铁中至少一种形成所述磁性封闭。
54.根据权利要求1的等离子体腐蚀反应器,其中:除了所述固体源之外,还采用气体物质源;所述气体源由TEOS构成。
55.一种等离子体腐蚀反应器,包括:反应室;第一电极;第二电极;与所述第一电极连接的电源;用于通过控制电源对所述反应室中的等离子体密度进行控制的装置。
56.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括用于使电源脉冲输出的装置。
57.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:通过所述电源的作用而消蚀气体物质的固体源。
58.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:把处理气体引入所述反应室的喷嘴,该喷嘴适合向晶片表面附近提供处理气流。
59.根据权利要求57的等离子体腐蚀反应器,其中:在到达晶片表面之前的位置所述气流呈现准直。
60.根据权利要求58的等离子体腐蚀反应器,其中:所述反应室工作在小于约150毫乇的低压下。
61.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,其中;所述反应室工作在小于约20毫乇的低压下。
62.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:突出进所述反应室的挡板,以便增强所述反应室内的等离子体的均匀性。
63.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:所述反应室高度由第一电极限定,第一电极是位于晶片吸盘上的上电极;其中,根据反应室的工作压力,第一电极和晶片吸盘之间的距离约为10英寸或更小。
64.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:与所述反应室相关设置的多个磁体,以便限定磁性封闭,磁体是极面磁体。
65.根据权利要求55的等离子体腐蚀反应器,包括:与所述反应室相关设置的多个磁体,以便限定磁性封闭,磁体是陶瓷磁体、稀土磁体和电磁铁中的之一。
66.根据权利要求64的等离子体腐蚀反应器,包括:所述极面磁体侧接着侧的定位,磁体北极和南极交替面向反应室。
67.一种等离子体腐蚀反应器,包括:反应室;气体入口喷嘴,提供适于引导至晶片的处理气体的准直气流;气体物质的固体源;突出进所述反应室的挡板。
68.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:根据反应室的工作压力,所述反应室高度约为10英寸或更小。
69.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:可控制的电源,以便控制反应室内的等离子体密度和气体物质从固体源的消蚀率。
70.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:与反应室相关的磁性封闭,使用多个极面磁体。
71.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:与反应室相关的磁性封闭,使用多个陶瓷磁体。
72.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:用于控制反应室内的等离子体密度的装置。
73.根据权利要求67的等离子体腐蚀反应器,包括:用于控制选择性和腐蚀分布之一的装置。
74.一种等离子体腐蚀反应器,包括:用于控制在反应室中形成的等离子体的均匀性和密度的装置,包括:喷嘴,其产生的处理气体流在到达晶片之前保持准直,从而气体可以均匀分布在晶片上;突出进反应室的挡板;气体物质的固体源;由多个陶瓷极面磁体构成的磁性封闭;根据反应室的工作压力,所述反应室的高度约是10英寸或更小;可以在选择的范围内控制的电源。
75.根据权利要求74的等离子体腐蚀反应器,其中:所述装置还控制反应室内的选择性和腐蚀分布中的至少一个。
76.根据权利要求74的等离子体腐蚀反应器,包括:用于使反应室保持在小于约150毫乇的低压下的装置。
77.一种等离子体腐蚀反应器,包括;具有位于晶片吸盘之上的喷嘴的反应室,晶片吸盘用于保持晶片;其中,喷嘴和保持在晶片吸盘上的晶片之间的距离约是4英寸。
78.一种等离子体腐蚀反应器,包括:反应室;与所述反应室相关的多个磁体;其中所述磁体是极面磁体。
79.根据权利要求78的等离子体腐蚀反应器,其中:所述磁体是陶瓷磁体。
80.一种等离子体腐蚀反应器包括:反应室;引入处理气体的入口;排出用后气体的出口;晶片吸盘;延伸进反应室的挡板,以便控制反应室内的处理气体的均匀性。
81.根据权利要求80的等离子体腐蚀反应器,包括:第一电极和第二电极,用于在反应室内从处理气体产生等离子体;所述挡板也用于控制等离子体的分布和均匀性。
82.一种在等离子体腐蚀反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:提供具有气体物质的固体源的反应室;控制气体物质从固体源的消蚀率,以便控制晶片的等离子体腐蚀。
83.根据权利要求82的方法,其中:通过控制提供给反应室内的电极的电源电平,完成所述控制步骤。
84.根据权利要求83的方法,其中:通过控制提供给反应室内的电极的电源频率,完成所述控制步骤。
85.根据权利要求82的方法,包括:反应室保持在小于约150毫乇的压力下。
86.根据权利要求82的方法,其中:通过对安装在反应室内的固体源的材料选择,完成所述控制步骤。
87.根据权利要求82的方法,其中:在反应室中提供突出挡板,以便控制反应室中处理气体的通道,和处理气体的浓度变化率。
88.根据权利要求82的方法,包括以下步骤:使用第一频率的第一电源和第二频率的第二电源,控制来自固体源的消蚀率和等离子体密度。
89.根据权利要求88的方法,包括以下步骤:在高频下操作第一电源;在低频下操作第二电源。
90.根据权利要求88的方法,包括以下步骤:在约2MHz-约950MHz的范围内操作第一电源;在约10KHz-约1MHz的范围内操作第二电源。
91.根据权利要求82的方法,包括以下步骤:用极面磁体磁性封闭反应室内的等离子体。
92.根据权利要求82的方法,包括以下步骤:用陶瓷磁体磁性封闭反应室内的等离子体。
93.一种在等离子体腐蚀反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:提供具有等离子体的反应室;用多个极面磁体构成的磁性封闭控制等离子体。
94.根据权利要求93的方法,包括:使用陶瓷磁体作为极面磁体。
95.一种在等离子体腐蚀反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:提供具有等离子体的反应室;用突出进反应室内的挡板控制等离子体的均匀性。
96.根据权利要求95的方法,包括以下步骤:在从反应室排出气体的通道中设置挡板。
97.一种在等离子体腐蚀反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:引导至少一处理气流至晶片;在气流到达晶片表面附近之前保持气流准直;在晶片表面上均匀地分散气流。
98.根据权利要求1的反应器,其中:所述反应器可以工作在压力范围内;所述反应室可以具有高度范围;工作压力和反应室高度的乘积约是常数。
99.根据权利要求1的反应器,其中:反应器可以工作在约1毫乇-约100毫乇的范围内;所述反应室的高度可以在约0.1英寸-10英寸的范围内。
100.根据权利要求99的反应器,其中:在约100毫乇的压力下,反应室高度约是0.1英寸;在约2.5毫乇的压力下,反应室高度约是4英寸;在约1毫乇的压力下,反应室高度约是10英寸。
101.根据权利要求1的反应器,包括:除了所述固体源之外,还使用气体物质的气体源,该气体源用于钝化所述晶片。
102.根据权利要求1的反应器,其中:针对(1)线宽控制、(2)分布控制、和(3)选择性中的至少一个,使用所述气体物质的气体源。
103.根据权利要求1的反应器,包括:除了所述固体源之外,还使用气体物质的气体源,针对(1)线宽控制、(2)分布控制、和(3)选择性中的至少一个,使用固体源和所述气体物质的气体源。
104.根据权利要求14的反应器,包括:大约工作在所述第二频率的第三AC电源;所述第三AC电源与所述第一电极连接。
105.根据权利要求104的反应器,其中:所述第一频率是高频,所述第二频率是低频。
106.根据权利要求104的反应器,其中:所述高频在约2MHz-约950MHz的范围;所述低频在约10KHz-约1MHz范围。
107.根据权利要求55的反应器,包括:气体物质的固体源;与所述第一电极连接的另一电源;用于控制所述另一电源的装置,用于控制气体物质从固体源的消蚀率。
108.根据权利要求55的反应器,其中:气体物质的固体源;所述控制装置还用于控制气体物质从固体源的消蚀率。
109.一种等离子体腐蚀反应器,包括:反应室;第一电极;第二电极;其中,在第一电极和第二电极之间形成的电场中,用反应气体产生所述等离子体;提供给所述反应室的气体物质源,用于完成(1)线宽控制、(2)分布控制、和(3)选择性中的至少一个。
110.一种在等离子体腐蚀剂反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:提供具有气体物质固体源和气体物质气体源中的至少一种的反应室,可以用于(1)线宽控制、(2)分布控制、和(3)选择性中的至少一种;控制固体源和气体源中的至少一种,以便控制(1)线宽控制、(2)分布控制、和(3)选择性中的所述的至少一种。
111.一种在等离子体腐蚀剂反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:选择具有高度的反应室;在根据反应室高度的压力下操作所述反应室。
112.根据权利要求111的方法,其中:反应室工作在与高度相关的压力下,从而压力相对于高度的乘积约是常数。
113.根据权利要求111的方法,其中:选择喷嘴图形,以使反应器性能最佳化。
114.一种在等离子体腐蚀剂反应器中腐蚀晶片的方法,包括以下步骤:选择具有第一电极和第二电极的反应室;用高频电源和低频电源操作第一电极;用低频电源操作第二电极。
115.根据权利要求114的方法,其中:所述第一电极是周边电极,所述第二电极是用于反应室的晶片吸盘。
116.根据权利要求114的方法,包括以下步骤:反应室工作在约150毫乇或更小的压力下。
发明的技术领域本发明涉及改进的等离子体腐蚀反应器设备和方法。
发明的背景技术
已有技术中有许多用于半导体晶片的等离子体腐蚀的装置和方法。一个成功的这种设备和方法公开于美国专利4464223,对其的再审查证书颁布于1991年4月9日。此等离子体腐蚀反应器记载了由三个电极界定的反应室。上电极接地,而下电极被施加以低频电源以及直流电源。下电极也是保持半导体晶片定位的吸盘。另一电极置于上下电极之间,并且围绕反应室周边定位成基本是圆筒状。此电极被提供有高射频电源。按此设置,使用高低频电源,(1)使处理气体的分解最佳化,(2)使等离子体产生的反应物质的离子能量最佳化。
虽然上述装置已经非常成功地得到应用,但是发现对反应室内的等离子体更精确的控制将有利于等离子体腐蚀反应器的操作。
发明概述因此,本发明旨在改进已有技术的等离子体腐蚀反应器的操作。
本发明的一个目的在于提供一种等离子体腐蚀反应器,其等离子体强度范围增大,以便影响和控制在反应室进行的腐蚀处理。仅列举实施例而言,这种增大的等离子体强度范围可以有利地影响腐蚀工艺的选择性和分布控制。
本发明的另一个目的在于提供一种固体源,可以被消蚀而产生有利于腐蚀处理的气体物质。其目的还在于可控制地消蚀固体源,以便产生被消蚀的气体物质和注入的处理气体的适当混合物。
本发明的又一个目的在于提供一种独特的喷嘴装置,可使处理气体的气流到达半导体晶片表面,以便在表面产生处理气体的均匀分布。
本发明的再一个目的在于提供一种突出的绝缘体或挡板,以便进一步限定反应室,保证产生处理气体的均匀分布和/或与来自固体源的气体种类混合的处理气体的均匀分布。
本发明的再一个目的在于提供一种增强的磁场,以便控制产生的等离子体和产生于固体源的气体物质的量。
本发明的再一个目的在于限定反应室的尺寸,以便保证在半导体晶片表面产生新鲜的处理气体的均匀分布。
本发明的又一个目的在于提供与上述一个或多个特征和目的相关的一种或多种电源,以便通过调节提供给反应室电极的电能,能够在可能的等离子体强度增大范围内选择期望的等离子体强度。
最后,本发明的另一个目的在于提供一种反应室,由于上述目的和特征的任意一种或者全部的组合,而具有等离子体强度的增大范围。
从以下的说明和附图将可了解本发明的其它特征、目的和方案。
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