專(zhuān)利名稱(chēng)：用于等離子處理的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子處理，尤其是涉及一種用于改進(jìn)的等離子處理的方法。
背景技術(shù)：
典型地，在材料處理過(guò)程中，當(dāng)制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時(shí)，可利用等離子來(lái)方便地添加或去除材料薄層。例如，在半導(dǎo)體處理中，可利用等離子(干法)蝕刻處理沿細(xì)線(xiàn)或在形成于硅基片上的通孔或觸點(diǎn)內(nèi)去除或蝕刻材料。等離子蝕刻處理通常包括將半導(dǎo)體基片定位到處理室內(nèi)，該半導(dǎo)體基片具有覆蓋圖案保護(hù)層，例如光阻層。基片定位到室內(nèi)后，以預(yù)定流速將一種離子化的、分離的氣體混合物引入到室內(nèi)，并堵塞真空泵以獲得環(huán)境處理壓力。
此后，受熱電子將現(xiàn)有的部分氣體粒子離子化，形成等離子，這是通過(guò)傳輸感性或容性射頻(RF)功率，或微波功率，例如利用電子回旋加速器諧振源(ECR)產(chǎn)生的微波功率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且，受熱電子用來(lái)分離一些環(huán)境氣體粒子，并產(chǎn)生適于暴露表面蝕刻化學(xué)處理的反應(yīng)物粒子。形成等離子后，基片的所有暴露表面都受到等離子的蝕刻。處理需要調(diào)節(jié)到最佳條件，包括適當(dāng)濃度的所需反應(yīng)物和離子群，以在基片的暴露表面區(qū)域蝕刻各種零件(例如溝槽、通孔、觸點(diǎn)等)。這種需要蝕刻的基片材料包括二氧化硅(SiO2)、多晶硅和氮化硅。
隨著零件尺寸的縮小和集成電路(IC)制造中所采用的蝕刻處理步驟的數(shù)量和復(fù)雜度的逐步增加，這樣一種控制能力變得更為嚴(yán)格，即控制反應(yīng)物的傳輸和從蝕刻零件流出的蝕刻產(chǎn)品，以獲得適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)平衡，而這種化學(xué)平衡是獲得高速蝕刻和優(yōu)良材料選擇所必需的。
在多數(shù)干法蝕刻應(yīng)用，例如氧化(SiO2)蝕刻中，蝕刻速度包括物理組成部分和化學(xué)組成部分。等離子化學(xué)處理產(chǎn)生一群帶正電(相對(duì)較重)的離子(如單電荷氬離子)和一群化學(xué)基根(如碳氟化合物中的氟原子F、CF、CF2、CF3或更普通的CFx粒子)，帶正電的離子用于物理組成部分，化學(xué)基根用于化學(xué)組成部分。而且，化學(xué)反應(yīng)物(CFx)在表面蝕刻化學(xué)作為反應(yīng)物，正電(重)離子(Ar+)提供能量來(lái)催化表面反應(yīng)。
隨著零件尺寸的逐步縮小，零件尺寸縮小的速度比氧化物(和其它薄層)厚度縮小的速度快。從而，蝕刻零件深寬比(零件深度比寬度)隨著尺寸縮小而大幅度增加(級(jí)數(shù)10∶1)。隨著深寬比的增加，蝕刻零件附近的化學(xué)反應(yīng)物的方向性和離子傳輸越發(fā)變得重要，以保持蝕刻零件的有向性。
帶電荷的粒子的傳輸會(huì)受到電力的影響，因此，傳統(tǒng)工業(yè)是提供一個(gè)帶RF偏壓的基片架(卡盤(pán))，以通過(guò)等離子殼層向基片表面吸引和加速離子，從而使得離子到達(dá)基片時(shí)，它們的移動(dòng)方向基本上與基片垂直。但是，中性化學(xué)反應(yīng)粒子的傳輸不受電力應(yīng)用的影響，它們?cè)诨砻嫣幍囊苿?dòng)方向性不能夠被斷言。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種等離子處理系統(tǒng)和操作方法，以影響改進(jìn)暴露的基片表面附近的化學(xué)傳輸，以便提高蝕刻速度、蝕刻選擇性和蝕刻零件的側(cè)壁輪廓，特別是高深寬比的零件。暴露的基片表面暴露在材料蝕刻步驟或沉淀步驟中，這些步驟的綜合運(yùn)用可改變材料成分和/或暴露的基片表面的拓?fù)湫螤睢?br> 本發(fā)明有利地提供了一種等離子處理系統(tǒng)，它包括處理室、位于處理室內(nèi)的基片架、用來(lái)向處理室供應(yīng)第一氣體和第二氣體的氣體注入系統(tǒng)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制器，它用來(lái)控制氣體注入系統(tǒng)向處理室連續(xù)流地供應(yīng)第一氣體流，并在第一時(shí)間向處理室持續(xù)脈沖地供應(yīng)第二氣體流?？刂破髟诘诙r(shí)間向基片架脈沖RF功率。
本發(fā)明進(jìn)一步有利地提供了一種操作等離子處理系統(tǒng)的方法。該方法包括調(diào)節(jié)處理室中的背景壓力的步驟，其中背景壓力是通過(guò)利用氣體注入系統(tǒng)流動(dòng)第一氣體流而建立的，還包括在處理室中點(diǎn)燃處理等離子步驟。該方法進(jìn)一步包括利用氣體注入系統(tǒng)在第一時(shí)間脈沖第二氣體流，在第二時(shí)間向基片架脈沖RF功率的步驟。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明下面結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述發(fā)明的實(shí)施例，以更好地闡明發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的等離子處理設(shè)備的示意圖；圖2是根據(jù)圖1的實(shí)施方式的氣體注入脈沖和射頻偏壓脈沖的時(shí)序圖；和圖3描繪了操作根據(jù)圖1的實(shí)施方式的系統(tǒng)的過(guò)程。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明為了提高蝕刻速度、蝕刻選擇性和蝕刻零件側(cè)壁輪廓，特別是高深寬比的零件，本發(fā)明改進(jìn)了一種等離子處理系統(tǒng)和操作方法，以改進(jìn)暴露的基片表面附近的化學(xué)傳輸。暴露的基片表面暴露在材料蝕刻步驟或沉淀步驟中，這些步驟的綜合運(yùn)用可改變材料成分和/或暴露的基片表面的拓?fù)湫螤睢２牧衔g刻或沉淀的一個(gè)方面是化學(xué)傳輸，它在高寬深比零件中受到嚴(yán)重限制，這是因?yàn)榕c低壓處理相關(guān)的低密度和基片材料零件附近缺乏化學(xué)傳輸方向性造成的。這里描述了一種方法，它周期性地脈沖氣流和脈沖RF功率到基片架上，以便改進(jìn)基片附近的化學(xué)傳輸。
脈沖氣流導(dǎo)致暴露的基片表面附近的氣壓增加，從而引起平均自由路程局部降低，即基片表面附近碰撞的可能性增加。脈沖RF功率到基片架導(dǎo)致脈沖寬度在脈沖持續(xù)期間內(nèi)下降的可能性增加，在脈沖寬度持續(xù)期間，殼層厚度增加。隨后，平均自由路程降低到比殼層厚度低的數(shù)值，在這段較短時(shí)間內(nèi)，離子-中和碰撞的可能性顯著地增加，而電荷交換碰撞或簡(jiǎn)單的動(dòng)量傳遞碰撞都進(jìn)一步產(chǎn)生更多的高能的、有向的中性粒子，它們以與基片表面垂直的方向移動(dòng)落下。因而，質(zhì)量和動(dòng)量的垂直通量在零件入口處增加?，F(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的等離子處理系統(tǒng)及其操作方法。
本發(fā)明一般涉及一種等離子處理系統(tǒng)，它包括氣體注入系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)第一組氣體注入孔持續(xù)地供應(yīng)第一處理氣體，通過(guò)第二組氣體注入孔持續(xù)地脈沖第二處理氣體。處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括施加到基片架上的RF偏壓，基片架上?？坑谢；┞兜降入x子處理中，以方便向基片添加(沉淀)材料或從基片上去除(蝕刻)材料。
圖1中顯示了一個(gè)等離子處理系統(tǒng)1，它包括一個(gè)處理室10，其中氣體注入系統(tǒng)11的氣體注入板12定位成與基片架14直接相對(duì)，基片架14上附著有基片16。氣體注入系統(tǒng)11方便了通過(guò)氣體注入板12將第一氣體流20持續(xù)注入到和將第二氣體流30脈沖注入到等離子處理室10中。第一氣體流20的連續(xù)流來(lái)自第一氣體源26，經(jīng)輸氣管道22通過(guò)質(zhì)量流控制器24。第二氣體流30的脈沖流來(lái)自第二氣體源36，經(jīng)輸氣管道32通過(guò)脈沖氣體注入歧管34。
圖1的處理系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)來(lái)自振蕩器50的RF偏壓，它通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52施加到基片架14上。放大器54放大來(lái)自振蕩器50的RF偏壓信號(hào)輸出的幅度，它易通過(guò)來(lái)自波形信號(hào)發(fā)生器56的信號(hào)58輸出受到幅度調(diào)制。放大器54將放大了的RF偏壓信號(hào)送到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52。
接著參照?qǐng)D1，基片架14用RF電源偏壓，其中來(lái)自振蕩器50的RF信號(hào)通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52和放大器54連接到基片架14。信號(hào)放大通過(guò)來(lái)自波形信號(hào)發(fā)生器56的輸入信號(hào)58受到幅度調(diào)制。
放大器54可以是線(xiàn)性RF放大器，這種類(lèi)型的放大器適于接收來(lái)自振蕩器50的振蕩器輸入和來(lái)自波形信號(hào)發(fā)生器56的幅度調(diào)制信號(hào)58。來(lái)自波形信號(hào)發(fā)生器56的信號(hào)58輸出的一個(gè)例子是脈沖波。一個(gè)代表性的系統(tǒng)包括放大器54和內(nèi)部脈沖發(fā)生器，如Dressler(2501North Rose Drive，Placentia，CA 92670)的商用線(xiàn)性RF放大器(型號(hào)LPPA線(xiàn))。上面的放大器能夠在持續(xù)模式或脈沖模式下操作，當(dāng)頻率在10到500MHz之間變化時(shí)，RF功率在400到8000w之間變化。而且，上面的放大器能夠獲得的脈沖寬度可短到20毫秒。
阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52通過(guò)使反射功率最小化使得處理室10中RF功率到等離子的傳輸最大化。用于獲得該目標(biāo)的匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?例如L型、II型、T型等)已為人知。用于例如L型配置中的調(diào)節(jié)電容C1和C2的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)間條件中的都通過(guò)控制器70受到控制。較佳地，可采用自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)控制方法在整個(gè)處理中維持優(yōu)化配置。而典型的匹配網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間大約為150毫秒。因此，不能期望傳統(tǒng)(機(jī)械調(diào)節(jié))的匹配網(wǎng)絡(luò)能夠優(yōu)化響應(yīng)，使脈沖寬度小于150毫秒。在這種情況下，傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)可設(shè)計(jì)成在持續(xù)流處理氣體條件的基礎(chǔ)上運(yùn)行和啟動(dòng)給定點(diǎn)。另一方面，如果采用的脈沖寬度超過(guò)數(shù)百毫秒，那么傳統(tǒng)的匹配網(wǎng)絡(luò)就能夠足夠快地響應(yīng)，并提供優(yōu)化的阻抗匹配，即使在脈沖周期中也是如此。下面提供進(jìn)一步的討論。
另外，圖1的處理系統(tǒng)1進(jìn)一步包括一個(gè)真空泵系統(tǒng)42，通過(guò)該真空泵系統(tǒng)42，能夠從等離子處理室10中去除(或排空)處理氣體和流出氣體。真空泵系統(tǒng)42較佳地包括一個(gè)渦輪分子真空泵(TMP)，其抽氣速率最大可達(dá)到每秒5000升(或更大)，其閘閥可用來(lái)堵塞室壓。TMP對(duì)低壓處理，典型地小于50毫托有用。在高壓下，TMP抽氣速率急劇下降。對(duì)高壓處理(即大于100毫托)而言，建議使用機(jī)械升壓泵和干低真空泵。
此外，等離子處理系統(tǒng)1進(jìn)一步包括連接到真空泵系統(tǒng)42的控制器70、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52、放大器54和波形信號(hào)發(fā)生器56。另外，控制器70連接到質(zhì)量流控制器24、第一氣體源26、第二氣體源36和脈沖氣體注入歧管34上，以便在等離子處理系統(tǒng)1中控制氣體注入?yún)?shù)。
控制器70包括微處理器、存儲(chǔ)器和數(shù)字輸入/輸出端口，它能夠生成足夠的控制電壓來(lái)將輸入傳送和激活到氣體注入系統(tǒng)11。而且，控制器70與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52、放大器54和波形信號(hào)發(fā)生器56之間交換信息?？刂破?0與氣體供應(yīng)26和36、質(zhì)量流控制器24和脈沖氣體注入歧管34之間交換狀態(tài)數(shù)據(jù)。另外，控制器70向真空泵55發(fā)送控制信號(hào)，并接受來(lái)自真空泵55的控制信號(hào)。例如，控制一個(gè)閘閥。存貯在存儲(chǔ)器中的程序包括一個(gè)處理方法，它能夠根據(jù)需要來(lái)激活閥和相應(yīng)的氣體流速?？刂破?0的一個(gè)例子是型號(hào)#SB C2486DXPC/104嵌入式計(jì)算板，該商業(yè)產(chǎn)品來(lái)自位于3730 Park Place，Gendale，CA 91020的Micro/sys公司。
在操作等離子處理系統(tǒng)1的過(guò)程中，處理氣體通過(guò)氣體注入系統(tǒng)11被引入到等離子處理室10中，其中提供有裝置來(lái)持續(xù)地流動(dòng)第一氣體流20和脈沖第二氣體流30。第一和第二氣體流20和30分別源自氣體供應(yīng)26和36。氣體供應(yīng)26和36可包括一個(gè)室來(lái)容納許多壓縮了的氣瓶，并包括壓力調(diào)節(jié)器來(lái)保證氣體處理操作安全。第一氣體流20的連續(xù)流可通過(guò)為本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所熟知的氣體噴頭配置來(lái)獲得。
在一個(gè)最佳實(shí)施方式中，第一氣體流20的連續(xù)流通過(guò)氣體注入板12被引入到處理室10中。在另一種實(shí)施方式中，氣體流20的連續(xù)流通過(guò)處理室10的室壁被引入到處理室10中。在一個(gè)最佳實(shí)施方式中，質(zhì)量流控制器24監(jiān)視和控制由氣體供應(yīng)26供應(yīng)的第一處理氣體的質(zhì)量流速。第二氣體30的脈沖是通過(guò)脈沖氣體注入歧管34獲得的。脈沖氣體注入歧管34可包括一個(gè)或多個(gè)壓力調(diào)節(jié)器、一個(gè)或多個(gè)脈沖氣體注入閥和一個(gè)氣體分布歧管。2001年3月提交的待審查的美國(guó)申請(qǐng)60/272,452詳細(xì)地描述了一個(gè)代表性的脈沖氣體注入系統(tǒng)，該申請(qǐng)全文在此被引用以供參考。在一個(gè)最佳實(shí)施方式中，第二氣體流30的脈沖流通過(guò)氣體注入板12被引入到處理室10中。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，氣體注入板12可由金屬如鋁加工而成，而與等離子接觸的那些表面可受到陽(yáng)極氧化以形成氧化鋁防護(hù)涂層或Y2O3噴霧涂層。此外，氣體注入板12可由硅或碳制造而成，以用來(lái)作為換氣板，或者由碳化硅制造而成，以提高耐腐蝕性。
基片16可通過(guò)裝置傳輸?shù)降入x子處理室10中，以也可從等離子處理室10中傳輸出來(lái)，這種裝置對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員而言是廣為人知的。而且，基片16最好通過(guò)靜電夾(未顯示)固定到基片架14上，還可提供后部氣體(未顯示)來(lái)提高基片16和基片架14之間的熱導(dǎo)?；?4能進(jìn)一步地包括加熱和冷卻裝置(未顯示)，以方便控制基片16的溫度。
圖2示意性地闡述了操作圖1所描述的實(shí)施方式的方法。其中顯示了第一氣體流20的第一時(shí)間的流速曲線(xiàn)，通常標(biāo)為110，其中流速112在處理長(zhǎng)度內(nèi)保持不變。并顯示了第二氣體流30的第二時(shí)間的流動(dòng)性曲線(xiàn)，通常標(biāo)為120，其中流動(dòng)性122最好是注入總壓力。注入總壓力是一個(gè)通過(guò)脈沖氣體注入歧管34調(diào)制的脈沖，其脈沖幅度為122，脈沖寬度為126，脈沖周期為124。脈沖寬度126和脈沖周期124的比值可稱(chēng)為脈沖占空周期。另外，脈沖流動(dòng)性122可為第二氣體流30的質(zhì)量流速。
與第一和第二時(shí)間曲線(xiàn)相應(yīng)，圖中顯示了RF偏壓功率的第三時(shí)間曲線(xiàn)，通常標(biāo)為130，其中RF偏壓功率脈沖的脈沖寬度為138，脈沖周期為136。脈沖寬度138和脈沖周期136的比值可進(jìn)一步地稱(chēng)為脈沖占空周期。在一個(gè)最佳實(shí)施方式中，RF功率的脈沖寬度138和脈沖周期136基本上分別等于第二氣體流的脈沖寬度為122和脈沖周期為124。在另一種實(shí)施方式中，RF功率的脈沖占空周期基本上等于第二氣體流的脈沖占空周期。在另一種實(shí)施方式中，第二氣體流的脈沖寬度基本上與RF功率的脈沖寬度不同。在另一種實(shí)施方式中，第二氣體流的脈沖周期基本上與RF功率的脈沖周期不同。在另一種實(shí)施方式中，第二氣體流的占空周期基本上與RF功率的脈沖占空周期不同。在進(jìn)一步的一種實(shí)施方式中，RF功率的脈沖波形相對(duì)于第二氣體流的氣體脈沖波形具有時(shí)間140的位移或偏移。
第一氣體流20的流速可在100到5000sccm(等效氬流速)范圍內(nèi)變動(dòng)。室壓可在1到1000毫托范圍內(nèi)變動(dòng)。第二氣體流30氣體的注入總壓力可在50到1000托范圍內(nèi)變動(dòng)。脈沖寬度可在1到1000毫秒范圍內(nèi)變動(dòng)，脈沖周期可在10毫秒到10秒范圍內(nèi)變動(dòng)。
在一個(gè)最佳實(shí)施方式中，根據(jù)圖2闡述的操作方法的處理方法得到了描述。第一氣體流20包括Ar/C4F8/O2的氣體混合物，相應(yīng)流速為400/7/12sccm。處理室中的背景壓力設(shè)為20毫托，例如，可通過(guò)在抽氣端口或在處理區(qū)域外部的室壁處感應(yīng)室壓，并調(diào)節(jié)真空泵系統(tǒng)閘閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二氣體流30是Ar/C4F8/O2的氣體混合物，其相應(yīng)分壓力基本上等于第一氣體流20的各分壓力。第二氣體流30的氣體注入總壓力最好為大氣壓力(即約760托)。最后，第二氣體流脈沖和RF功率脈沖的脈沖寬度和脈沖周期基本上相等，分別設(shè)為20毫秒和200毫秒。
在最佳操作方法中，20毫秒的處理氣體脈沖寬度可通過(guò)美國(guó)未決申請(qǐng)60/272,452所闡述的氣體注入配置來(lái)獲得，20毫秒的RF功率脈沖寬度可通過(guò)上述RF功率源商業(yè)產(chǎn)品來(lái)獲得。也如上所述，當(dāng)RF功率脈沖寬度小于傳統(tǒng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間(即約150毫秒)時(shí)，可要求另一種技術(shù)來(lái)獲得優(yōu)化的阻抗匹配。如上所述的線(xiàn)性RF放大器現(xiàn)在裝配有頻移調(diào)節(jié)，特別地，它們能夠用于1.6到4MHz的頻率(Dressler RF技術(shù))。對(duì)超過(guò)商業(yè)上可行選擇的頻率而言，要求其它的解決方案，如在1999年7月13日提交的美國(guó)未決申請(qǐng)60/143,548中描述的自激振蕩器，該申請(qǐng)全文在此被引用以供參考。
圖3給出了操作圖1描述的實(shí)施方式的方法。在步驟500中，在等離子處理系統(tǒng)1中啟動(dòng)等離子處理。在步驟510中，根據(jù)存貯的處理方法，控制器70通過(guò)氣體注入系統(tǒng)11為第一氣體流20啟動(dòng)流速112。從步驟500中的處理開(kāi)始到步驟630中的處理結(jié)束為止，第一氣體流20以不變的質(zhì)量流速112持續(xù)地被引入到處理室10中。在步驟520中，根據(jù)存貯的處理方法，連接到真空泵系統(tǒng)42上的控制器70調(diào)節(jié)處理室10中的背景壓力。
當(dāng)建立了第一處理氣體流速，并設(shè)置了背景壓力后，在步驟530中，根據(jù)控制器70存貯的處理方法，處理等離子通過(guò)基片架RF功率被點(diǎn)燃。在步驟540中，控制器70觸發(fā)步驟550中的第二氣體流脈沖和步驟580中的RF功率脈沖，而同時(shí)具有或沒(méi)有步驟570中的相位延遲。第二氣體流脈沖在步驟560中結(jié)束，RF功率脈沖在步驟590中結(jié)束，處理脈沖在步驟600中完成。
在步驟610中，采用一個(gè)終點(diǎn)檢測(cè)方法來(lái)計(jì)算是否到達(dá)處理終點(diǎn)，該檢測(cè)方法例如發(fā)射光譜、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)成分監(jiān)視等。如果到達(dá)一個(gè)處理終點(diǎn)，那么在步驟630中處理結(jié)束。如果處理沒(méi)有完成，那么在步驟620中分別為第二處理氣體脈沖和RF功率脈沖施加一個(gè)相當(dāng)于各自的脈沖周期的時(shí)間延遲。接著重復(fù)步驟540到步驟630。
雖然上面只詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些確定的代表性實(shí)施方式，但是在沒(méi)有根本背離本發(fā)明的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的情況下，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員會(huì)從代表性實(shí)施方式中對(duì)本發(fā)明引申出許多變化。因此，所有這些變化都將包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子處理系統(tǒng)，包括處理室；設(shè)置在所述處理室內(nèi)的基片架；氣體注入系統(tǒng)，其設(shè)置成向所述處理室供給第一氣體和第二氣體；以及控制器，它設(shè)置成控制所述氣體注入系統(tǒng)向所述處理室持續(xù)地流動(dòng)第一氣體流，并在第一時(shí)間向所述處理室脈沖第二氣體流，所述控制器設(shè)置成在第二時(shí)間向所述基片架脈沖RF功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述氣體注入系統(tǒng)的氣體注入板基本上與所述基片架的基片接收表面平行，所述氣體注入板設(shè)置用來(lái)在與所述基片架的所述基片接收表面基本垂直的方向上將所述第一氣體流和所述第二氣體流中的至少一個(gè)引入到所述處理室中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖寬度，該脈沖寬度基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖周期，該脈沖周期基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖占空周期，該脈沖占空周期基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖占空周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置成使得所述第二氣體流脈沖的所述第一時(shí)間基本上等于所述RF功率脈沖的所述第二時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置成使得所述第二氣體流脈沖的所述第一時(shí)間偏離所述RF功率脈沖的所述第二時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器設(shè)置用來(lái)在所述處理室內(nèi)調(diào)節(jié)背景壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括振蕩器，該振蕩器連接到所述基片架上，用于提供所述RF功率，所述振蕩器產(chǎn)生RF信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括放大器，該放大器連接到所述振蕩器上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述放大器是一種線(xiàn)性放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)將所述放大器連接到所述基片架上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器連接到所述放大器和所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上，并構(gòu)造成控制所述放大器和所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，它還包括波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器構(gòu)造用來(lái)產(chǎn)生輸入信號(hào)，該波形發(fā)生器連接到所述放大器上，其中，所述RF信號(hào)由所述放大器接收，所述RF信號(hào)通過(guò)由所述放大器接收的來(lái)自所述波形發(fā)生器的所述輸入信號(hào)受到幅度調(diào)制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述輸入信號(hào)是脈沖波形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器連接到所述波形發(fā)生器上，并構(gòu)造成控制所述波形發(fā)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述氣體注入系統(tǒng)包括第一氣體源和第二氣體源，該第一氣體源連接到質(zhì)量流控制器上，該第二氣體源連接到脈沖氣體注入歧管上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述脈沖氣體注入歧管包括壓力調(diào)節(jié)器、脈沖氣體注入閥和氣體分布歧管。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，所述控制器連接到所述第一氣體源、所述質(zhì)量流控制器、所述第二氣體源和所述脈沖氣體注入歧管上，并構(gòu)造成控制該第一氣體源、該質(zhì)量流控制器、該第二氣體源和該脈沖氣體注入歧管。
20.一種等離子處理系統(tǒng)，包括處理室；設(shè)置在所述處理室內(nèi)的基片架；氣體注入系統(tǒng)，其設(shè)置成向所述處理室供給第一氣體和第二氣體；以及控制裝置，它通過(guò)所述氣體注入系統(tǒng)向所述處理室提供連續(xù)的第一氣體流，并且在第一時(shí)間通過(guò)所述氣體注入系統(tǒng)向所述處理室提供第二氣體流脈沖，以及在第二時(shí)間向所述基片架提供RF功率脈沖。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述氣體注入系統(tǒng)的氣體注入板基本上與所述基片架的基片接收表面平行，所述氣體注入板設(shè)置成在與所述基片架的所述基片接收表面基本垂直的方向上將所述第一氣體流和所述第二氣體流中的至少一個(gè)引入到所述處理室中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖寬度，該脈沖寬度基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖寬度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖周期，該脈沖周期基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖周期。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置用來(lái)提供所述第二氣體流的脈沖占空周期，該脈沖占空周期基本上等于所述RF功率脈沖的脈沖占空周期。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置成使得所述第二氣體流脈沖的所述第一時(shí)間基本上等于所述RF功率脈沖的所述第二時(shí)間。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置成使得所述第二氣體流脈沖的所述第一時(shí)間偏離所述RF功率脈沖的所述第二時(shí)間。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置設(shè)置用來(lái)在所述處理室內(nèi)調(diào)節(jié)背景壓力。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括振蕩器，該振蕩器連接到所述基片架上，用于提供所述RF功率，所述振蕩器產(chǎn)生RF信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，還包括放大器，該放大器連接到所述振蕩器上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于所述放大器是一種線(xiàn)性放大器。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，還包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)將所述放大器連接到所述基片架上。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置連接到所述放大器和所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上，并構(gòu)造成控制該放大器和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，還包括波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器構(gòu)造用來(lái)產(chǎn)生輸入信號(hào)，該波形發(fā)生器連接到所述放大器上，其中，所述RF信號(hào)由所述放大器接收，所述RF信號(hào)通過(guò)由所述放大器接收的來(lái)自所述波形發(fā)生器的所述輸入信號(hào)受到幅度調(diào)制。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于所述輸入信號(hào)是脈沖波形。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置連接到所述波形發(fā)生器上，并構(gòu)造成控制該波形發(fā)生器。
36.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，所述氣體注入系統(tǒng)包括第一氣體源和第二氣體源，該第一氣體源連接到質(zhì)量流控制器上，該第二氣體源連接到脈沖氣體注入歧管上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于所述脈沖氣體注入歧管包括壓力調(diào)節(jié)器、脈沖氣體注入閥和氣體分布歧管。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，所述控制裝置連接到所述第一氣體源、所述質(zhì)量流控制器、所述第二氣體源和所述脈沖氣體注入歧管上，并構(gòu)造成控制該第一氣體源、該質(zhì)量流控制器、該第二氣體源和該脈沖氣體注入歧管。
39.一種操作等離子處理系統(tǒng)的方法，該方法包括下列步驟調(diào)節(jié)處理室中的背景壓力，其中，該背景壓力是通過(guò)利用氣體注入系統(tǒng)流動(dòng)第一氣體流建立的；在處理室中點(diǎn)燃處理等離子；利用氣體注入系統(tǒng)在第一時(shí)間脈沖第二氣體流；以及在第二時(shí)間向基片架脈沖RF功率。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖第二氣體流的步驟執(zhí)行預(yù)定的脈沖寬度。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖第二氣體流的步驟執(zhí)行預(yù)定的脈沖周期。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于執(zhí)行所述脈沖第二氣體流的步驟以獲得預(yù)定的脈沖占空周期。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖RF功率的步驟執(zhí)行預(yù)定的脈沖寬度。
44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖RF功率的步驟執(zhí)行預(yù)定的脈沖周期。
45.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于執(zhí)行所述脈沖RF功率的步驟以獲得預(yù)定的脈沖占空周期。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖第二氣體流的步驟執(zhí)行第一脈沖寬度，所述脈沖RF功率的步驟執(zhí)行第二脈沖寬度，所述第一脈沖寬度基本上等于所述第二脈沖寬度。
47.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述脈沖第二氣體流的步驟執(zhí)行第一脈沖周期，所述脈沖RF功率的步驟執(zhí)行第二脈沖周期，所述第一脈沖周期基本上等于所述第二脈沖周期。
48.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于執(zhí)行所述脈沖第二氣體流的步驟以獲得第一脈沖占空周期，執(zhí)行所述脈沖RF功率的步驟以獲得第二脈沖占空周期，所述第一脈沖占空周期基本上等于所述第二脈沖占空周期。
49.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述第二氣體流脈沖的第一時(shí)間基本上等于所述RF功率脈沖的第二時(shí)間。
50.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述第二氣體流脈沖的第一時(shí)間偏離所述RF功率脈沖的第二時(shí)間。
全文摘要
一種等離子處理系統(tǒng)，包括處理室、設(shè)置在處理室內(nèi)的基片架和設(shè)置成向處理室供給第一氣體和第二氣體的氣體注入系統(tǒng)。該等離子處理系統(tǒng)還包括控制器，該控制器控制氣體注入系統(tǒng)向處理室持續(xù)地流動(dòng)第一氣體流，并在第一時(shí)間向處理室脈沖第二氣體流。所述控制器在第二時(shí)間向基片架脈沖RF功率。一種操作等離子處理系統(tǒng)的方法，它包括調(diào)節(jié)處理室中的背景壓力，其中背景壓力是通過(guò)利用氣體注入系統(tǒng)流動(dòng)第一氣體流建立的；在處理室中點(diǎn)燃處理等離子。該方法還包括利用氣體注入系統(tǒng)在第一時(shí)間脈沖第二氣體流，和在第二時(shí)間向基片架脈沖RF功率。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1549872SQ02816822
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者埃里克·J·斯特朗, 埃里克 J 斯特朗 申請(qǐng)人:東京電子株式會(huì)社