專利名稱：電子束處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個或多個實施例涉及利用電子束處理膜的設(shè)備、以及操作這種設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
集成電路(“ICs”)(例如但不限于半導(dǎo)體ICs)的制造是很復(fù)雜的，并且由于需要更高的器件速度導(dǎo)致增大了對器件設(shè)計的迫切需求，因此制造變得更加復(fù)雜。目前的制造設(shè)備通常生產(chǎn)具有0.13um特征尺寸的器件，而未來的設(shè)備很快將產(chǎn)生具有更小特征尺寸的器件。
對于具有0.13um及以下的最小特征尺寸的ICs來說，RC延遲和串擾的問題變得很重要。例如，由用在互連系統(tǒng)中的金屬的阻抗和用在金屬互連之間的絕緣電介質(zhì)材料的介電常數(shù)所確定的RC延遲部分地限制了器件速度。此外，隨著幾何參數(shù)和器件尺寸的減小，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)試圖避免由于ICs中的絕緣層不足引起的寄生電容和串擾。達到ICs中所要求的低RC延遲和較高性能的一種方法包括在絕緣層中使用具有低介電常數(shù)的電介質(zhì)材料(低-k材料)。這樣的材料是通過沉積具有低介電常數(shù)的材料(例如但不限于攙雜碳的氧化物(“CDO”))、并通過利用電子束處理沉積的材料來制造的，其中電子束例如但不限于由諸如美國專利No.5,003,178(‘178專利)中公開的電子束處理設(shè)備所提供的電子束。
隨著膜(例如但不限于電介質(zhì)膜)的厚度減小，用于處理這樣的膜的電子束能量也必須減小。對于根據(jù)‘178專利制造的電子束處理設(shè)備來說，為了減小能量，用于使在陰極和陽極之間的產(chǎn)生和加速區(qū)域中產(chǎn)生的電子加速的陰極電壓也必須減小。例如，對于具有大約1.3gm/cm3密度的1um厚的膜來說，陰極電壓可以是大約6.5KV；對于5000厚的膜，陰極電壓可以是大約4KV；對于2500厚的膜，陰極電壓可以是大約2KV。但是，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于(i)特定的陰極-陽極間距、(ii)特定的電子束電流值和(iii)設(shè)備中特定的氣體類型來說，隨著陰極電壓減小，電子束處理設(shè)備中的氣體壓力必須減小。我們相信這是因為(a)隨著陰極電壓減小，需要大量的離子以在陰極處產(chǎn)生足夠的電子，來維持電子束電流；(b)需要較大的壓力使能夠產(chǎn)生大量的離子；以及(c)在較低的陰極電壓處來自陰極的電子的生產(chǎn)量較低。
但是，如‘178專利所指導(dǎo)，陰極-陽極間距(在‘178專利中也稱作工作距離)需要小于氣體中的電子平均自由路徑，以防止擊穿(也就是形成電弧或瞬時放電)。如目前所知，電子平均自由路徑(λ)(a)與氣體壓力成反比；并且(b)隨著陰極電壓減小而減小。由此，根據(jù)‘178專利的指導(dǎo)，為了處理較薄的膜，陰極電壓減小，壓力增大，并且工作距離減小。但是，小的工作距離在一些應(yīng)用中出現(xiàn)問題，這些應(yīng)用例如但不限于處理300mm晶片的應(yīng)用并包括加熱晶片的這種應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，對于小的工作距離，陽極可能較大使得彎曲或歪曲可能變成問題。
考慮到以上，需要一種可以以大于電子平均自由路徑的工作距離操作的電子處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個或多個實施例有利地滿足了本領(lǐng)域中上述需求中的一個或多個。具體地，本發(fā)明的一個實施例是電子束處理設(shè)備，其包括(a)室；(b)具有暴露到室內(nèi)部的相對較大面積表面的陰極；(c)其中具有孔的陽極，其暴露在室的內(nèi)部并與陰極間隔工作距離；(d)布置在室內(nèi)部面對陽極的晶片保持器；(e)負電壓源，其輸出施加到陰極以提供陰極電壓；(f)電壓源，其輸出施加到陽極；(g)適合于允許氣體以氣體引入速率進入室的氣體入口；和(h)適合于以排出速率從室中排出氣體的泵，所述引入速率和所述排出速率在室中提供氣體壓力；其中陰極電壓、氣體壓力和工作距離的值設(shè)置為使得陰極和陽極之間沒有電弧并且工作距離大于電子平均自由路徑。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的電子束處理設(shè)備；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的電子束處理設(shè)備的局部剖視圖；圖3A和3B示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的帶有孔陣列的陽極的剖視圖；圖4示出圖1的電子束處理設(shè)備，其還包括反饋控制電路；和圖5示出圖1的電子束處理設(shè)備的局部視圖，其幫助說明設(shè)備操作的一些細節(jié)。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個或多個實施例涉及美國專利No.5,003,178(‘178專利)中所公開類型的電子束處理設(shè)備，其在陰極電壓、氣體壓力和工作距離(也就是在電子束處理設(shè)備的產(chǎn)生和加速區(qū)域中陰極和陽極之間的距離)的值在這樣的范圍內(nèi)操作，其中在產(chǎn)生和加速區(qū)域中工作距離超過電子平均自由路徑。如將要詳細描述的，陰極電壓、氣體壓力和工作距離的這些值可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易地確定而不需要過多的試驗。2002年11月21日提交的名為“Improved Large Area Source For UniformElectron Beam Generation”、序列號為10/301,508的共同未決專利申請(其中共同未決專利申請和本專利申請被共同轉(zhuǎn)讓)通過引用包含在這里。
設(shè)備圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的電子束處理設(shè)備100。如圖1所示，電子束處理設(shè)備100包括真空室120；大面積陰極122(例如但不限于具有從大約25.8平方厘米(4平方英寸)至大約4516.1平方厘米(700平方英寸)的面積的陰極)；陽極126；和晶片或襯底保持器130。如圖1進一步所示，陽極126布置在襯底保持器130(位于電離區(qū)域138中)和陰極122之間。陽極126布置成距離陰極126工作距離，工作距離根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例來確定(將在以下的名為“操作”的部分中詳細描述)。
如圖1所示，電子源100還包括(a)高壓絕緣子124，其布置在陰極122和陽極126之間并可操作以隔離陰極122與陽極126；(b)陰極封蓋絕緣子128，其位于真空室120外部以為用戶提供電保護；(c)氣體管線127，其具有根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的大量方法中的任何一種制造的入口以提供用于允許氣體以特定的進入速率從源107進入真空室120的機構(gòu)；(d)可調(diào)漏泄閥132，其連接至真空泵135(真空泵135可以是能夠?qū)⒄婵帐?20的壓力從大氣壓力抽吸至大約1mTorr到大約200mTorr范圍的壓力的商用真空泵中的任意一種)，真空泵135從室120抽吸氣體以控制真空室120內(nèi)部的壓力；(e)可調(diào)的高壓電源129，其連接至陰極122；以及(f)可調(diào)的低壓電源131，其連接至陽極126。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，從可調(diào)的高壓電源129施加高壓(例如大約-500V和大約-30KV之間或更高的負電壓)至陰極122。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，高壓電源129可以是由Bertan of Hicksville，NewYork制造的Bertan Model#105-30R電源或由Spellman High VoltageElectronics Corp.of Hauppage，New York制造的Spellman Model#SL30N-1200X258電源?？烧{(diào)的低壓電源131(例如能夠提供源電流或阱電流的ad.c.電源)被用于施加相對于施加至陰極122的電壓為正的電壓至陽極126。例如，施加至陽極126的電壓可以在從大約0V至大約-500V的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，低壓電源131可以是從Acopian of Easton，Pennsylvania得到的Acopian Model#150PT12電源。
將被處理的晶片或襯底，例如襯底125，放置在晶片或襯底保持器130上。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的大量方法中的任意一種，襯底125可以由加熱裝置(為了容易理解本發(fā)明沒有示出)來加熱，加熱裝置例如但不限于布置在晶片或襯底保持器130中的電阻加熱器，或根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的大量方法中的任意一種，襯底125可以通過布置成輻射襯底125的一個或多個紅外燈來加熱。在利用燈提供加熱機構(gòu)的實施例中，來自燈的一些輻射輸出可以在室120內(nèi)反射至陽極126，并且陽極126持續(xù)暴露至這樣的輻射可以引起陽極126過熱并破裂。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個這樣的實施例，真空室120的內(nèi)部部分可以被噴丸、變黑、變粗糙、或陽極電鍍以將室內(nèi)部的反射系數(shù)減小為小于約0.5。以這種方式，來自燈的部分反射輸出可以被真空室120的內(nèi)部吸收。
晶片或襯底保持器130可以距離陽極126相對大的距離(例如但不限于10至30mm)來放置，以防止電子在晶片125上形成陽極126的圖像。通過使用例如但不限于由‘178專利的圖3所示的圍繞真空室120的偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的隨時間變化的磁場，晶片125的輻射可以進一步使電子束掃過整個晶片125。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的電子束處理設(shè)備400的局部剖視圖。如圖2所示，電子束處理設(shè)備400包括(a)真空室420；(b)大面積陰極422；(c)上絕緣子424a；(d)下絕緣子424b；和(e)支架410，其布置在上絕緣子424a和下絕緣子424b之間。陽極426橫過真空室420布置在支架410上，使得空間415被界定在陽極426之上和圍繞陽極526的外周。有利地，以這種方式，陽極426自由地在空間415中移動以減小與陽極426的溫度變化引起的膨脹和縮小關(guān)聯(lián)的應(yīng)力。在一個這樣的實施例中，陽極426浮動，也就是說，其不機械地附裝到支架410。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，電子束處理設(shè)備100的陽極126和/或電子束處理設(shè)備400的陽極426(整個或其表面)可以由導(dǎo)電材料制造，這樣的導(dǎo)電材料例如但不限于Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。為了在相對高的溫度處(例如在大約200℃和大約600℃之間的溫度范圍內(nèi))處理膜，鋁可以提供比石墨更合適的材料。例如，鋁通常具有比石墨更高的導(dǎo)熱性，并且因此，由鋁形成的陽極可以比由石墨形成的陽極在高溫下彎曲更少。此外，鋁具有比石墨低的輻射率，并且此導(dǎo)致通過輻射(例如從晶片125)至陽極的較低傳熱性。例如，在大約400℃的處理溫度處，石墨陽極的溫度可能升高到大約225℃，而同等放置的鋁陽極的溫度可能僅升高至大約100℃。此外，鋁比石墨具有較低的濺射生產(chǎn)率，由此導(dǎo)致晶片125上的更少污染。應(yīng)當注意，除了陽極126由鋁制成之外，陰極122和真空室120也可以由鋁制成。但是，陰極122的表面也可以由Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金制造。
陽極126可以是例如但不限于柵格、網(wǎng)眼或具有穿過其布置的孔陣列的板。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，孔的尺寸可以變化以補償有時在陽極126的邊緣處發(fā)生的束密度的減小。以這種方式，可以沿直徑產(chǎn)生更加均勻的電子束。
圖3A示出包括孔510的陣列的陽極526的實施例，孔510的直徑從陽極526的中心至陽極526的邊緣逐漸增大。圖3B示出包括孔560的陣列的陽極576的另一個實施例，孔560的直徑從陽極576的中心至陽極576的邊緣逐漸減小?？椎年嚵械氖纠陀糜谛纬煽椎姆椒ǜ敿毜孛枋鲈诿绹鴮＠鸑o.6,407,399中，其通過引用而包含在這里。
圖4示出圖1的電子束處理設(shè)備100，其還包括反饋控制電路300。在一些應(yīng)用中，可能要求以不同的電子束能量提供恒定的束電流。例如，可能需要處理形成在襯底上的膜的上層，而不處理底層。這可以通過利用能量足夠低使得束中的大部分電子被上層吸收的電子束來完成。處理上層之后，可能需要處理膜的上層和下層。這可以通過提高電子束的加速電壓使得其可以完全穿透膜來完成。反饋控制電路300被構(gòu)造成改變施加到陰極122的加速電壓同時保持恒定的電子束電流。如圖4所示，反饋控制電路300包括積分器366和傳感電阻390，傳感電阻390放置在晶片保持器130和積分器366之間以取樣電子束電流?？商鎿Q地，電子束電流可以在柵格陽極126處取樣，因為一部分電子束在那里被攔截。如圖4進一步所示，兩個單位增益電壓轉(zhuǎn)發(fā)器392緩沖傳感電阻390上獲取的信號，并將其供給到具有可變增益電阻394的放大器396。放大器396的輸出控制柵格陽極126上的電壓，使得電子束電流的增加將引起施加到柵格陽極126的偏壓減小。放大器396的增益可以通過調(diào)節(jié)可變增益電阻394來調(diào)節(jié)，使得由加速電壓的變化引起的電流的任何變化由施加至陽極126的偏壓的變化來抵消，由此保持恒定的電子束電流?？商鎿Q地，放大器396的輸出可以連接至電壓控制的可調(diào)漏泄閥控制器398以控制可調(diào)漏泄閥132，以抵消由于電離區(qū)域138中的壓力升高或降低引起的放射電流的變化。此外，還可以通過利用到可調(diào)漏泄閥控制器398和到柵格陽極126的反饋信號來提供電子束電流控制。
操作圖5示出圖1的電子束處理設(shè)備100的局部視圖，其幫助圖示設(shè)備操作的一些細節(jié)。為了啟動電子束處理設(shè)備100中的電子發(fā)射，陽極126和晶片保持器130之間的電離區(qū)域中的氣體必須被電離。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，氣體可以包括例如但不限于氦、氬、氮、氫、氧、氨、氖、氪和氙中的一種或多種。根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的大量方法中的任意一種，電離氣體的步驟可以通過自然產(chǎn)生伽馬射線來啟動，或者可以通過布置在真空室120內(nèi)部的高壓火花隙來啟動。
陽極126被從低壓電源131施加至其上的例如從大約0V至大約-500V范圍內(nèi)的電壓負偏壓。電離一旦被啟動，如圖5所示，正離子242朝向負偏壓的陽極126被吸引。這些正離子242穿過陽極126中的孔進入陰極122和陽極126之間的電子產(chǎn)生和加速區(qū)域136。在區(qū)域136中，由于從高壓電源129施加至陰極122的電壓(例如在大約-500V至大約-30KV范圍內(nèi)或更高的電壓)，正離子242朝向陰極122加速?；趯﹃帢O122的表面的撞擊，正離子242產(chǎn)生電子244，電子244被向后朝向陽極126加速。一些電子244撞擊陽極126，但是大量穿過陽極126，并繼續(xù)以轟擊布置在晶片或襯底保持器130上的晶片125。此外，一些電子244電離電離區(qū)域138中的氣體分子。
如‘178專利所指導(dǎo)的，陰極122和陽極126之間的工作距離小于產(chǎn)生和加速區(qū)域136中電子244的平均自由路徑，以防止不穩(wěn)定的電弧或高壓擊穿。如‘178專利進一步所指導(dǎo)的，工作距離上的這種限制使得存在于產(chǎn)生和加速區(qū)域136中的正離子由施加至陽極126的電壓控制。通過改變施加至陽極126的電壓，反過來實現(xiàn)了電子發(fā)射，并且因此實現(xiàn)了從非常小的電流至非常大的電流連續(xù)地控制電子束電流。如‘178專利進一步所指導(dǎo)的，還可以通過使用可調(diào)漏泄閥132調(diào)整真空室120中的氣體壓力(升高或降低氣體壓力，分別升高或降低電離區(qū)域138與產(chǎn)生和加速區(qū)域136中的分子數(shù)量)，來控制電子發(fā)射，并且因此控制電子束電流。但是，由于調(diào)整真空室120中的氣體壓力所需的相對慢的響應(yīng)時間，更好的是最初調(diào)整氣體壓力以產(chǎn)生標稱電子束電流，并且之后調(diào)整施加到陽極126的電壓以進一步控制電子束電流。由此，在根據(jù)‘178專利的指導(dǎo)設(shè)計電子束處理設(shè)備中，陰極122和陽極126之間的工作距離必須足夠小，使得其小于由用于特定處理應(yīng)用的最低需要的陰極電壓和相關(guān)的氣體壓力所確定的電子平均自由路徑。
不論‘178專利的指導(dǎo)，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在陰極電壓、氣體壓力和工作距離的合適值處可以保持電子束處理設(shè)備100的無電弧操作，在該合適值中，工作距離超過產(chǎn)生和加速區(qū)域136中的電子平均自由路徑。例如，我們已經(jīng)能夠在2KEV的陰極電壓和3mA及以上的電子束電流時無電弧地操作電子束處理設(shè)備(a)在70mTorr以上的壓力和10mm的工作距離時；(b)在45mTorr以上的壓力和15mm的工作距離時；和(c)在40mTorr以上的壓力和20mm的工作距離時。據(jù)此，并根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，可以增大工作距離至大于電子平均自由路徑的值。事實上，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例(如下詳細所述)，工作距離可以增大至與在產(chǎn)生和加速區(qū)域136中獲得沒有電弧或擊穿的情況相一致的值。有利地，我們的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了可以利用(a)足夠小以在處理薄膜中有用的陰極電壓值；(b)足夠高以將電子束電流保持在陰極電壓的這樣小的值處的氣體壓力值；和(c)工作距離的值，其提供了足夠的工作公差以減少例如但不限于由諸如陽極126之類的室元件的受熱引起的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，利用較高的氣體壓力的能力對一些原因來說是有利的。首先，諸如氦之類的氣體需要較高的氣體壓力以保持電子束電流，因為氦具有24V的電離電勢，并且由此，需要產(chǎn)生較多的離子以維持操作。第二，例如氦和氫之類的較輕氣體的使用需要較高的氣體壓力以保持電子束電流，因為與諸如氬之類的較重氣體相比，它們的離子從對陰極122的撞擊中產(chǎn)生相對較少的電子。例如，對于4KV的陰極電壓、4mA的電子束電流(具體的電子束電流值被典型地確定以提供合理的處理生產(chǎn)量)、和100uC/cm2的電子劑量來說，對于氬典型的氣體壓力值可能是35mTorr，而對于氦的同等氣體壓力值可能是160mTorr。注意由于一些原因，在一些處理應(yīng)用中諸如氦和氫之類的較輕氣體的使用可能比諸如氬之類的較重氣體更有利。首先，較輕氣體的離子可以引起從陽極126的較少濺射，并且由此減小被處理的晶片125的污染。第二，較輕氣體的離子可以通過撞擊到被處理的晶片125傳遞較少的能量。第三，在一些應(yīng)用中通過加入化學(xué)效應(yīng)至處理，例如通過完成不飽和鍵，諸如氫之類的氣體的使用可以更加有利。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，操作電子束處理設(shè)備100或400的合適條件必需利用陰極電壓、氣體壓力和工作距離的值，使得不會發(fā)生電壓擊穿，并且工作距離大于電子平均自由路徑。以下描述了本領(lǐng)域普通技術(shù)人員如何根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例容易地確定工作距離而不需要過多的試驗。此外，根據(jù)本發(fā)明進一步的一個或多個實施例，如以下所述，通過參考帕邢定律(Paschen‘Law)可以獲得這種確定。
帕邢定律描述了擊穿電壓如何隨用于均勻的場電極間隙的氣體壓力P和工作距離d變化，其中間隙中的電場是均勻的，并且設(shè)定為V/d。帕邢定律反映了氣體中的湯森(Townsend)擊穿機理，并陳述了間隙的擊穿特性是氣體壓力P和工作距離d的函數(shù)(對于帶較高負電的氣體來說需要進行一些修改，因為它們非常快地重組次級電子)。
自從Paschen的論文在1889年發(fā)表以后，已經(jīng)完成了大量的研究以為定律提供理論基礎(chǔ)，并為擊穿的機理發(fā)展更好的理解。但是，許多因素對間隙的擊穿具有影響，這些因素例如但不限于輻射、表面不規(guī)則度等等。由此，盡管理論基礎(chǔ)可能幫助理解間隙為何擊穿，但是它并非必然能在任意給定的情況下提供比由以下提供的擊穿電壓更精確的值。一般來說，通過擬合經(jīng)驗數(shù)據(jù)，導(dǎo)出擊穿的方程，并選擇合適的參數(shù)。例如，擊穿電壓Vbd可以由以下來給定Vbd＝B*P*d/(C+ln(P*d))；其中C＝ln(A/ln(1+1/γ))是壓力；P是壓力；d是電極之間的間隙或工作距離；γ代表每個離子撞擊電極產(chǎn)生二次電子的效率(其依賴于電極材料、離子及其能量，其能量反過來由E/N的比率確定——其中E是電場，而N是氣體粒子密度)；并且A和B是依賴于具體氣體的常數(shù)。用于Vbd的方程可以用于產(chǎn)生“帕邢曲線”，其給出了擊穿電壓對Pd乘積的依賴度。
如下通過例行試驗可以確定操作的合適值。首先，選擇用于電子束處理設(shè)備的合適工作距離。接下來，選擇由需要處理晶片的電子能量所確定的陰極電壓值。接下來，在測量電子束電流(例如利用與高壓電源129串連布置的電流探測器)的同時，改變氣體壓力以保持有效、均勻的電子束。測量電流以確定提供有用的生產(chǎn)量的電流值(例如但不限于，電子束電流可以在大約1mA至大約40mA的范圍)，并確定使用的陰極電壓、氣體壓力和工作距離值不會導(dǎo)致在產(chǎn)生和加速區(qū)域138中產(chǎn)生電弧或擊穿(擊穿可以由微弱的等離子或電弧來證明，等離子或電弧還可以由陰極處的電壓或電流峰值來觀測到)。由于在電離區(qū)域138中的碰撞，在較低的氣體壓力處操作以減少電子能量損耗和/或束的方向性看起來是理想的，但是我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在諸如攙雜碳的氧化物(“CDO”)膜的處理之類的具體應(yīng)用中，較高氣體壓力的使用不會顯著地影響處理結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個進一步的實施例，氣體壓力的有效值可以通過使壓力和工作距離的乘積降到用于具體的氣體、具體的陰極材料和希望的工作距離的Paschen曲線以下的需求來估計。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當認識到僅為了說明和描述的目的已經(jīng)介紹了前述的描述。由此，其并不意圖窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制在所公開的精確形式中。例如，盡管以上討論了一些尺寸，但是它們僅僅是說明性的。此外，術(shù)語襯底包括適合于加工成集成電路或其它微電子器件的那些，并使用該詞的最廣泛的意思。用于本發(fā)明的合適襯底不排他地包括半導(dǎo)體材料，例如砷化鎵(GaAs)、鍺、硅、鍺化硅、鈮酸鋰和包含硅的合成物，例如晶體硅、多晶硅、非晶硅、外延硅和二氧化硅及其結(jié)合組合物。術(shù)語襯底還包括任何種類的玻璃襯底。
權(quán)利要求
1.一種電子束處理設(shè)備，包括(a)室，其中具有(i)包括能夠產(chǎn)生電子的暴露的表面區(qū)域的陰極；(ii)具有孔的陽極，所述陽極與所述陰極間隔工作距離，所述工作距離大于由所述陰極產(chǎn)生的電子的電子平均自由路徑；(iii)面對所述陽極的晶片保持器；(iv)允許氣體以氣體引入速率進入所述室的氣體入口；和(v)將氣體從所述室以氣體排出速率排出的泵，所述氣體引入速率和所述氣體排出速率在所述室內(nèi)提供了氣體壓力；(b)負電壓源，其輸出施加至所述陰極以提供陰極電壓；和(c)電壓源，其輸出施加至所述陽極，其中所述陰極電壓值、所述室中的氣體壓力值和所述工作距離值使得在以比所述電子平均自由路徑大的工作距離間隔開的所述陰極和所述陽極之間沒有電弧。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括氣體源，所述氣體源包括Ne、He、Ar、H2、O2、Kr、Xe和N2中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陰極的所述表面的材料從由以下材料組成的組中選擇Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陽極的至少一個表面的材料從以下材料組成的組中選擇Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述負電壓源能夠提供從大約0.5KV至大約-10KV范圍內(nèi)的輸出電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述泵設(shè)置了比大約40mTorr更大的氣體壓力。
7.一種操作電子束處理設(shè)備的方法，所述電子束處理設(shè)備包括室，所述室包括具有能夠產(chǎn)生電子的暴露的表面區(qū)域的陰極和具有孔并與所述陰極間隔工作距離的陽極；布置在所述室內(nèi)部面對所述陽極的晶片保持器；負電壓源，其輸出施加至所述陰極以提供陰極電壓；電壓源，其輸出施加至所述陽極；允許氣體以氣體引入速率從氣體源進入所述室的氣體入口；和將氣體從所述室以氣體排出速率排出的泵，所述氣體引入速率和所述氣體排出速率提供了所述室中的氣體壓力，所述方法包括將晶片放置在所述晶片保持器上；將所述陽極和所述陰極之間的工作距離設(shè)置成大于由所述陰極產(chǎn)生的電子的電子平均自由路徑；并且設(shè)置所述負電壓源、所述氣體引入速率、所述氣體排出速率和所述工作距離，以提供陰極電壓值、氣體壓力值和工作距離值使得在以比所述電子平均自由路徑大的工作距離間隔開的陰極和陽極之間沒有電弧。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述陰極電壓在從大約-0.5KV至大約-10KV的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述氣體包括Ne、He、Ar、H2、O2、Kr、Xe和N2中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述氣體壓力比大約40mTorr更大。
全文摘要
本發(fā)明的一個實施例是電子束處理設(shè)備，其包括(a)室；(b)具有暴露到室的內(nèi)部的相對較大面積表面的陰極(122)；(c)其中具有孔的陽極(126)，其暴露在室的內(nèi)部并與陰極間隔工作距離；(d)布置在室內(nèi)部面對陽極的晶片保持器(130)；(e)負電壓源(129)，其輸出施加到陰極以提供陰極電壓；(f)電壓源(131)，其輸出施加到陽極；(g)適合于允許氣體以氣體引入速率進入室的氣體入口(129)；和(h)適合于以排出速率從室排出氣體的泵(135)，所述引入速率和所述排出速率在室中提供氣體壓力；其中陰極電壓、氣體壓力和工作距離的值設(shè)置為使得陰極和陽極之間沒有電弧并且工作距離大于電子平均自由路徑。
文檔編號H01J37/06GK1875452SQ200480031666
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者亞歷山德羅斯·T·迪莫斯, 哈里·K·波奈卡恩提, 趙軍, 海倫·R·阿默 申請人:應(yīng)用材料公司