專利名稱：等離子體處理中采用微射流的低能離子產(chǎn)生和輸運方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的說與半導(dǎo)體晶片的等離子體處理有關(guān)，更具體說是與用于等離子體灰化系統(tǒng)的低能離子產(chǎn)生和輸運有關(guān)。
背景技術(shù)：
在集成電路制造中，光刻技術(shù)用來在襯底上形成集成電路圖形。一般是在半導(dǎo)體襯底上涂覆一種光刻膠材料，它的一部分被穿過掩模的紫外(UV)輻射曝光而將所需的電路圖形成象于光刻膠上。未被UV輻射曝光的那些光刻膠則被一種處理溶液除掉，只把已曝光部分留在襯底上。在某些情下，在光穩(wěn)定處理過程中用UV光對留下的曝光部分進(jìn)行烘烤，以使光刻膠經(jīng)得住后續(xù)處理。
在經(jīng)過這種處理而形成IC元件之后，通常要把留下的光刻膠從晶片上去掉。另外，還必須把經(jīng)過蝕刻等處理而可能留在襯底表面上的殘留物去掉。一般是將光刻膠灰化成在有原子氧和別的氣體存在時燒掉，并且將已灰化或焚燒的光刻膠和殘留物一起從襯底表面上剝?nèi)セ蚯逑吹簟?br> 把光刻膠和殘留物除去的一種方法是在襯底表面上加射頻(RF)激發(fā)或微波激發(fā)等離子體。在微波激發(fā)等離子體的情況下，等離子體是通過將一種氣體混合物輸運到經(jīng)過諧振微波腔體的等離子體管而形成的。腔體內(nèi)的微波能被引入等離子體管內(nèi)，并激發(fā)管中的氣體混合物而形成等離子體。含有反應(yīng)物質(zhì)的已激發(fā)的等離子體排出氣體通過該管進(jìn)入處理室，該室中裝有將要被灰化的涂有光刻膠的半導(dǎo)體襯底。這種類型的灰化器稱為順流灰化器，在那里，涂有光刻膠的襯底被從等離子體發(fā)生器(稱為逆流等離子體源)物理地除掉。
在對涂有光刻膠的晶片作較高劑量離子注入(例如，≥1*1015cm-2)的半導(dǎo)體應(yīng)用中，光刻膠的頂層將變成一個高度碳化的外皮，它將阻止下面留下的光刻膠中被擋住的溶劑的擴散。因此，必須用灰化器小心地把這個外皮清除(一般在低的晶片溫度下進(jìn)行)，以防止溶劑猛然流出外皮。不然的話，這種狀態(tài)將會在光刻膠上產(chǎn)生一些泡泡(popper)。由于泡泡而往往留在晶片表面上的殘留物很難清除，這可能成為晶片上和工作室內(nèi)污染顆粒的一個潛在來源。但是，若采用單純依賴原子物質(zhì)的低溫度處理從化學(xué)上將外皮清除的方法，其效率先天不高，而且會降低灰化器的生產(chǎn)率(如按每單位時間處理的晶片數(shù)目計算)。
有一種在低溫下增加碳化外皮灰化率的已知方法是利用離子轟擊。傳統(tǒng)的灰化器中的離子源采用一塊壓板(或靜電吸盤)，一般通過RF源在板上加一個RF偏壓。一旦激發(fā)后，RF源在晶片上面產(chǎn)生電容性放電。然后二次放電在晶片的正上方產(chǎn)生離子-電子對，于是離子被在晶片表面上方形成的電容性鞘層加速。由于電容性鞘層的電位可能高達(dá)40-50eV，故離子將以此高能撞擊晶片。不過，如此高能量的離子轟擊可能造成在晶片上形成的器件大范圍損壞。另外，晶片受重離子轟擊引起的大范圍加熱可能使得各個晶片工作時的溫度不一致。

發(fā)明內(nèi)容
上面說到的先前的方法的缺點和不足，可通過用于半導(dǎo)體晶片的等離子體處理中產(chǎn)生和輸運低能離子的方法加以克服或減輕。在本發(fā)明的一個實施例中，該方法包括用一種氣體物質(zhì)形成等離子體而產(chǎn)生等離子體排出氣體。等離子體排出氣體后來被引入包含晶片的處理室內(nèi)。等離子體排出氣體的離子含量可以通過在等離子體引入處理室時在室內(nèi)造成原發(fā)等離子體放電以激發(fā)一個輔助離子源而增加。然后把原發(fā)等離子體放電引入一個擋板組件內(nèi)，當(dāng)?shù)入x子體離開擋板組件時在那里產(chǎn)生二次等離子體放電。因而施加于二次等離子體放電內(nèi)包含的離子上的鞘層電位強度(它是由原發(fā)等離子體放電產(chǎn)生的)下降。這樣形成的下降了的電場強度將通過較低的電位加速離子，從而使對晶片的離子轟擊能量不足以造成形成在晶片上的器件的毀壞。
在一個優(yōu)選實施例中，是通過將輔助離子源置于使擋板組件處在原發(fā)等離子體放電和晶片之間的地方，來降低通過二次等離子體放電鞘層電位的離子的加速度。此外，擋板組件被構(gòu)造成應(yīng)使二次等離子體放電基本上為一個微射流形狀。擋板組件包括一塊上擋板和一塊下?lián)醢?，后者還有許多帶倒角的孔穿過其中，以使離子均勻地撞到晶片表面上，從而防止充電效應(yīng)損壞晶片。


參照幾幅附圖，其中相似的元件用類似的標(biāo)號圖1是等離子體源和輔助離子激發(fā)器的剖面示意圖，它們可以用在光刻膠灰化器的處理室中；圖2是沿圖1的2-2線取的輔助離子激發(fā)器的剖面圖；圖3是圖2的輔助離子激發(fā)器的另一種實施例的剖視圖；圖4表示一個傳統(tǒng)的等離子體灰化系統(tǒng)，它有一個輔助離子源，當(dāng)一個RF偏壓的靜電吸盤被激發(fā)而產(chǎn)生離子時，在半導(dǎo)體晶片上直接產(chǎn)生一個高能電容性鞘層；圖5是圖1的處理室的示意剖面圖，表示按照本發(fā)明的一個實施例高能電容性鞘層與晶片相隔離；圖6是本發(fā)明一個實施例的擋板組件的頂視圖；圖7是沿圖6中7-7線切開的擋板組件的側(cè)剖面圖；圖8是沿圖8中8-8線切開的擋板組件的下?lián)醢屙斊拭鎴D；圖9是下?lián)醢宓膸У菇强椎脑敿?xì)剖面圖；圖10是通過下?lián)醢鍘У菇强椎奈⑸淞鞯湍茈x子形成示意圖；具體實施方式
這里介紹一種新型低能離子產(chǎn)生和輸運機構(gòu)；此機構(gòu)在增強經(jīng)過離子注入的光刻膠的碳化頂層以均勻方式化學(xué)分解和后續(xù)揮發(fā)的同時，使晶片免受由高鞘層電壓引起的高能離子轟擊可能造成的有害影響。這種軟離子輔助技術(shù)具有在由灰化裝置內(nèi)的輔助離子源產(chǎn)生的離子和已經(jīng)存在的化學(xué)物之間達(dá)到最佳協(xié)同作用的優(yōu)點，從而產(chǎn)生比由其中每一個或二者簡單相加時更快的反應(yīng)。
我們相信，離子對物理動能和由反應(yīng)釋放的化學(xué)內(nèi)能二者都有貢獻(xiàn)，從而有效地降低表面反應(yīng)的激活能。通過把晶片與普通電容放電所特有的高鞘層電位屏蔽開來，該離子在通過形成于晶片上的鞘層電位時經(jīng)受到的電場要弱得多。因此，離子撞擊晶片的能量不足以對晶片器件造成很大的損壞，但仍能產(chǎn)生將已被注入的光刻膠上的碳化外皮除掉的離子輔助化學(xué)過程。此方案還特別適合于不需要操作用的晶片吸盤的系統(tǒng)。
上述離子注入光刻膠只是軟離子轟擊的一個應(yīng)用例，預(yù)期這種離子轟擊還可以有許多別的用途。其中包括但不限于除去蝕刻后的殘留物、去掉各向異性光刻膠、有選擇地去掉存在于低k材料中的光刻膠、各向異性蝕刻，等等。
先來看圖1，這是按本發(fā)明一個實施例的光刻膠灰化器10。該灰化器10包括一個氣體箱12、一個微波功率發(fā)生器組件14、一個處理室16，在該室內(nèi)有一個半導(dǎo)體襯底或工件(如晶片)18被加熱，和一個處于處理室16底部的輻射加熱組件20(用來加熱晶片18)。采用一個熱偶之類的溫度探頭24監(jiān)測晶片18的溫度。對要求真空條件的處理采用真空泵26將處理室16抽空。利用單色儀28來監(jiān)測室內(nèi)氣體的光發(fā)射特性，以幫助決定過程是否終止。
工作時，將需要的氣體混合物從氣體箱12通過輸入管道34引入等離子體管32中。該等離子體管32用石英或蘭寶石一類材料制成。形成所需混合物的各種氣體貯存在各分立供氣站(未示)中，并通過閥36和管道38在氣體箱12中混合。所需氣體混合物的一個例子是帶氧或無氧的以氮為基礎(chǔ)的混合氣體(主要是含低百分?jǐn)?shù)氫的氮氣)。需要時可以在氣體混合物中加入四氟化碳一類的含氟氣體，以改善某些處理的灰化速度。在此情況下，蘭寶石是制造等離子體管32的優(yōu)選材料。蘭寶石能防止由于存在反應(yīng)氟原子和等離子體中的離子而使等離子體管32的內(nèi)表面發(fā)生腐蝕。關(guān)于在氟輔助剝離術(shù)中采用蘭寶石的進(jìn)一步詳情可從Huffman等的美國專利6.082.374中找到，我們把它的內(nèi)容引用于此作參考。
所需的氣體混合物由微波功率發(fā)生器組件14激發(fā)形成反應(yīng)等離子體，它在用輻射加熱組件20加熱后使處理室16中晶片上的光刻膠灰化。由磁控管40產(chǎn)生的微波能(頻率約為2.45GHz)被耦合到波導(dǎo)42內(nèi)。然后微波能通過環(huán)繞等離子體管32的微波箱44內(nèi)的孔(未示)從波導(dǎo)送出。大家知道，也可以不用微波能，而用RF功率源(未示)代替磁控管40來激發(fā)所需的氣體混合物。
在圖1所示的實施例中，等離子體管32用氧化鋁(Al2O3)或單晶蘭寶石制造，以適應(yīng)氟等離子體的化學(xué)性質(zhì)。在蘭寶石等離子體管外面包著一個外石英冷卻管46，兩者稍為離開一點距離。工作時將壓力空氣送入管32和46之間的間隙以有效地冷卻等離子體管32。微波箱44被分成如虛線45所示的幾段。將微波箱44分段可使微波功率沿著管32的長度均勻分布，并防止它過熱，因為這樣能防止加上適當(dāng)?shù)妮斎牍β蕰r沿其軸向長度產(chǎn)生過高的熱梯度。與石英不同，蘭寶石在不均勻加熱時容易開裂。因而微波能通過石英管46和蘭寶石等離子體管被分別送到每一段箱體44。有關(guān)這個箱體的進(jìn)一步詳情可從Kamarehi等人的美國專利5961851中找到，我們把它的內(nèi)容引用過來作參考。作為替代，也可采用專門設(shè)計在TM012模諧振的單腔微波發(fā)生器。有關(guān)這種發(fā)生器的進(jìn)一步詳情可從Srivastava等人的美國專利6057645中找到，其內(nèi)容被引用于此作參考。
不管等離子體管32是用什么材料(石英或蘭寶石)或微波發(fā)生器是什么類型，在等離子體管32內(nèi)的氣體混合物都是被激發(fā)而產(chǎn)生等離子體。為了防止微波泄漏，在微波箱體44兩端裝有微阻擋器48和50。
如上所述，傳統(tǒng)順流灰化器是準(zhǔn)備用來產(chǎn)生對襯底為逆流的等離子體，使得撞擊襯底的余輝等離子體富含反應(yīng)原子物質(zhì)但離子濃度很低。因此，輔助離子源74產(chǎn)生另一個靠近襯底的等離子體，它基本上是已電離的物質(zhì)打到晶片表面上。輔助離子源74可獨立于微波功率發(fā)生器產(chǎn)生的等離子體而工作，以適應(yīng)單個過程各個步驟對等離子體特性的不同要求(如低離子含量或高離子含量)。我們還將進(jìn)一步了解，可以把輔助離子源74用于任何類型的以逆流等離子體為基礎(chǔ)的灰化器。
在圖1所示的實施例中，輔助離子源74是以環(huán)狀天線組件76的形式提供的，它處于介質(zhì)窗52和等離子體管32之間。也可以用平面天線?；一?0中的介質(zhì)窗52是用石英或類似介質(zhì)材料(象陶瓷氧化鋁Al2O3)制成，所以由環(huán)狀天線組件76發(fā)射的信號可以穿過它進(jìn)入處理室16。從圖2能清楚看出，環(huán)狀天線組件76有一個金屬(如銅)環(huán)狀天線78埋在基座80內(nèi)?；?0最好用氟聚合物樹脂來做，如聚四氟乙烯(PFTE)，更普通的名稱是特夫隆(Teflon)。Teflon是E.I.du pont de Nemours公司的注冊商標(biāo)。
最好把環(huán)狀天線78裝在處理室16外面，使它不接觸高能等離子體，而且不產(chǎn)生顆?；驗R散金屬污染問題。環(huán)狀天線(一般為平面形)78應(yīng)足夠大，以蓋住整個(或差不多整個)晶片。
天線78由RF信號發(fā)生器82的RF信號輸出激發(fā)。在一個優(yōu)選實施例中，RF信號工作在13.56MHz。不過，這個工作頻率可以是ISM頻帶內(nèi)允許的任何射頻。在RF信號發(fā)生器87和天線78之間設(shè)有一個匹配網(wǎng)絡(luò)84，它使從天線78反射回RF發(fā)生器82的功率盡可能小。RF發(fā)生器82和匹配網(wǎng)絡(luò)84之間，以及匹配網(wǎng)絡(luò)84和天線78之間的連接，可以用同軸電纜或者波導(dǎo)制成。還可以用其它的機構(gòu)來激發(fā)環(huán)狀線圈，例如獨立的頻率可調(diào)的RF發(fā)生器和放大器。
圖3表示輔助離子源74另一種實施例，它是板狀天線組件90的形式。環(huán)狀天線組件90有一個金屬(例如，銅或鋁)平板天線92，它一般為圓形，且有一個中心孔93用來和等離子體管32對中，平板天線92(一般也是平面形)也應(yīng)足夠大，以將整個(或差不多整個)晶片18蓋住。由天線組件90補充的等離子體放電基本上是電容性的，而由天線組件76補充的等離子體放電則是部分電感性的。
我們將會明白，雖然圖1顯示的是用RF源作為輔助激發(fā)器，但也可以用其它的激發(fā)源(如微波源)來作輔助離子激發(fā)器74。
再回到圖1，被激發(fā)等離子體在通過輔助離子源74后，將經(jīng)過介質(zhì)窗52內(nèi)的開口51進(jìn)入處理室16。一個由上擋板54a和下?lián)醢?4b組成的帶孔雙層擋板組件54，將反應(yīng)等離子體均勻地分配在被處理的晶片18表面上。輻射加熱器組件20包括一些裝在反射器64內(nèi)的鎢鹵素?zé)?8，反射器64將這些燈產(chǎn)生的熱反射并重新指向處于處理室16內(nèi)石英銷68上的晶片18的背后。與晶片18緊密接觸的熱電偶24給燈58提供一個反饋回路，以保持對晶片18的有效溫度控制。介質(zhì)窗52的外面安裝了一個或幾個溫度探頭72(如熱電偶)，用以顯示室溫。
在普通的典型等離子體灰化器101的輔助發(fā)生器中，半導(dǎo)體晶片102一般固定在吸盤104上，如圖4所示。當(dāng)需要離子轟擊時，一般在吸盤104上加上一定的RF電位(為了產(chǎn)生輔助離子)的偏壓，并在晶片102上面直接產(chǎn)生電容性等離子體。這樣就把晶片102和吸盤104包圍在高能電容鞘層106內(nèi)。此高能鞘層106把等離子體提高到比晶片更正的電位，因而離子(大部分是失去一個或幾個電子的正電荷)被吸到晶片102的表面上。鞘層106的電位的作用是使離子加速至高能并轟擊晶片102。
與此相反，本發(fā)明的實施例可以保護(hù)晶片不受形成的高能鞘層的作用。此外，還在晶片附近形成一個稠密的等離子體。現(xiàn)在參看圖5，這是處理室16的一個剖面示意圖，顯示在等離子體處理過程中產(chǎn)生的電容性鞘層。安裝在石英銷68(還有熱電偶24)上的晶片上不加RF電位偏壓。一旦微波激發(fā)的等離子體(或者輸入氣體，如果微波等離子體還沒有工作的話)通過開口51進(jìn)入處理室16，RF天線74觸發(fā)高能電容性(或者電感性和電容性的組合)放電及與之相關(guān)的高能鞘層106。但是，與普通處理室不同的是，鞘層106(由原發(fā)性RF放電而產(chǎn)生)是處在和晶片18相反的擋板組件54的另一邊。因此，晶片18不會遭受由高能鞘層106加速的高能離子。代之以離子向晶片18擴散，并以一個與環(huán)繞晶片18的浮動電位鞘層108有關(guān)的最大能量撞擊晶片18。應(yīng)當(dāng)指出，在圖5中既沒有顯示形成在擋板組件54中擋板之間(及其中的孔)的鞘層，也沒有顯示等離子體。
現(xiàn)在來大體看看圖6-10，它們顯示了按本發(fā)明另一種形式的擋板組件的細(xì)節(jié)。同樣，擋板組件54包含上擋板54a，它由石英或陶瓷一類介質(zhì)做成。也可在上擋板54a上涂覆蘭寶石，以使其抵御與氟有關(guān)的腐蝕。如圖6的頂視圖所示，上擋板54a在其中心有一個撞擊板110。它讓原發(fā)等離子體放電與之相撞擊并經(jīng)開口112流入上擋板54a，且以均勻方式進(jìn)入內(nèi)增壓室113，如圖7所示。擋板組件54還包含一個下?lián)醢?4b，它最好用經(jīng)陽極化的鋁等材料制成，而且被接地用作天線78或92的相對電容電極，下?lián)醢?4b中還有一些孔114，二次等離子體放電通過這些孔出去。下?lián)醢?4b中的孔114最好在數(shù)量上與上擋板54a的開口112相等，而且在空間上彼此相互對齊。
圖8更詳細(xì)地示出，在下?lián)醢?4b上有一系列大體上為V字形的位于孔114之間的通道或槽116。通過在其中循環(huán)的水或其它冷卻材料，通道116為擋板組件提供一個冷卻機構(gòu)。必須指出，通道116和孔114在結(jié)構(gòu)上應(yīng)做到通道116沒有被穿破而且不漏。
現(xiàn)在看圖9，這是下?lián)醢蹇?14的詳細(xì)截面圖。每個孔114在下?lián)醢?4b的內(nèi)表面118(即增壓室那面)上有第一直徑d1，而在下?lián)醢?4b的外表面120(即晶片那面)有第二直徑d2。第一直徑d1比第二直徑d2要大。可以看見，孔114在增壓室那面一般為截頭錐體狀，向內(nèi)倒90°角直至其內(nèi)徑等于d2。這大致在下?lián)醢?4b厚度的一半處能出現(xiàn)，因而孔114有截頭錐體段117和園柱形段119兩個部分。圖9中d3代表孔114園柱形段119的高度。
最后，圖10顯示通過下?lián)醢?4b帶倒角孔114的微射流的低能離子產(chǎn)生區(qū)。由于在擋板上面增壓區(qū)內(nèi)原發(fā)等離子體放電的結(jié)果，在孔114中形成一個局部鞘層122，從而產(chǎn)生一個電場。由原發(fā)性放電形成的電子和離子進(jìn)入孔114內(nèi)，并通過每個孔以及下?lián)醢?4b的外表面120形成一個電流路徑(用虛線箭頭123表示)。由于電流線(箭頭123)接近孔114時收攏，電流密度增加，使孔內(nèi)形成更稠密的等離子體，從而形成具有窄等離子體鞘層的等離子體噴口。微射流等離子體密度的增加還可能使中性粒子的溫度增加，這使得孔內(nèi)中性粒子的密度下降。這些影響組合在一起可能增加電子溫度并改變微射流內(nèi)放電的化學(xué)性質(zhì)。此外，離子還被鞘層加速并撞擊孔114的內(nèi)表面，從而發(fā)射二次電子。與高的等離子密度相關(guān)的較窄鞘層使得電子在鞘層122內(nèi)加速時不發(fā)生什么碰撞，從而在微射流內(nèi)產(chǎn)生能量很高的電子。二次電子獲得足夠能量從而與中性氣體分子發(fā)生碰撞而使它們電離，并通過孔產(chǎn)生微射流形放電126。
在接地?fù)醢?4b中形成的微射流具有在較大面積電極附近增加等離子體密度的獨特的性質(zhì)。在普通電容性耦合放電中，在較小的電極處等離子體密度最高，因為處在晶片處的小電極上電場較高且RF電流密度較大。利用帶孔的下?lián)醢?4b作為有孔電極有利于微射流的形成，使得較大面積電極上的離子密度和功率耗散增加。密度較大使得等離子體鞘層的厚度減少，從而增加鞘層的電容，并增加下?lián)醢?4b和天線78或92之間的有效面積比。面積比增加使擋板的離子轟擊能量減小，使得擋板的濺射及相應(yīng)的晶片受濺射產(chǎn)物的污染最小。與此同時，在晶片附近的下?lián)醢?4b區(qū)域內(nèi)增加的等離子體密度以及較高的電子溫度使得晶片的離子轟擊強度增加，并可能誘發(fā)獨特的等離子體化學(xué)性質(zhì)。因此，在晶片上可能發(fā)生表面反應(yīng)，而如果沒有微射流這可能是不會發(fā)生的。這種離子轟擊是按均勻方式產(chǎn)生的，從而減輕了晶片上的充電效應(yīng)。
微射流放電126是最終撞擊晶片的離子的主要來源。由于晶片是偏置在其浮動電位(不象普通灰化器中是二次放電的RF電容電極鞘層電位)，離子撞擊晶片的能量不足以造成損害。另外，根據(jù)經(jīng)驗知道，較低的孔114寬高比(即直徑d2除以高度d3)將使微射流放電增強。但若孔114的高度(也即下?lián)醢?4b的厚度)太小，則下?lián)醢鍥]法水冷。另一方面，如孔的直徑做得太大以減少寬高比，則由擋板均勻分散等離子體放電的效果降低。因此本發(fā)明各實施例的孔114做成能提供較小的寬高比，以便有效地產(chǎn)生富含離子的等離子體并使它通過各孔傳輸至晶片，與此同時尚能有效地冷卻擋板。
為在其中產(chǎn)生可靠的微射流所需的孔114的尺寸和寬高比是處理條件的函數(shù)，包括等離子體功率、壓力和氣體成分等一些參數(shù)。在此處理中，需要對孔114中的微射流照明以達(dá)到均勻處理。上述處理方式能實現(xiàn)得到這種均勻處理的對微射流的均勻和可靠的照明。它與蝕刻隧道等其它一些應(yīng)用不同，后者利用一些不能可靠地形成微射流的帶小孔的有孔板在隧道內(nèi)產(chǎn)生一個無場區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)處理晶片受到的離子轟擊最小。同樣，本發(fā)明各實施例與以前其它的方法也不一樣，后者利用一個帶大孔的有孔板來做簡單的電容性電極，此時等離子體穿過板中各個孔而不形成微射流。
雖然本發(fā)明是參考一個優(yōu)選實施例來加以描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以對它作各種改變，而且可以用等效物來替代其中的元件，這并不超出本發(fā)明的范圍。另外，可以作許多修改以使一種特定情況和材料適用于本發(fā)明的教導(dǎo)，這也不超出其基本范圍。因此，本發(fā)明不只局限于這里提出的作為實現(xiàn)它的最佳模式的具體實施例，而應(yīng)包括所有可落下面的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的實施方案。
權(quán)利要求
1.一種工件等離子體處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一功率發(fā)生器組件，用來將氣體激發(fā)成等離子體；一處理室，用來處理安置在室內(nèi)的工件；一個等離子體管，用來將等離子體排出氣體從該等離子體管送入所述處理室；一位于所述處理室附近的輔助離子源，；當(dāng)所述輔助離子源被激發(fā)時，等離子體排出氣體的離子含量增加；一擋板組件，其位于所述處理室內(nèi)的等離子體管和工件之間；隔離裝置，用來將工件與鞘層內(nèi)的電場電位屏蔽開來，該鞘層是通過激發(fā)所述輔助離子源而產(chǎn)生的。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中隔離裝置還包括所述擋板組件被插在原發(fā)等離子體放電和工件之間，原發(fā)等離子體放電由激發(fā)輔助離子源產(chǎn)生的。
3.如權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中工件安裝在處理室內(nèi)的銷上。
4.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述擋板組件還包括一上擋板，板上貫穿形成多個第一孔；一下?lián)醢澹迳县灤┬纬啥鄠€第二孔，該下?lián)醢逋ㄟ^一內(nèi)增壓室與上擋板隔開；所述多個第二孔每一個在其一端有一第一直徑，在其相對端有一第二直徑，其中第一直徑大于第二直徑。
5.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述多個第二孔在下?lián)醢鍍?nèi)限定向內(nèi)的錐體內(nèi)表面，它從第一所述直徑開始逐漸向內(nèi)過渡到第二直徑。
6.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述多個第二孔包括一截錐體段和一園柱體段。
7.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，還包括多個通道，其穿過下?lián)醢逖由?，并能容納在其中循環(huán)的液體冷卻劑。
8.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中上擋板包括石英、蘭寶石、陶瓷或涂覆蘭寶石的石英中的一種。
9.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中下?lián)醢迨怯山?jīng)陽極化的鋁制造的。
10.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，還包括一撞擊盤，其處在該上擋板的頂部，該盤能讓等離子體放電撞擊到其上，并將放電導(dǎo)引穿過所述多個第一孔。
11.一種等離子體處理系統(tǒng)的擋板組件，包括一上擋板，它具有穿過它形成的多個第一孔；一下?lián)醢澹哂写┻^它形成的多個第二孔，它通過內(nèi)增壓室與上擋板分開；所述多個第二孔的每一個在其一端具有第一直徑，在其相對一端具有第二直徑，其中第一直徑大于第二直徑。
12.如權(quán)利要求11的擋板組件，其中所述多個第二孔在下?lián)醢鍍?nèi)限定向內(nèi)的錐體內(nèi)表面，從所述第一直徑開始向內(nèi)漸變成第二直徑。
13.如權(quán)利要求12的擋板組件，其中所述多個第二孔包括一截錐體段和一園柱體段。
14.如權(quán)利要求11的擋板組件，還包括多個通道，其穿過下?lián)醢逖由欤⒛苋菁{在其中循環(huán)的液體冷卻劑。
15.如權(quán)利要求11的擋板組件，其中上擋板包括石英、蘭寶石、陶瓷或涂覆蘭寶石的石英中的一種。
16.如權(quán)利要求11的擋板組件，其中所述下?lián)醢逵蓪?dǎo)電材料制成。
17.如權(quán)利要求16的擋板組件，其中所述導(dǎo)電材料為陽極化鋁，且所述下?lián)醢褰拥亍?br> 18.如權(quán)利要求11的擋板組件，其中所述多個第一孔和第二孔彼此對齊。
19.如權(quán)利要求11的擋板組件，還包括一撞擊盤，其處在所述上擋板的頂部，該盤能讓等離子體放電撞擊到其上，并將所述放電導(dǎo)引穿過所述多個第一孔。
20.如權(quán)利要求11的擋板組件，其中所述多個溝槽穿過所述下?lián)醢宕笾乱訴字形延伸。
21.一種產(chǎn)生和輸運用于半導(dǎo)體晶片等離子體處理中的低能離子的方法，包括由氣體物質(zhì)產(chǎn)生等離子體以產(chǎn)生用于引入包含晶片的處理室中的等離子體排出氣體；通過在等離子體引入處理室時激發(fā)一輔助離子源而增加等離子體排出氣體的離子含量，從而在室內(nèi)產(chǎn)生原發(fā)等離子體放電；將原發(fā)等離子體放電導(dǎo)入擋板組件內(nèi)，從而產(chǎn)生二次等離子體放電，并從擋板組件中出去；降低作用在二次等離子體放電內(nèi)包含的離子上的電場強度，所述電場是由激發(fā)輔助離子源而產(chǎn)生的；其中由于降低了作用在二次等離子體放電內(nèi)包含的離子上的電場強度使得所述離子轟擊晶片的能量不足以造成對形成在晶片上的半導(dǎo)體器件的損壞。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中降低作用在二次等離子體放電內(nèi)包含的離子上的電場強度還包括將輔助離子源安置得使擋板組件處于原發(fā)等離子體放電和晶片之間。
23.如權(quán)利要求21的方法，還包括將半導(dǎo)體晶片安裝在設(shè)于處理室內(nèi)的銷上。
24.如權(quán)利要求21的方法，還包括將擋板組件配置成使二次等離子體放電的形狀基本上為一個微射流構(gòu)造。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中所述擋板組件包括一上擋板和一下?lián)醢?；且所述下?lián)醢逯羞€有多個穿過它的帶倒角的孔。
26.如權(quán)利要求25的方法，其中所述下?lián)醢逯械膸У菇堑目装ㄒ唤劐F體段和一園柱體段。
27.如權(quán)利要求25的方法，其中所述上、下?lián)醢鍖⒕c由所述原發(fā)等離子體放電產(chǎn)生的高能電容性鞘層隔離。
28.如權(quán)利要求25的方法，其中所述多個帶倒角的孔與所述上擋板內(nèi)的多個孔對齊。
29.如權(quán)利要求25的方法，還包括由輔助離子源通過下?lián)醢鍍?nèi)的多個帶倒角的孔產(chǎn)生微射流使得低能離子均勻地輸運到半導(dǎo)體晶片上。
30.如權(quán)利要求25的方法，其中所述上擋板包括石英、蘭寶石、陶瓷或涂覆蘭寶石的石英制造。
31.如權(quán)利要求25的方法，其中所述下?lián)醢逵脤?dǎo)電材料制造。
32.如權(quán)利要求31的方法，其中所述導(dǎo)電材料為經(jīng)過陽極化的鋁，且所述下?lián)醢褰拥亍?br> 全文摘要
本發(fā)明公開一種產(chǎn)生和輸運用于半導(dǎo)體晶片的等離子體處理的低能離子的方法。在本發(fā)明的一個示例的實施例中，該方法包括由氣體物質(zhì)形成等離子體以產(chǎn)生等離子體排出氣體。然后將此等離子體排出氣體引入包含晶片的處理室內(nèi)。通過在等離子體引入處理室時激發(fā)一個輔助離子源可增加等離子體排出氣體的離子含量，從而在室內(nèi)產(chǎn)生原發(fā)等離子體放電。然后，原發(fā)等離子體放電接著被導(dǎo)至擋板組件，由此產(chǎn)生二次等離子體放電并從擋板組件中出來。于是作用于二次等離子體放電內(nèi)的離子上的電場強度下降。因而降低的電場強度使得這些離子轟擊晶片的能量不足以造成形成于晶片上的半導(dǎo)體器件的損壞。
文檔編號H01L21/3065GK1554106SQ02814121
公開日2004年12月8日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者A·斯里瓦斯塔瓦, P·薩克蒂維爾, H·薩溫, A 斯里瓦斯塔瓦, 說儻 申請人:艾克塞利斯技術(shù)公司