專利名稱：用于氣體分配系統(tǒng)的包括具有不同流量系數(shù)的閥門的氣體切換部分的制作方法
用于氣體分配系統(tǒng)的包括具有不同流量系數(shù)的閥門
的氣體切換部分
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在等離子處理設(shè)備中處理，等離子處理設(shè)備包括等 離子處理室、將處理氣體沖是供入該室的氣體源和由該處理氣體產(chǎn)生 等離子的能量源。在這樣的設(shè)備中，通過(guò)包括干蝕刻工藝、沉積工
藝(如金屬、電介質(zhì)和半導(dǎo)體的化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相 沉積或者等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和抗蝕劑剝離工藝) 的技術(shù)處理半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。不同的處理氣體用于這些處理技術(shù)，以及 處理不同材神牛的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種可操作以向真空室(如等離子處理室)提供選擇的氣 體的氣體分配系統(tǒng)。這些可以是蝕刻氣體成分和/或沉積氣體成分。 該氣體分配系統(tǒng)的實(shí)施方式具有快速氣體切才灸能力，由此允許該系 統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換向該真空室提供的氣體。氣體切換可優(yōu)選地在每 種氣體不出現(xiàn)不希望的壓力波動(dòng)或流動(dòng)不穩(wěn)定的情況下完成。該氣 體分配系統(tǒng)的一些實(shí)施方式可向該真空室的內(nèi)部的不同區(qū)域j是供 選擇的包括不同氣體化學(xué)制劑和/或流率的氣流。
沖是供一種用于氣體分配系統(tǒng)的氣體切換部分的實(shí)施方式，該系 統(tǒng)用于將處理氣體才是供到等離子處理室，該氣體切換部分包4舌第一 氣體通道，適于與第一氣體管線和該等離子處理室流體連通；第二 氣體通道，適于與該第一氣體管線和旁通管線流體連通；沿該第一氣體通道的第一快速切換閥門，可才喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第一氣體通
道，該第一快速切換閥門具有第一流量系凄t;和沿該第二氣體通道
的第二快速切換閥門，可才喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第二氣體通道，該第 二快速切換閥門具有不同于該第 一流量系數(shù)的第二流量系數(shù)，從而 當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第 一快速切換閥門以及打開(kāi)該第二快速切換閥 門而從該第 一 氣體通道切換到該第二氣體通道，或通過(guò)關(guān)閉該第二 氣體通道并且打開(kāi)該第一氣體通道而從該第二氣體通道切換到該 第 一氣體通道時(shí)，該第 一快速切換閥門的入口壓力基本上等于該第 二快速切4灸閥門的入口壓力。
才是供用于該氣體分配系統(tǒng)的氣體切換部分的另一個(gè)實(shí)施方式， 該系統(tǒng)將氣體提供到包括具有中央和邊緣區(qū)域的氣體分配構(gòu)件的 等離子處理室，這兩個(gè)區(qū)域彼此流動(dòng)隔開(kāi)。該氣體切換系統(tǒng)包括第 一氣體通道，適于與第一氣體管線和該等離子處理室的氣體分配構(gòu)
件的邊緣區(qū)域流體連通；第二氣體通道，適于與該第一氣體管線和 旁通管線流體連通；第三氣體通道，適于與第二氣體管線和該氣體 分配構(gòu)件的中央?yún)^(qū)域流體連通；第四氣體通道，適于與該第二氣體 管線和該旁通管線流體連通；第五氣體通道，適于與第三氣體管線 和該中央?yún)^(qū)域流體連通；第六氣體通道，適于與該第三氣體管線和 該旁通管線流體連通；第七氣體通道，適于與第四氣體管線和該邊 緣區(qū)域流體連通；第八氣體通道，適于與該第四氣體管線和該旁通 管線流體連通；分別沿該第一和第二氣體通道的第一和第二快速切 換閥門，該第一快速切才灸閥門可操:作以打開(kāi)和關(guān)閉該第一氣體通道 并且具有第一流量系數(shù)，該第二快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉 該第二氣體通道并且具有不同于該第 一流量系數(shù)的第二流量系數(shù)， 從而當(dāng)將氣流從該第一氣體通道切換到該第二氣體通道或,人該第 二氣體通道切:換到該第 一氣體通道時(shí)，該第 一快速切4奐閥門的入口 壓力基本上等于該第二快速切換閥門的入口壓力；分別沿該第三和
第四氣體通道的第三和第四快速切:換閥門，該第三快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第三氣體通道，并且具有第三流量系數(shù)，該第 四快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第四氣體通道，并且具有不 同于該第三流量系數(shù)的第四流量系數(shù)，/人而當(dāng)氣流/人該第三氣體通 道切:狹到該第四氣體通道或從該第四氣體通道切換到該第三氣體 通道時(shí)，該第三快速切換閥門的入口壓力基本上等于該第四快速切 換閥門的入口壓力；分別沿該第五和第六氣體通道的第五和第六快 速切^換閥門，該第五快速切4奐閥門可才喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第一氣體 通道，并且具有第五流量系凄t ，該第六快速切4灸閥門可才喿作以打開(kāi) 和關(guān)閉該第六氣體通道，并且具有不同于該第五流量系數(shù)的第六流 量系從而當(dāng)氣流/人該第五氣體通道切換到該第六氣體通道或乂人 該第六氣體通道切換到該第五氣體通道時(shí)，該第五快速切換閥門的 入口壓力基本上等于該第六快速切換閥門的入口壓力；和分別沿該 第七和第八氣體通道的第七和第八快速切換閥門，該第七快速切換 閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第七氣體通道，并且具有第七流量系 數(shù)，該第八快速切換閥門可4喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第八氣體通道，并 且具有不同于該第七流量系數(shù)的第八流量系數(shù)，從而當(dāng)氣流從該第
七氣體通道切換到該第八氣體通道或乂人該第八氣體通道切換到該 第七氣體通道時(shí)，該第八快速切換閥門的入口壓力基本上等于該第 七快速切4吳閥門的入口壓力。
提供一種在包括噴頭電極的等離子處理室中處理半導(dǎo)體基片
的方法，該噴頭電才及包4舌中央和邊纟彖區(qū)i或。該方法的實(shí)施方式包招「
a)將第一處理氣體l是供到該噴頭電^l總成的中央和邊緣區(qū)域，同 時(shí)將第二處理氣體轉(zhuǎn)移到旁通管線，其中該等離子處理室包含半導(dǎo)
體基片，其包括至少一個(gè)層以及覆蓋在該層上的圖案化抗蝕劑才備 才莫；b)由第一處理氣體產(chǎn)生第一等離子以及(i)在該層中蝕刻至 少一個(gè)特征或(ii)在該掩模上形成聚合物沉積；c)切換該第一和 第二處理氣體的流動(dòng)從而將該第二處理氣體一是供到該噴頭電才及總 成的中央和邊緣區(qū)域而將該第 一處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線；d )由該第二處理氣體產(chǎn)生第二等離子以及(iii)在該層中蝕刻至少一
個(gè)特;f正或(iv)在該層和該掩一莫上形成聚合物沉積；e)切換該第一 和第二處理氣體的流動(dòng)乂人而將該第 一 處理氣體沖是供入該等離子處
理室而將該第二處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線；以及f)將a) -e)對(duì) 該基片重復(fù)多次。
還提供一種制造用于將處理氣體提供到等離子處理室的氣體 分配系統(tǒng)的氣體切換部分的方法。該方法的實(shí)施方式包括沿適于與 第一氣體管線和該等離子處理室流體連通的第一氣體通道設(shè)置第 一快速切換閥門；沿適于與該第一氣體管線和旁通管線流體連通的 第二氣體通道i殳置第二快速切換閥門；以及調(diào)節(jié)該第一快速切換閥 門的第 一流量系數(shù)和/或調(diào)節(jié)該第二快速切換閥門的第二流量系數(shù)， 從而該第 一和第二流量系教:>波此不同，并且當(dāng)氣流,人該第 一 氣體通 道切換到該第二氣體通道或從該第二氣體通道切換到該第一氣體 通道時(shí)，該第 一快速切4灸閥門的入口壓力基本上等于該第二快速切 才灸閥門的入口壓力。


圖1是該氣體分配系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式可用于的等離子處理設(shè) 備的示范實(shí)施方式的剖視圖。
圖2說(shuō)明該氣體分配系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖3描述該氣體分配系統(tǒng)的氣體供應(yīng)部分的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖4描述該氣體分配系統(tǒng)的流量控制部分的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖5描述該氣體分配系統(tǒng)的氣體+刀才灸部分的第一4尤選實(shí)施方式。圖6描述該氣體分配系統(tǒng)的該氣體切換部分的第二優(yōu)選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
用于處理半導(dǎo)體材料的等離子處理"i殳備，如在半導(dǎo)體基片(例 如硅晶片)上形成的器件，包括等離子處理室和氣體分配系統(tǒng)，其 將處理氣體提供入該等離子處理室。在等離子處理過(guò)程中，該氣體 分配系統(tǒng)可縱貫基片表面將氣體分配至單個(gè)區(qū)(區(qū)域)或多個(gè)區(qū)(區(qū) 域)。該氣體分配系統(tǒng)可包括流量控制器以控制相同處理氣體或不 同處理氣體，或該相同或不同氣體混合物到這些區(qū)域的流率，從而 允許在過(guò)程中調(diào)節(jié)氣體流量和氣體組成在整個(gè)基片上的 一致性。
盡管與單區(qū)系統(tǒng)相比，多區(qū)氣體分配系統(tǒng)可4是供改進(jìn)的流量控 制，但是期望4是供這樣一種具有允許可在短時(shí)間內(nèi)改變?cè)摎怏w組成 和/或該氣體流量的基片處理才喿作的裝置的多區(qū)系統(tǒng)。
才是供氣體分配系統(tǒng)，用于向室l是供不同氣體組成和/或流率。在 伊c選實(shí)施方式，該氣體分配系統(tǒng)適于與真空室內(nèi)部流體連通，如等 離子處理i殳備的等離子處理室，并4是供在處理才乘作過(guò)程中向該真空 室提供不同氣體化學(xué)制劑和/或氣體流率的能力。該等離子處理設(shè)備 可以是低密度、中等密度或高密度等離子反應(yīng)器，包括能量源，其
使用RF能量、微波、磁場(chǎng)等以產(chǎn)生等離子。例如，該高密度等離子 可在變壓器耦合的等離子(TCP )反應(yīng)器中產(chǎn)生，其也稱為電感 等離子反應(yīng)器，電子回旋加速器共振(ECR)等離子反應(yīng)器，電容 式放電反應(yīng)器等。該氣體分配系統(tǒng)的實(shí)施方式可用于的示范性等離 子反應(yīng)器包括ExelanTM等離子反應(yīng)器，如2300 Excelan頂?shù)入x子反應(yīng) 器，可從^f立于Fremont， Califomia的Lam Research Corporation《尋至l]。 在等離子蝕刻過(guò)程期間，可向結(jié)合電4及和靜電卡盤基片支撐件施加 多種頻率?；蛘撸陔p頻等離子反應(yīng)器中，不同的頻率可施加到該基片支撐件和電極上，如噴頭電極，其與該基片隔開(kāi)以便形成等離 子生成區(qū)。
該氣體分配系統(tǒng)的一個(gè)伊O選實(shí)施方式一夸第一氣體經(jīng)由單個(gè)區(qū) 域或多個(gè)區(qū)域4是供入該真空室(如等離子處理室)的內(nèi)部，優(yōu)選地 至少經(jīng)由臨近待處理基片暴露的表面的氣體分配構(gòu)件的中央和邊 緣區(qū)域。在該等離子處理室中該中央和邊^(qū)彖區(qū)域互相徑向隔開(kāi)，并 JM尤選i也流動(dòng)隔離。該氣體分配系統(tǒng)可同時(shí)向真空室旁通管線4爭(zhēng)移 不同于該第一氣體的第二氣體。該旁通管線可與真空泵等流體連 通。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該第一氣體是第一處理氣體和該第二氣 體是不同處理氣體。例如，該第一氣體可以是蝕刻氣體化學(xué)制劑或 沉積氣體化學(xué)制劑，以及該第二氣體可以是不同蝕刻氣體化學(xué)制劑 或沉積氣體化學(xué)制劑。該氣體分配系統(tǒng)可同時(shí)^是供該第一氣體分別 到該中央和邊緣區(qū)域的不同的可控的流率，同時(shí)將該第二氣體轉(zhuǎn)向 該旁通管線，并且反之亦然。通過(guò)將這些氣體中的一個(gè)轉(zhuǎn)向該旁通 管線，可以在4豆時(shí)間內(nèi)實(shí)^L供應(yīng)到該真空室的氣體的4爭(zhēng):換。
該氣體分配系統(tǒng)包括切換裝置，其允許短時(shí)間內(nèi)在供應(yīng)到包括 單個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域的真空室的第 一和第二氣體之間的氣體切換 或氣體轉(zhuǎn)換。對(duì)于多區(qū)域系統(tǒng)，該氣體分配系統(tǒng)可將該第一氣體提 供到該中央和邊緣區(qū)域，同時(shí)將該第二氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，然 后在短時(shí)間內(nèi)切換該氣體分配，從而將該第二氣體4是供到該中央和 邊纟彖區(qū)域而將該第 一 氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。該氣體分配系統(tǒng)可交 替地將該第 一和第二氣體沖是供入該真空室的內(nèi)部，每次持續(xù)所需的 時(shí)間，以允許在4吏用不同氣體化學(xué)制劑的不同處理操作之間快速轉(zhuǎn) 換，例如，處理半導(dǎo)體器件的方法的交替步驟。在優(yōu)選實(shí)施方式中， 這些方法步驟可以是不同蝕刻步驟，例如，脈沖蝕刻和沉積步驟， 較快的蝕刻步驟，如主蝕刻，和相對(duì)較慢的蝕刻步驟，如過(guò)蝕刻步驟；蝕刻步驟和材料沉積步驟；或不同材料沉積步驟，其將不同材 誶牛沉積到基片上。
在該氣體分配系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，在真空室內(nèi)限制區(qū)內(nèi)的 氣體組成的容積，優(yōu)選地是等離子限制區(qū)域，可以由在短時(shí)間內(nèi)引 入該該真空室的另一氣體組成替換(即，纟皮沖4卓)。這樣的氣體替 換通過(guò)在該氣體分配系統(tǒng)中提供具有快速切換能力的閥門可以優(yōu)
選i也在ls以內(nèi)完成，更^尤選;也在大約200ms以內(nèi)。對(duì)于用于處理 200mm或300mm晶片的等離子處理室，該等離子限制區(qū)域可具有大 約1 /2升到大約4升的容積。該等離子限制區(qū)域可以由 一堆限制環(huán)形 成，如公開(kāi)在共有美國(guó)專利N0.5，534,751中的部件，通過(guò)引用其整 體而將其結(jié)合在這里。
圖l描述了該氣體分配系統(tǒng)的實(shí)施方式100可以用于的示范性 半導(dǎo)體材料等離子處理設(shè)備IO。該設(shè)備10包括真空室或等離子處理 室12,其具有包含基片支撐件14的內(nèi)部，在等離子處理期間基片16 支撐在該支撐件上。該基片支撐件14包括夾緊裝置，優(yōu)選地是靜電 卡盤18,其可操作以在處理期間將該基片16夾緊在該基片支撐件 14。該基片可以由聚焦環(huán)和/或邊緣環(huán)，接地?cái)U(kuò)展部或其他部件圍繞， 如在共有美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.US2003/0029567中公開(kāi)的部件，通
過(guò)引用其整體而將其結(jié)合在這里。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，該等離子處理室12包括等離子限制區(qū)域， 對(duì)于處理200mm或300mm晶片，該區(qū)域具有大約l/2升到大約4升， 優(yōu)選地大約1升到大約3升。例如，該等離子處理室12可包^^舌限制環(huán) 布置(如在共有美國(guó)專利No.5，534，751中公開(kāi)的)以形成該等離子 限制區(qū)域。該氣體分配系統(tǒng)可在小于大約l秒的時(shí)間內(nèi)，優(yōu)選地小 于大約200ms內(nèi)，用另一種氣體耳又K該等離子限制區(qū)域這些體積氣 體，而基本上沒(méi)有反向擴(kuò)散。該限制片幾構(gòu)可限制從該等離子容積到 該等離子處理室12的內(nèi)部在該等離子容積之外的部分的流體連通。該基片16可包括基底材料，如娃晶片；該基底材料上的待處理 (例如蝕刻)材料的中間層；和該中間層上的掩pf莫層。該中間層可 以是導(dǎo)電的、不導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料。該掩模層可以是圖案化的 光刻膠材料，其具有開(kāi)口圖案，用于在該中間層和/或一個(gè)或多個(gè)其 他層中蝕刻需要的特征，例如，孔，過(guò)孔和/或溝槽。該基片可包括 該基層和該掩模層之間的導(dǎo)電、不導(dǎo)電或半導(dǎo)電的材料的額外的 層，取決于該基底材料上形成的半導(dǎo)體器件的類型。
可以被處理的示范性的介電材料是，例如，摻雜硅氧化物，如 氟化硅氧化物；非纟參雜硅氧化物，如二氧化-圭；^走涂^皮璃；珪酸鹽 玻璃；摻雜或非一參雜熱硅氧化物；和纟參雜或非摻雜TEOS沉積硅氧 化物。該介電材料可以是低k材料，其具有選擇的k值。這樣的介電 材料可覆蓋在導(dǎo)電或半導(dǎo)電層，如多晶硅；金屬，如鋁、銅、鈦、 鎢、鉬及其合金；氮化物，如氮化鈥；以及金屬硅化物，如硅化鈦、 石圭化鴒和石圭化鉬。
圖1示出的示范性等離子處理設(shè)備10包括噴頭電極總成，其具 有形成該等離子室壁的支撐板20和連接到該支撐板的噴頭22。擋板 總成位于該噴頭22和該支撐板20之間以均 一地將處理氣體分配到 該噴頭的背面28。該擋才反總成可包4舌一個(gè)或多個(gè)擋纟反。在該實(shí)施方 式中，該擋板總成包括擋板30A、 30B和30C。在該擋板S0A、 30B 和30C之間；以及在該擋^反30C和噴頭22之間形成開(kāi)》文的集氣室 (plenum )48A、 48B和48C。該擋板30A、 30B和30C和噴頭22包括 貫通通道(through passage),用于將處理氣體流入等離子處理室12 的內(nèi)4，。
在該實(shí)施方式中，該板20和該擋4反30A之間的集氣室以及該擋 板30A、 30B和30C之間的集氣室48A、 48B和48C通過(guò)密封件38A、 38B、 38C和38D (如O形環(huán))分為中央?yún)^(qū)域42和邊緣區(qū)域46。該中 央?yún)^(qū)域42和邊緣區(qū)域46可以由氣體分配系統(tǒng)100提供具有各自不同氣體化學(xué)制劑和/或流率的處理氣體，優(yōu)選地在控制器500的控制下。
氣體由中央?yún)^(qū)域氣源40提供進(jìn)入該中央?yún)^(qū)域42 ，以及氣體是由邊緣 區(qū)域氣源44^是供進(jìn)入環(huán)形通道44a然后進(jìn)入該邊纟彖區(qū)域46 。該處理 氣體流過(guò)該擋板30A、 30B和30C以及該噴頭22的通道并且進(jìn)入該等 離子處理室12的內(nèi)部。該處理氣體在該等離子處理室12中^皮電源激 發(fā)為等離子狀態(tài)，如RF源驅(qū)動(dòng)電極22,或該基片支撐件14內(nèi)的電源 驅(qū)動(dòng)電極。當(dāng)向該等離子處理室12內(nèi)提供不同氣體組成時(shí)，施加到 該電才及22的RF功率可以變化，優(yōu)選地在小于大約ls的時(shí)間內(nèi)，更優(yōu) 選地小于大約200ms。
在其他優(yōu)選實(shí)施方式中，該等離子處理設(shè)備10可包括氣體噴射 器系統(tǒng)，用于將處理氣體噴射入該等離子處理室。例如，該氣體噴 射器系統(tǒng)可具有如共有美國(guó)專利申請(qǐng)^厶開(kāi)No.2001/0010257、美國(guó)專 利申諱-7^開(kāi)No.2003/0070620、美國(guó)專利No.6,013,155或美國(guó)專利 No.6,270，862所披露的結(jié)構(gòu)，其每個(gè)通過(guò)引用其整體結(jié)合在這里。 該氣體噴射器系統(tǒng)可包括噴射器，其將處理氣體l是供到等離子處理 室的不同區(qū)J^或。
圖2示出一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，其中該氣體分配系統(tǒng)100包括互相 流體連通的氣體供應(yīng)部分200 、流量控制部分300和氣體切換部分 400。該氣體分配系統(tǒng)100優(yōu)選地還包括控制器500 (圖l ),以控制 通信連4妾該控制器以控制該氣體供應(yīng)部分200 ，流量控制部分300和 氣體切換部分400的運(yùn)行。
在該氣體分配系統(tǒng)100中，該氣體供應(yīng)部分200可經(jīng)由各自的第 一和第二氣體管線235 、 245向該流量控制部分300^是供不同氣體，
如第一和第二處理氣體。該第一和第二氣體可具有互相不同《且成和
/或氣體;;危率。該流量控制部分300可操作以控制流率，以及可選地還調(diào)節(jié)可 提供到該切換部分400的不同氣體的組成。該流量控制部分300可分 別經(jīng)由通道324、 326和364、 366向該切換部分400^是供不同流率和/ 或化學(xué)制劑的該第一和第二氣體。另外，提供至該等離子處理室12 的該第一氣體和/或第二氣體的流率和/或化學(xué)制劑(同時(shí)其它氣體 轉(zhuǎn)移到旁通管線50，其可以與真空泵系統(tǒng)流體連通，如在渦4侖泵和 低真空泵之間)對(duì)于該中央?yún)^(qū)域42和該邊緣區(qū)域46可以不同。所以， 該流量控制部分300可在整個(gè)基片16提供所需的氣體流量和/或氣體 化學(xué)制劑，由此增強(qiáng)基片處理均一性。
在該氣體分配系統(tǒng)IOO中，該切才奐部分400可以才喿作以在短時(shí)間 內(nèi)從該第 一氣體切換到該第二氣體以允許在單個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域 (例如，該中央?yún)^(qū)域42和該邊緣區(qū)域46)內(nèi)由該第二氣體替換該第一 氣體，而同時(shí)將該第一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，或者，反之亦然。 該氣體切換部分400優(yōu)選地可在該第一和第二氣體間切換，而每個(gè) 氣體流動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)不希望的壓力波動(dòng)和流動(dòng)不穩(wěn)定性。如果需要， 該氣體分配系統(tǒng)100可4吏該第 一和第二氣體〗呆持基本上恒定的連續(xù) 的體積流率通過(guò)該等離子處理室12。
圖3示出該氣體分配系統(tǒng)100的該氣體供應(yīng)部分200的優(yōu)選實(shí)施 方式。圖3中描述的氣體供應(yīng)部分200在共有美國(guó)申請(qǐng)/>開(kāi) No.2005/0241763中描述，通過(guò)引用其整體而結(jié)合在這里。該氣體供 應(yīng)部分200優(yōu)選地連^妾到該控制器500以控制流量控制組件的運(yùn)行， 如閥門和流量控制器，以控制可以由該氣體供應(yīng)部分200提供的兩 種或多種氣體的組成。在該實(shí)施方式中，該氣體供應(yīng)部分200包才舌 多個(gè)氣體源202、 204、 206、 208、 210、 212、 214和216,每個(gè)與該 第一氣體管線235和該第二氣體管線245流體連通?！较筮@樣，該氣體 供應(yīng)部分200可向該等離子處理室12提供許多所需的不同氣體混合 物。包括在該氣體分配系統(tǒng)IOO中的多個(gè)氣體源不限于任何特定數(shù)量的氣體源，但是優(yōu)選地包括至少兩個(gè)不同的氣體源。該氣體供應(yīng)
部分200可包括多于或少于八個(gè)圖3所示的包括在該實(shí)施方式中的 氣體源。例如，該氣體供應(yīng)部分200可包^舌兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五 個(gè)、十個(gè)、十二個(gè)、十六個(gè)或更多氣體源。可以由各自氣體源提供 的不同氣體包4舌單一氣體，如02、 Ar、 H2、 Cl2、 N2等，以及氣態(tài) 氟碳化合物和/或氟代烴化合物，如CF4、 CH3F等。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 方式中，該等離子處理室是蝕刻室和該氣體源202-216可4是供Ar、 02、 N2、 Cl2、 CH3、 CF4、 C4F8和CEbF或CHF3 (以其任何適合的順 序)。由各自氣體源202-216提供的特定氣體可以基于將在該等離子 處理室12中執(zhí)行的所需的工藝而選4奪，例如，特定的干蝕刻和/或材 料沉積工藝。該氣體供應(yīng)部分200可提供關(guān)于氣體選4奪的廣泛的靈 活性，提供這些氣體用于執(zhí)行蝕刻工藝和/或材料沉積工藝。
該氣體供應(yīng)部分200優(yōu)選地還包括至少 一個(gè)調(diào)諧氣體源以調(diào)節(jié) 該氣體組成。該調(diào)-諧氣體可以是，例如02，惰性氣體，如氬氣，或 反應(yīng)性氣體，如氟碳化合物或氟代烴氣體，例如，C4F8。在圖3所示 的實(shí)施方式中，該氣體供應(yīng)部分200包括第 一調(diào)i皆氣體源218和第二 調(diào)-諧氣體源219。如下面所述的，該第一調(diào)i皆氣體源218和第二調(diào)i皆 氣體源219可4是供調(diào)諧氣體以調(diào)節(jié)一是供到該氣體切換部分400的該 第一和/或第二氣體的組成。
在圖3所示的該氣體供應(yīng)部分200的實(shí)施方式中，流量控制裝置 240優(yōu)選地設(shè)在分另U與該氣體源202、 204、 206、 208、 210、 212、 214和216流體連通的氣體通道222、 224、 226、 228、 230、 232、 234
和236的每個(gè)中，以及還在分別與該第一調(diào)-諧氣體源218和該第二調(diào) 諧氣體源219流體連通的氣體通道242、 244中。該流量控制裝置240 可操作以控制由相關(guān)的氣體源202-216和218、 219提供的氣體的流
量。該流量控制裝置240優(yōu)選地是質(zhì)量流量控制器(MFC)。在圖3所示的實(shí)施方式中，閥門250、 252沿該氣體通道設(shè)在該 氣體源202-216的下游。該閥門250、 252可以有選擇地打開(kāi)或關(guān)閉， 優(yōu)選地在該控制器500的控制下，以允許不同氣體混合物流到該第 一氣體管線235和/或該第二氣體管線245。例如，通過(guò)打開(kāi)與該氣體 源202-216的一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的閥門252 (同時(shí)保持與該氣體源 202-216其余的相關(guān)聯(lián)的閥門252關(guān)閉)，第一氣體混合物可以提供到 該第一氣體管線235。類似地，通過(guò)打開(kāi)與別的氣體源202-216的一 個(gè)或者多個(gè)關(guān)聯(lián)的閥門250 (同時(shí)保持與該氣體源202-216其余的相 關(guān)聯(lián)的閥門250關(guān)閉)，第二氣體混合物可以提供到該第二氣體管線 245。因此，該第一和第二氣體的各種不同的混合物和質(zhì)量流率可 以通過(guò)該氣體供應(yīng)部分200可控才喿作而l是供到該第 一氣體管線235 和該第二氣體管線245。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該氣體供應(yīng)部分200可才喿作以^是供該 第一和第二氣體分別經(jīng)由該第一氣體管線235和該第二氣體管線 245連續(xù)的流動(dòng)。該第 一氣體或該第二氣體流到該等離子處理室12 而另 一種氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。該旁通管線可以連4^到真空泵 等。通過(guò)該第一和第二氣體的連續(xù)流動(dòng)，該氣體分配系統(tǒng)100可實(shí) 現(xiàn)提供入該等離子處理室的處理氣體的快速轉(zhuǎn)換。
圖4示出該氣體分配系統(tǒng)100的該流量控制部分300的優(yōu)選實(shí)施 方式。圖4中描述的流量控制部分300在美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)No.10/835,175 中描述。該流量控制部分300包括第一流量控制部分305,其與來(lái)自 該氣體供應(yīng)部分200的該第 一氣體管線235流體連通，和第二流量控 制部分315,其與來(lái)自該氣體供應(yīng)部分200的該第二氣體管線245流 體連通。該流量控制部分300可操作以控制分別提供到該中央?yún)^(qū)域 42和邊緣區(qū)域46的該第 一氣體的比率，而該第二氣體轉(zhuǎn)移到該旁通 管線，以及控制分別提供到該中央?yún)^(qū)域42和邊緣區(qū)域"的該第二氣 體的比率，而該第一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。該第一流量控制部分305將在該第 一氣體管線"5引入的該第 一氣體流分為兩個(gè)單獨(dú)的 該第一氣體出口流，以及該第二流量控制部分315將在該第二氣體 管線245引入的該第二氣體分為兩個(gè)單獨(dú)的該第二氣體出口流。該 第 一流量控制部分305包括經(jīng)由該切換系統(tǒng)400分另，j與該中央?yún)^(qū)域 42和邊緣區(qū)域46流體連通的第一和第二氣體通道324、 326，和該第 二流量控制部分315包括經(jīng)由該切換系統(tǒng)400分別與該中央?yún)^(qū)域42 和邊》彖區(qū)域46流體連通的第 一和第二氣體通道364 、 366。
在一個(gè)優(yōu)選的布置中，該第 一流量控制部分305和該第二流量 控制部分315的每個(gè)包括至少兩個(gè)流量限制器。每個(gè)流量限制器優(yōu) 選地對(duì)于通過(guò)它的氣體流量具有固定的約束尺寸。該流量限制器優(yōu) 選地是孔。該流量限制器限制氣體流量并且在該氣體通道位于這些 孔的上游并靠近這些孔的區(qū)域內(nèi)保持近似恒定的氣體壓力。該第一 流量控制部分305和該第二流量控制部分315的每個(gè)優(yōu)選地包括網(wǎng) 孔，例如兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多孔，每個(gè)優(yōu)選地具有不同 的截面約束尺寸，例如，不同的直徑或不同的截面積。這些孔的約 束尺寸小于該氣體分配系統(tǒng)100的氣體流動(dòng)^各徑的其他部分的截面 積。這些孔優(yōu)選地是音速孔。這些氣體流優(yōu)選地運(yùn)行在該流量控制 部分300內(nèi)的關(guān)4建流動(dòng)體制，從而該給定孔的流導(dǎo)由其約束尺寸和 入口氣壓?jiǎn)为?dú)確定。隨著該孔的流導(dǎo)增加，穿過(guò)該孔以實(shí)現(xiàn)給定的
穿過(guò)該孔的流率的壓降減'J 、。
在圖4所示的實(shí)施方式中，該第一和第二流量4空制部分305、 315 每個(gè)包4舌五個(gè)孑l330、 332、 334、 336牙口338。 1"列^口，這些孑匕330、 332、 334、 336和338可分別具有相關(guān)的約束尺寸，例如一個(gè)， 一個(gè)半， 兩個(gè)，三個(gè)和三個(gè)的直徑。因此，當(dāng)氣體流經(jīng)過(guò)至少兩個(gè)孔336和 338出現(xiàn)時(shí)，這些孔具有大約同一總的流導(dǎo)?；蛘?，多達(dá)全部四個(gè) 孔330-336可以打開(kāi)以沖是供與該孑L338的流導(dǎo)相比不同比率的孔 330-336總的流導(dǎo)，以便將不同比率的該第 一氣體流量和該第二氣體流量才是供到該中央?yún)^(qū)i或42和該邊鄉(xiāng)彖區(qū)i或46。 乂十于流量控制部分305, 閥門320與氣體通道324、 326、 331和333流體連通，使得到達(dá)該中 央?yún)^(qū)域42和該邊緣區(qū)域46的第 一 氣體流量和該第二氣體流量可能 的比率的數(shù)量翻 一倍，由此減小在該系統(tǒng)所需要的孔330-338的數(shù) 量。流量控制部分315具有同樣的結(jié)構(gòu)以由此減少在該系統(tǒng)中所需 的孑L330-338的數(shù)量。
另一個(gè)實(shí)施方式可包括不同數(shù)量的孔，例如總共兩個(gè)孔；包括 該孑L338和替代該多個(gè)孔330-336的第二孔。例如，該第二孔可具有 與該孔338相同的約束尺寸。在這樣的實(shí)施方式，4是供到該中央?yún)^(qū) 域42和該邊緣區(qū)域46的該第 一 氣體和/或第二氣體的流量比大約為 1 L
閥門320優(yōu)選地設(shè)在各個(gè)孔330-338的每個(gè)的上游以控制到這些 孔的該第一和第二氣體的流量。例如，在該第一流量控制部分305 和/或該第二流量控制部分315中，該一個(gè)或者多個(gè)閥門320可以打開(kāi) 以允許該第 一 氣體和/或第二氣體流到 一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的孔 330-336,而另一個(gè)閥門320打開(kāi)以允許該第一氣體和/或該第二氣體 ^L至'」i亥孑L338。
在該第一流量控制部分305中，這些孔330-336與該氣體通道322 流體連通。該氣體通道322分為第一和第二氣體通道324、 326,其 與該氣體切換部分流體連通。 一對(duì)閥門320i殳在該第一和第二氣體 通道324 、 326中以允許控制經(jīng)過(guò)該第 一 流量控制部分305的孔 330-336的 一個(gè)或多個(gè)流到該中央?yún)^(qū)域42和/或該邊緣區(qū)域46的第一 氣體的流量。在另一個(gè)實(shí)施方式，這一對(duì)閥門320沿該氣體通道324 i殳置，326可以由單個(gè)四通閥替代。
在該第一流量控制部分305中，該孔338沿該氣體通道31SH殳置。 該氣體通道319分成氣體通道331、 333,其分別與該第一和第二氣體通道324、 326流體連通。 一對(duì)閥門320設(shè)在該氣體通道331、 333 中以控制經(jīng)過(guò)該孔338流到該第 一和第二氣體通道324 、 326的該第 一氣體的流量。在另一個(gè)實(shí)施方式，沿該氣體通道331、 333設(shè)置的 這一對(duì)閥門320可以由單個(gè)四通閥替代。
在該第二流量控制部分315中， 一對(duì)閥門320沿該第一和第二氣 體通道364、 366設(shè)置以控制經(jīng)過(guò)這些孔330-336的一個(gè)或者多個(gè)流到 該等離子處理室的該中央?yún)^(qū)i或42和該邊*彖區(qū)i或46的該第二氣體的 流量。在另一實(shí)施方式，沿該氣體通道364、 366i殳置的這一對(duì)閥門 320可以由單個(gè)四通閥^辦4、。
在該第二流量控制部分315,該孔338沿該氣體通道359布置。 該氣體通道359分成氣體通道372、 374，其分別與該第一和第二氣 體通道364、 366流體連通。 一對(duì)閥門32(H殳在該氣體通道372、 374 中以控制經(jīng)過(guò)該孔338流到該第一和/或第二氣體通道364、 366的該 第二氣體的流量。在另一個(gè)實(shí)施方式，沿該氣體通道372、 374設(shè)置 的這一對(duì)閥門320可以由單個(gè)四通閥。
這些孔330-338包括在該流量控制部分300中，以便當(dāng)該氣體分 配系統(tǒng)100^)夸流入該等離子處理室12的氣體由該第 一氣體變?yōu)樵摰?二氣體時(shí)，防止壓力波動(dòng)和該氣體流量的流動(dòng)不穩(wěn)、定，反之亦然。
在該實(shí)施方式中圖4所示的，該第一調(diào)i皆氣體源218的氣體通道 242(圖3 )布置為將該第一調(diào)諧氣體提供到該第一流量控制部分305 的該第 一 氣體通道324和/或第二氣體通道326以調(diào)節(jié)該第 一氣體組 成。該第二調(diào)諧氣體源219的氣體通道244 (圖3)布置為將該第二 調(diào)諧氣體^是供到該第二流量控制部分315的該第 一氣體通道364和/ 或第二氣體通道366以調(diào)節(jié)該第二氣體組成。該第一和第二調(diào)諧氣 體可以是相同的調(diào)諧氣體或不同的調(diào)諧氣體。一個(gè)流量控制裝置340,優(yōu)選地為MFC,沿該氣體通道242設(shè)置。 閥門320沿該氣體通道337、 339設(shè)置以分別控制該第一調(diào)諧氣體進(jìn) 入該氣體通道326、 324的流量。在另一個(gè)實(shí)施方式，沿該氣體通道 337、 339設(shè)置的這一對(duì)閥門320可以由單個(gè)四通閥替代。
流量控制裝置340,優(yōu)選地為MFC,沿該氣體通道244布置。閥 門320沿該氣體通道376、 378"i殳置以分別控制該第二調(diào)諧氣體進(jìn)入 該氣體通道366、 364的流量。在另一備選實(shí)施方式，沿該氣體通道 376、 378i殳置的一只于岡門320可以由單個(gè)四通闊*# 。
在圖4所示的該流量控制部分300的實(shí)施方式中，該第 一 流量控 制部分305和該第二流量控制部分315包括設(shè)置在同樣構(gòu)造中的同 才羊的組4牛。然而，在該氣體分配系統(tǒng)100的別的伊乙選實(shí)施方式中， 該第 一和第二流量控制部分305 ， 315可具有4皮此不同的組件和/或不 同的構(gòu)造。例如，該第一和第二流量控制部分305， 315可包括不同 數(shù)目的具有4皮此不同約束尺寸的孔和/或多個(gè)孔。例如，該第一和第 二流量控制部分305， 315可包括多種調(diào)諧氣體。
在該氣體分配系統(tǒng)100中，該氣體切4奐部分400與該流量控制部 分300，以及與該真空室的內(nèi)部和該第一和第二氣體流到的該旁通 管線流體連通。該氣體切換部分400的第 一優(yōu)選實(shí)施方式在圖5中描 述。該氣體切換部分400可交替將第 一和第二氣體提供到該等離子 處理室12的該中央?yún)^(qū)域42和該邊*彖區(qū)域46 。該氣體切4灸部分400與 該第 一 流量控制部分305的該第 一 氣體通道324和該第二氣體通道 326，以及與該第二流量控制部分315的該第 一氣體通道364和該第 二氣體通道366流體連通。
該第 一 流量控制部分305的該第 一 氣體通道324分為氣體通道 448、 450;該第一流量控制部分305的該第二氣體通道326分為氣體 通道442、 444;該第二流量控制部分315的該第一氣體通道364分為氣體通道452、 454;以及該第二流量控制部分315的該第二氣體通 道366分為氣體通道4S6， 458。在該實(shí)施方式中，該氣體通道442與 該等離子室12的該邊*彖區(qū)域46流體連通，該氣體通道448與等離子 處理室12的該中央?yún)^(qū)域42流體連通，并且該氣體通道444提供旁通 管線。該氣體通道456與到該邊緣區(qū)域46的該氣體通道442流體連 通。該氣體通道452與到該中央?yún)^(qū)i或42的該氣體通道448流體連通。 該氣體通道450 、 454和458與到該旁通管線的該氣體通道444流體連 通。
閥門440沿該氣體通道442、 444、 448、 450、 452、 454、 456和
458的每個(gè)布置。該閥門440可以有選4奪地打開(kāi)和關(guān)閉，優(yōu)選地在該 控制器500的控制下，以將該第一或第二氣體提供到該室，而同時(shí) 將另一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。
例如，為了將該第 一 氣體提供到該等離子處理室12的該中央?yún)^(qū) 域42和該邊緣區(qū)域46，并將該第二氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，沿該氣 體通道442、 448禾口454、 458的闊門440打開(kāi)，而^亥沿it氣體通道444、 450詳口452、 456的岡門440關(guān)閉。為了 士刀才灸i亥氣5充，,人而^l尋i亥第二氣 體提供到該等離子處理室12的該中央?yún)^(qū)域42和該邊緣區(qū)域46 ，而將 該第一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，沿該氣體通道444、 450和452、 456 的閥門440打開(kāi)，而該沿該氣體通道442、 448和454、 458的閥門440 關(guān)閉。換句話說(shuō)，第一組閥門440打開(kāi)并且第二組閥門440關(guān)閉以將 該第 一氣體才是供到該等離子處理室12,然后該同的第 一組閥門關(guān) 閉并且同樣的第二組閥門440打開(kāi)以將氣流改變?yōu)閷⒃摰诙怏w提 供到該等離子處理室。
在該氣體切換部分400中，該閥門440是快速切換閥門。如這里 所-使用的，詞語(yǔ)"快速切換閥門，，意思是閥門在凈皮驅(qū)動(dòng)以打開(kāi)或關(guān) 閉后可以在短時(shí)間內(nèi)打開(kāi)或關(guān)閉的，優(yōu)選地小于大約100ms,如小 于大約50ms或小于10ms。用于在該氣體切換部分400使用的合適的"快速切換閥門"Swagelol^ALD氣動(dòng)薄膜閥門，可從位于Solon, Ohio的Swagelok乂A司4尋到。
該快速的Swagelok ALD閥門是空氣推動(dòng)的。該氣體切換部分 400優(yōu)選地包括用于控制這些閥門打開(kāi)和關(guān)閉的控制系統(tǒng)。在一個(gè) 實(shí)施方式中，該控制系統(tǒng)包>^快速的控制閥(電,茲閥)以收集來(lái)自 該控制器500的信號(hào)并且將氣動(dòng)空氣發(fā)送到快速切換閥門。該快速 切換閥門受該快速的控制閥控制活動(dòng)。該控制閥通常需要小于5ms, 例如大約2ms,以及該快速切換閥門通常需要大約1 Oms ，例如大約 6ms或更少，總的時(shí)間小于大約10ms,如大約8ms來(lái)4妄受該"^空制^f言 號(hào)直到驅(qū)動(dòng)該快速切換閥門。該快速切換閥門的動(dòng)作時(shí)間可依賴于 包括4是供氣動(dòng)空氣的流動(dòng)通道的長(zhǎng)度和大小以及氣壓源壓力的因 素而變化。該氣壓源壓力可以例如這樣選4奪，即該快速切換閥門以 大約相同的速度打開(kāi)和閉合，其可防止在打開(kāi)和關(guān)閉過(guò)程中閥門對(duì) 之間的瞬時(shí)上游壓力波動(dòng)。
該氣壓空氣供應(yīng)系統(tǒng)可具有合適的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中， 該供應(yīng)系統(tǒng)可包4^f諸氣器，其可才喿作以在閥門動(dòng)作的全部持續(xù)時(shí)間 內(nèi)將該氣壓源壓力保持在選擇的范圍內(nèi)，例如，從大約80到85psig。 該供應(yīng)系統(tǒng)可包括上游止回閥和調(diào)節(jié)器以將儲(chǔ)存器壓力與其他與 系統(tǒng)有關(guān)的該氣壓源壓力下降隔離。該"儲(chǔ)存器容積可以基于快速切 換閥門動(dòng)作過(guò)程中的壓降量和回填至調(diào)節(jié)器i殳定壓力值的時(shí)間量 來(lái)選擇。
該氣體切換部分400可將該第 一氣體4是供到例如該真空室的內(nèi) 部，同時(shí)將該第二氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，然后，優(yōu)選地在該控制 器500控制下，快速切換這些氣流并且將該第二氣體提供到該真空 室同時(shí)將該第 一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。在切換氣體之前提供到該 真空的該第 一 氣體或第二氣體的時(shí)間量可以由該控制器5OO控制。
如上面解釋的，該氣體分配系統(tǒng)100可以用于包括等離子限制區(qū)域的等離子處理室以在小于大約ls的時(shí)間內(nèi)替換大約1/2升到大約4升 的氣體容積，更優(yōu)選地小于大約200ms，以穩(wěn)定該系統(tǒng)。
該氣體切換系統(tǒng)的閥門440具有閥門流量系數(shù)Cv,其表示該閥 門對(duì)流動(dòng)的阻力。該流量系數(shù)Cv在標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-S75.02 ( 1996 )中 詳細(xì)i兌明，并可以由SEMI (半導(dǎo)體i殳備工業(yè)，Semiconductor Equipmentlndustry )才示準(zhǔn)F32中描述的測(cè)^式方法確定，才示題為"Test Method for Determination of Flow Coefficient for High Purity Shut off Valves"。對(duì)于給定的閥門440,隨著該流量系數(shù)Cv增加，對(duì)于給定 的穿過(guò)該閥門440的壓降，通過(guò)該閥門440的氣體流率更高，即，增 加Cv使得該閥門更少地限制氣體流動(dòng)。
如上所述的，在圖5所示的該氣體切換系統(tǒng)400的實(shí)施方式中， 成對(duì)的閥門440設(shè)置為與該氣體通道326、 324、 364和366的每個(gè)流 體連通。對(duì)于每一對(duì)閥門440, —個(gè)閥門440可以打開(kāi)而另一閥門440 關(guān)閉以將處理氣體流入該處理室，然后該閥門可以被切換至將氣流 轉(zhuǎn)移到該旁通管線。已經(jīng)確定的是，為了將該氣體^人該處理室穩(wěn)、定 切換到該旁通管線，反之亦然，以及為了保持氣體動(dòng)力， 一對(duì)閥門 440的每個(gè)閥門440的入口壓力理想地保持恒定。已經(jīng)進(jìn)一步確定的 是，該氣體切換系統(tǒng)400的一對(duì)閥門440的每個(gè)閥門440的入口壓力 可以通過(guò)調(diào)諧該閥門440各自的流量系數(shù)Cv而保持恒定，從而每對(duì) 閥門的兩個(gè)閥門具有不匹配的Cv值。另外，已經(jīng)確定的是，通過(guò)保 持該氣體切換系統(tǒng)400—對(duì)閥門的每個(gè)閥門440的入口壓力基本恒 定，優(yōu)選地為恒定，以及在^是供該相同處理室出口 (中央或邊緣區(qū) 域)的多對(duì)閥門440之間的入口壓力基本恒定，或優(yōu)選J4恒定，該 氣體分配系統(tǒng)100的流量控制部分300有關(guān)的過(guò)程轉(zhuǎn)換可以最小化， 以及優(yōu)選地消除。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沿氣體通道442 和456的閥門440的入口壓力近似相同(當(dāng)?shù)竭@些閥門的每個(gè)的流量 近似相等時(shí))，以及沿氣體通道448和452的閥門440的入口壓力近似相同(當(dāng)?shù)竭@些閥門每個(gè)的流量近似相等時(shí))。這種情況允許當(dāng)切
換該流量控制部分305和315之間的氣體流動(dòng)時(shí)的平滑過(guò)渡。
例如，閥門440可具有工廠預(yù)設(shè)的Cv值，并且可以機(jī)械方式調(diào) 節(jié)(調(diào)諧)以將預(yù)設(shè)的Cv值變?yōu)檎{(diào)諧值。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中， 該閥門440可以枳4成方式調(diào)節(jié)以減小該C/f直。也可以是，其他閥門 構(gòu)造可以枳4戒方式調(diào)節(jié)以增力"亥C/f直。，按照該氣體切4吳系統(tǒng)400的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，沿該氣體通道442、 448、 452和456設(shè)置、與該 處理室流體連通的閥門440 (即，基準(zhǔn)閥門)具有預(yù)"i殳的Cv值，以 及沿該氣體通道444、 450、 454和458、與該旁通管線流體連通i殳置 的閥門440 (即調(diào)諧閥門)具有調(diào)諧的Cv值。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式 中，沿該氣體通道442、 448、 452和456"i殳置的閥門440預(yù)i殳的C/f直 具有來(lái)自制造商的正常的/>差為流量的大約+/-2%,理想地為流 量的大約+/-1%，以及沿該氣體通道444、 450、 454和458i殳置的閥 門440的調(diào)諧Cv值具有來(lái)自制造商的正常的7>差為流量的大約 +/-2%,理想地為流量的大約+/-1%。這些閥門對(duì)的預(yù)設(shè)的和調(diào)諧的 Cv值是不匹配的，從而該氣體切換系統(tǒng)400的一對(duì)閥門440的每個(gè)閥 門440的入口壓力可以在切換過(guò)程中保持恒定，和提供相同處理室 出口的全部閥門對(duì)440的入口壓力可以在圖4所示的流量控制部分 305和315之間切換過(guò)程中保持恒定。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沿該 氣體通道442、 448、 452和456設(shè)置的基準(zhǔn)閥門可具有相同預(yù)設(shè)的Cv 值。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該基準(zhǔn)閥門可具有不同的預(yù)設(shè)Cv值。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沿該氣體通道444、 450、 454和458設(shè)置的 調(diào)諧閥門可具有該相同的調(diào)諧Cv值。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該 調(diào)諧閥門可具有不同調(diào)諧Cv值。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)該處 理室出口的流導(dǎo)足夠4妻近，從而沿該氣體通道442、 448、 452和456 設(shè)置、與該處理室流體連通的每個(gè)岡門440可具有相同的預(yù)設(shè)Cv值， 以及沿該氣體通道444、 450、 454和458i殳置的、與該旁通管線流體連通的每個(gè)閥門440可具有相同的調(diào)諧Cv值，由此簡(jiǎn)化該氣體切換
系統(tǒng)的調(diào)i皆。
每一對(duì)閥門440可具有相同或不同的Cy不匹配以為每個(gè)閥門對(duì) 的兩個(gè)闊門提供恒定的入口壓力狀況。例如，在圖5所示的該氣體 切4灸系統(tǒng)400的實(shí)施方式中，每個(gè)閥門對(duì)可具有不同的Cv不匹配。
也就是，在一個(gè)實(shí)施方式中，該高Cv值和低Cv值之間的差對(duì)于每一
對(duì)閥門可以是相同的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該高和低CVf直對(duì)于不 同的閥門對(duì)可以不同，而該高和低Cv值的差對(duì)于每對(duì)閥門是相同
的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該高Cv值和^氐Cv值之間的差對(duì)于每對(duì)閥
門可以是不同。
如上所述的，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，這些對(duì)閥門可包括具有 該相同預(yù)設(shè)的Cv值的閥門。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，這些對(duì)閥門 可包括具有不同預(yù)i殳的C^直的閥門。在這樣的實(shí)施方式中，這些閥 門中的 一 個(gè)可以調(diào)諧為不匹配該Cv值以實(shí)現(xiàn)在切換過(guò)程中對(duì)于這 一對(duì)閥門的每個(gè)閥門恒定的入口壓力。
參考沿該氣體通道442和444設(shè)置的閥門對(duì)，在一個(gè)實(shí)施方式 中，沿該氣體通道442設(shè)置、與該處理室流體連通的閥門440可具有 名義CVf直。沿該氣體通道444設(shè)置、與該旁通管線流體連通的閥門 440可以調(diào)諧減d、其Cv值，乂人而由此增加這個(gè)閥門的入口壓力以匹 配沿該氣體通道442i殳置的閥門440。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，沿 該氣體通道442設(shè)置的閥門440的Cv值可以為大約0.3的預(yù)設(shè)值，，而 沿該氣體通道444設(shè)置的閥門可具有大約0.15的調(diào)諧值，從而這對(duì)閥 門的每個(gè)閥門440的入口壓力可在切換過(guò)程中保持恒定。在該"0的 預(yù)設(shè)的Cv值高出期望值的情況下，可調(diào)諧闊門對(duì)的兩個(gè)閥門440以 提供所需要的Cv不匹配。優(yōu)選地，存在通過(guò)沿該氣體通道444的閥 門440 (并且也通過(guò)與該旁通管線流體連通的其他閥門)的粘性臨 界流量以避免回流，即，氣體在與該氣體流向相反的方向穿過(guò)該閥門分散。對(duì)于通過(guò)孔的粘性臨界流量，出口壓力的變化不會(huì)改變穿 過(guò)該孔的流量。通常，穿過(guò)與該處理室流體連通的閥門的壓降相只于低。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沿該氣體通道444和4S8的閥門440可
具有相同的調(diào)諧Cv值，這是因?yàn)檫@兩個(gè)閥門都與同一旁通管線流體 連通(即，相同的4非氣口 )，以及沿該氣體通道442和456的閥門440 與同一區(qū)i或流體連通(即，該相同的處理室傳輸出口 )并且具有相 同的預(yù)設(shè)Cv值。如果該氣體切換系統(tǒng)400的關(guān)4建在這兩個(gè)回^各之間 十分類似，這個(gè)情況通常是適用的。對(duì)于其他氣體切換系統(tǒng)，其中 這兩個(gè)回3各不具有十分類似的管件，沿該氣體通道444和458的閥門 可具有彼此不同的調(diào)諧Cv值。在圖5所示的該氣體切換系統(tǒng)400中， 沿該氣體通道450和454的閥門通常具有相同的調(diào)諧Cy值，這是因?yàn)?這些閥門與同一旁通管線流體連通，以及沿氣體通道448、 452設(shè)置 的閥門與該處理室同 一區(qū)域流體連通并且具有相同的預(yù)設(shè)Cv值。
因此，在該氣體切換系統(tǒng)400的實(shí)施方式中，這些閥門440的Cv 不匹配產(chǎn)生這才羊的情況，即這些》于閥門(例3o沿該氣體通道442、 444設(shè)置的閥門)之間的入口壓力當(dāng)使用者將氣流從一個(gè)閥門(例 如沿氣體通道442設(shè)置的閥門440)切換到其他閥門(即沿氣體通道 444設(shè)置的閥門)然后復(fù)原時(shí)是恒定的。盡管上面描述了沿該氣體 通道i殳置、與該旁通管線流體連通的該閥門440的調(diào)諧，在其他實(shí) 施方式中，可以調(diào)i皆與該處理室流體連通的閥門440 (即，沿該氣 體通道442、 448、 452和456設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)閥門440 )以產(chǎn)生恒 定的入口氣體壓狀況。也就是，在這樣的實(shí)施方式中，對(duì)于每對(duì)閥 門，可以調(diào)節(jié)每個(gè)閥門以產(chǎn)生恒定的入口氣體壓力狀況。另夕卜，因 為每對(duì)閥門是不匹配的，所以每個(gè)調(diào)諧閥門可具有相同的Cv設(shè)定， 或?qū)τ趫D5所示的不同對(duì)閥門440,可以有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)不同的Cv設(shè)定。這對(duì)閥門的沒(méi)有調(diào)節(jié)的另 一 個(gè)閥門具有名義或預(yù)設(shè)的cv
用于調(diào)節(jié) 一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)閥門的流量系凄t以為該氣體切換部 選4奪該等離子處理室的臨界處理氣體流量運(yùn)4亍范圍內(nèi)的測(cè)試氣流
(例如，在大約中間)。例如，該氣流可以是大約500sccm的氬氣。 使用例如該流量控制部分300的第 一流量控制部分305，，所選4奪的 氣體流量以對(duì)該中央和邊緣區(qū)域所需的加權(quán)值流到雙氣流分離器。 使用該氣體切換部分400，來(lái)自該第一流量控制部分305的全部氣流 通過(guò)沿氣體通道442、 448、具有工廠預(yù)-沒(méi)Cv值的閥門流到該處理室。 測(cè)量這些閥門的入口氣體壓力，如使用一個(gè)或多個(gè)電容壓力計(jì)。使 用該氣體切」換部分400，來(lái)自該第一流量控制部分305的全部氣^fu之 后通過(guò)沿氣體通道444、 450的、也具有工廠預(yù):沒(méi)Cv值的閥門440流 到該旁通管線。測(cè)量到這些閥門每個(gè)的入口氣體壓力。將到該等離 子處理室的流以及到該旁通管線的流的閥門入口壓力與測(cè)得值相 比較。將沿該氣體通道442、 448(至該處理室)的閥門或該閥門444、 450 (至旁通管)之一調(diào)節(jié)為較低的Cv值，取決于哪個(gè)岡門具有較 ^f氐測(cè)得入口壓力。調(diào)節(jié)所選4奪的閥門，重新流入該測(cè)試氣體并且重 新測(cè)量該入口壓力，以及與這對(duì)閥門的另 一 個(gè)閥門的入口壓力比 專交?？梢灾貜?fù)這個(gè)過(guò)程直到獲得所需的入口壓力狀況。該調(diào)節(jié)可以 通過(guò)為不同流量范圍切:換氣流而確定并且確定在該切才奐過(guò)禾呈中不 會(huì)發(fā)生處理室壓力尖突或等離子泄露。
按照第二優(yōu)選實(shí)施方式的氣體切換部分WOO如圖6所描述。在 這個(gè)實(shí)施方式中，該氣體切換部分1400與第一氣體通道405和第二 氣體通道415流體連通。該第一和第二氣體通道405、 415可以分別 是例如流量控制部分的第一氣體出口和第二氣體出口 ，不同于該圖 4所示的流量控制部分300，其不包括中央和邊緣區(qū)域氣體出口 。該第一氣體通道訓(xùn)5分為氣體通道422、 424，以及該第二氣體通道415 分為氣體通道426、 428。該氣體通道422和426與真空室的內(nèi)部流體 連通，并且該氣體通道424和428與旁通管線流體連通。閥門440沿 i亥氣體通道422、 424詳口426、 428的每個(gè)i殳置。
例如，為了將該第 一氣體提供到該真空室并且同時(shí)將該第二氣 體通到該旁通管線，沿該流體通道422和428的閥門440打開(kāi)并且沿 該氣體通道424和426的閥門440關(guān)閉。為了切換氣流乂人而將該第二 氣體提供到該真空室并且將該第 一氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線，沿該流 體通道424,口426的岡門4404丁開(kāi)并且沿i亥:;克體通道422和428的網(wǎng)門 440閥門關(guān)閉。
在圖6所示的該氣體切換系統(tǒng)1400的實(shí)施方式中，沿氣體通道 422和426的閥門引向同 一處理室出口 ，并且沿氣體通道424和428的 閥門引向同一旁通管線。通常，沿氣體通道424和428設(shè)置的閥門可 具有相同的調(diào)諧(減小的)Cv值，而沿氣體通道422和426的閥門可 具有名義C^直。如上所述的，沿該氣體通道422、 424禾口426、 428的 這些對(duì)閥門可具有不匹配的Cy值，從而該氣體切換系統(tǒng)400的 一對(duì) 閥門440的每個(gè)閥門440的入口壓力可以^f呆持恒定。
該氣體分配系統(tǒng)100的4尤選實(shí)施方式可以用于一奪不同的氣體4匕 學(xué)制劑和/或流率4是供到該等離子處理室12以才丸行各種不同的蝕刻 和/或沉積工藝。例如，該氣體分配系統(tǒng)100可爿尋處理氣體^是供到等 離子處理室以在由覆蓋的掩膜(如UV抗蝕劑掩膜)保護(hù)的硅氧化 物(如Si02)層中蝕刻特4i。該Si02層可以在半導(dǎo)體晶片(如石圭晶 片)上形成，該晶片具有200mm或300mm直徑。這些特征可以是， 例如，過(guò)孔和/或溝槽。在這樣的蝕刻工藝期間，需要在該掩膜的一 些部分上沉積聚合物以1^復(fù)纟奄膜中的條紋，例如，裂紋或裂縫，(即 填充這些條纟丈)，乂人而蝕刻在該Si02中的特4i具有它們所需的形狀， 例如，具有圓形截面的過(guò)孔。如果不^f奮復(fù)條紋，它們會(huì)最終達(dá)到在該掩膜下面的層并且在蝕刻過(guò)程中實(shí)際上被傳遞到那個(gè)層。而且， 聚合物可以沉積在這些特征的側(cè)壁上。
然而，已經(jīng)確定的是沉積在側(cè)壁和纟皮蝕刻4爭(zhēng)4正底部的聚合物的 厚度影響蝕刻率。在各向異性時(shí)刻工藝中，沉積在該特4正底部的聚 合物在蝕刻過(guò)程中基本上一皮去除。然而，如果聚合物在該側(cè)壁和/
或在該底部變得太厚，將降低Si02蝕刻率，并且可能^皮完全停止。
如果變得太厚，聚合物也可能從表面剝落。因此，優(yōu)選地控制向該 等離子處理室內(nèi)提供用于形成沉積在該掩膜和特征上的聚合物的
氣體混合物的時(shí)間量以由此控制在該Si02層上形成的聚合物沉積物 的厚度，同時(shí)也提供對(duì)該掩膜充分的修復(fù)和保護(hù)。在蝕刻該Si02層 過(guò)程中，聚合物周期性地從該掩膜去除。因此，該聚合物是優(yōu)選i也 在該Si02層的蝕刻時(shí)間之間沉積在該掩膜上以確保獲得對(duì)該掩膜足 夠的修復(fù)和保護(hù)。
該氣體分配系統(tǒng)100可以向等離子處理室內(nèi)4是供處理氣體以蝕 刻被覆蓋的掩膜(例如UV抗蝕劑掩膜)保護(hù)的SiO"其中控制沉積
在這些特征上的聚合物厚度以及^',復(fù)和^呆護(hù)該掩膜。該氣體分配系
統(tǒng)100的氣體切換部分可才喿作以允許將向該等離子處理室內(nèi)3是供用
來(lái)蝕刻該Si02的第 一處理氣體持續(xù)第 一時(shí)段，同時(shí)將用于形成該聚
合物沉積的第二氣體混合物轉(zhuǎn)移到旁通管線，然后快速切換氣流， 從而向該等離子處理室內(nèi)提供該第二氣體混合物以形成該聚合物 沉積，而將該第一氣體混合物轉(zhuǎn)到該旁通管線。優(yōu)選地，在小于l 秒的時(shí)間內(nèi)用該第二氣體混合物至少基本上替換提供到該等離子 處理室的等離子限制區(qū)域的第 一 氣體混合物，更優(yōu)選地小于大約
200ms。該等離子限制區(qū)域優(yōu)選地具有大約1 /2升到大約4升的容積。
用來(lái)蝕刻Si02的第一氣體混合物可包含，例如，氟石友化合物物
質(zhì)(如C4Fs)、 02和氬氣。0^8/02/氬氣的流率可以是例如， 20/10/500sccm。用來(lái)形成聚合物沉積的第二氣體混合物可包含例如，氟代烴物質(zhì)，如CHsF和氬氣。CH3F/氬氣的流率可以是，例如，
15/500sccm。該第二氣體混合物可選地還包^舌02。對(duì)于用于處理 200mm或300mm晶片的電容耦合等離子蝕刻反應(yīng)器，室壓可以是例 如，70-90mTorr。每次引入該室時(shí)，該第一氣體混合物優(yōu)選:l也流入 該等離子處理室大約5秒到大約20秒(同時(shí)將該第二氣體轉(zhuǎn)移到該 旁通管線)，以及每次引入該室時(shí)，該第二氣體混合物伊C選;也流入 該等離子處理室大約1秒到大約3秒(同時(shí)將該第一氣體轉(zhuǎn)移到該旁 通管線)。在蝕刻基片上的Si02過(guò)程中，該蝕刻時(shí)間和/或該聚合物 沉積時(shí)間的長(zhǎng)度可以在該優(yōu)選的時(shí)間段內(nèi)增加或減小。該聚合物沉 積優(yōu)選地在蝕刻過(guò)程中達(dá)到小于大約IOO埃的最大厚度，其通常持 續(xù)長(zhǎng)達(dá)3分鐘。在蝕刻過(guò)程中，聚合物可以沉積在該掩爿莫上以z修復(fù) 條紋并且^是供掩膜保護(hù)。因此，優(yōu)選地可以在該蝕刻工藝過(guò)程中保 持該纟奄膜中的開(kāi)口的形狀。
本發(fā)明根據(jù)多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的 一支術(shù)人員，顯然，以不同于如上所述的具體形式實(shí)i見(jiàn)本發(fā)明而不背 離本發(fā)明的主旨是可能的。這些優(yōu)選實(shí)施方式是說(shuō)明性的，并且不 應(yīng)當(dāng)以任何方式認(rèn)為是限制性的。本發(fā)明的范圍由所付權(quán)利要求給 出，而不是之前的說(shuō)明，并且意圖是在這里包含落入這些權(quán)利要求 范圍內(nèi)的全部變化和等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于將處理氣體提供到等離子處理室的氣體分配系統(tǒng)的氣體切換部分，該氣體切換部分包括第一氣體通道，適于與第一氣體管線和該等離子處理室流體連通；第二氣體通道，適于與該第一氣體管線和旁通管線流體連通；沿該第一氣體通道的第一快速切換閥門，可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第一氣體通道，該第一快速切換閥門具有第一流量系數(shù)；和沿該第二氣體通道的第二快速切換閥門，可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第二氣體通道，該第二快速切換閥門具有不同于該第一流量系數(shù)的第二流量系數(shù)，從而當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第一快速切換閥門并打開(kāi)該第二快速切換閥門而從該第一氣體通道切換到該第二氣體通道，或通過(guò)關(guān)閉該第二快速切換閥門并打開(kāi)該第一快速切換閥門而從該第二氣體通道切換到該第一氣體通道時(shí)，該第一快速切換閥門的入口壓力基本上等于該第二快速切換閥門的入口壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體切換部分，其中該第一和第二快速 切換閥門適于被驅(qū)動(dòng)(a)以打開(kāi)該第一快速切換閥門和關(guān)閉 該第二快速切換閥門以將處理氣體提供到該等離子處理室，以 及(b)關(guān)閉該第一快速切換閥門和打開(kāi)該第二快速切換閥門 以將該處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體切換部分，其中該第一和第二快速切:換閥門可以在#1驅(qū)動(dòng)后在小于大約100ms或小于50ms的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)和/或關(guān)閉。
4. 一種等離子處理設(shè)備，包括等離子處理室，其包4舌噴頭電才及總成；和根據(jù)權(quán)利要求2的氣體切換部分，其與該噴頭電極總成 流體連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括控制系 統(tǒng)，其可操作以控制該第一和第二快速切換閥門的打開(kāi)和關(guān) 閉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括流量控制 部分，其包括與該第一和第二氣體通道流體連通的第一氣體管線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括氣體供應(yīng) 部分，其與該流量控制部分流體連通。
8. —種用于將氣體提供到等離子處理室的氣體分配系統(tǒng)的氣體 切才灸部分，該室包^舌具有中央和邊纟彖區(qū)i或的氣體分配構(gòu)^牛，這 兩個(gè)區(qū)域;波此流動(dòng)隔開(kāi)，該氣體切4奐部分包4舌第一氣體通道，適于與第一氣體管線和該等離子處理室 的氣體分配構(gòu)件的邊緣區(qū)域流體連通；第二氣體通道，適于與該第一氣體管線和旁通管線流體 連通；第三氣體通道，適于與第二氣體管線和該氣體分配構(gòu)件 的中央?yún)^(qū)纟或沭u體連通；第四氣體通道，適于與該第二氣體管線和該旁通管線流體連通；第五氣體通道，適于與第三氣體管線和該中央?yún)^(qū)域流體 連通；第六氣體通道，適于與該第三氣體管線和該旁通管線流 體連通；第七氣體通道，適于與第四氣體管線和該邊緣區(qū)域流體 連通；第八氣體通道，適于與該第四氣體管線和該旁通管線流 體連通；分別沿該第 一和第二氣體通道的第 一和第二快速切換閥 門，該第 一快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第 一 氣體通道 并且具有第 一流量系數(shù)，該第二快速切換閥門可操作以打開(kāi)和 關(guān)閉該第二氣體通道并且具有不同于該第 一流量系數(shù)的第二 流量系數(shù)，從而當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第一快速切換閥門并打開(kāi)該 第二快速切換閥門而從該第一氣體通道切換到該第二氣體通 道，或通過(guò)關(guān)閉該第二快速切換閥門并打開(kāi)該第 一快速切換閥 門而從該第二氣體通道切換到該第 一氣體通道時(shí)，該第 一快速 切換閥門的入口壓力基本上等于該第二快速切換閥門的入口 壓力；分別沿該第三和第四氣體通道的第三和第四快速切:換閥門，該第三快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān)閉該第三氣體通道 并具有第三流量系數(shù)，該第四快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān) 閉該第四氣體通道并具有不同于該第三流量系凄t的第四流量 系凄t，從而當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第三快速切換閥門并打開(kāi)該第四 快速切換閥門而從該第三氣體通道切換到該第四氣體通道，或 通過(guò)關(guān)閉該第四快速切換閥門并打開(kāi)該第三快速切換闊門而從該第四氣體通道切換到該第三氣體通道時(shí)，該第三快速切換 閥門的入口壓力基本上等于該第四快速切換閥門的入口壓力；分別沿該第五和第六氣體通道的第五和第六快速切換閥 門，該第五快速切換閥門可l喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第五氣體通道 并具有第五流量系數(shù)，該第六快速切換閥門可操作以打開(kāi)和關(guān) 閉該第六氣體通道并且具有不同于該第五流量系數(shù)的第六流 量系數(shù)，從而當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第五快速切換閥門并打開(kāi)該第 六快速切換閥門而從該第五氣體通道切換到該第六氣體通道， 或通過(guò)關(guān)閉該第六快速切換閥門并且打開(kāi)該第五快速切換閥 門而/人該第六氣體通道切」換到該第五氣體通道時(shí)，該第五快速 切換閥門的入口壓力基本上等于該第六快速切換閥門的入口 壓力；和分別沿該第七和第八氣體通道的第七和第/乂快速切換閥 門，該第七快速切換閥門可才喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第七氣體通道 并具有第七流量系數(shù)，該第八快速切換閥門可才喿作以打開(kāi)和關(guān)閉該第八氣體通道并具有不同于該第七流量系#:的第？\流量 系數(shù)，從而當(dāng)氣流通過(guò)關(guān)閉該第七快速切換閥門并且打開(kāi)該第 八快速切換閥門而從該第七氣體通道切換到該第八氣體通道， 或通過(guò)關(guān)閉該第八快速切換閥門并且打開(kāi)該第七快速切換閥 門而乂人該第/\氣體通道切4奐到該第七氣體通道時(shí)，該第/\快速 切換閥門的入口壓力基本上等于該第七快速切換閥門的入口 壓力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體切換部分，其中該第一、第三、第六和第八快速切換閥門適于被驅(qū)動(dòng)打 開(kāi)，以及該第二、第四、第五和第七快速切換閥門適于^l驅(qū)動(dòng) 關(guān)閉，以便將第一處理氣體提供到該中央和邊》彖區(qū)域，并將第 二處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線；以及該第二、第四、第五和第七快速切換閥門適于被驅(qū)動(dòng)打 開(kāi)，以及該第一、第三、第六和第八快速切換閥門適于被驅(qū)動(dòng) 關(guān)閉，以便將該第二處理氣體^是供到該中央和邊緣區(qū)域，并將 該第一處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體切換部分，其中該第一、第三、第五和第七流量系數(shù)基本上彼此相等，以及該第二、第四、第六 和第八流量系凌史基本上4皮此相等。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體切換部分，其中該第一和第二流量 系數(shù)的差基本上等于該第三和第四流量系數(shù)、該第五和第六流 量系數(shù)以及該第七和第八流量系數(shù)的差。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體切換部分，其中當(dāng)?shù)降?一和第七快速切換閥門的每個(gè)的氣體的流量近似 相等時(shí)，該第 一快速切換閥門的入口壓力近似等于該第七快速 切4奐閥門的入口壓力；以及當(dāng)?shù)皆摰谌偷谖蹇焖偾袚Q閥門的每個(gè)的氣體的流量近 似相等時(shí)，該第三快速切換閥門的入口壓力近似等于該第五快 速切4奐閥門的入口壓力。
13. —種等離子處理設(shè)備，包括等離子處理室，其包4舌具有中央和邊^(qū)彖區(qū)Jt或的噴頭電扭^ 總成，這兩個(gè)區(qū)域4皮此流動(dòng)隔開(kāi)；和才艮據(jù)權(quán)利要求9的氣體切換部分，其與該噴頭電才及總成 的中央和邊^(qū)彖區(qū)域流體連通。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，其可操作以控制該第一、第二、第三和第四快速切換閥門 的打開(kāi)和關(guān)閉。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括流量控 制部分，其包括與該第 一和第二氣體通道流體連通的第 一氣體 管線、與該第三和第四氣體通道流體連通的第二氣體管線、與 該第五和第六氣體通道流體連通的第三氣體管線和與該第七 和第八氣體通道流體連通的第四氣體管線。
16. 才艮據(jù)權(quán)利要求15所述的等離子處理設(shè)備，進(jìn)一步包括氣體供 應(yīng)部分，其與該流量控制部分流體連通。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子處理設(shè)備，其中該等離子處理室具有大約1/2升到大約4升的內(nèi)部容積；和該氣體分配系統(tǒng)可操作以在小于大約ls的時(shí)間內(nèi)基本上 將該等離子處理室的等離子限制區(qū)纟或中的該第 一 處理氣體或 該第二處理氣體替換為該第一處理氣體或第二處理氣體的另 一個(gè)。
18. —種在根據(jù)權(quán)利要求13的等離子處理設(shè)備中處理半導(dǎo)體基片 的方法，包4舌a )將第 一 處理氣體提供到該噴頭電極總成的中央和邊緣 區(qū)域，同時(shí)將第二處理氣體轉(zhuǎn)移到旁通管線，該等離子處理室 包含半導(dǎo)體基片，其包括至少一個(gè)層以及覆蓋在該層上的圖案化抗蝕劑掩模；b)由第一處理氣體產(chǎn)生第一等離子以及(i)在該層中蝕 刻至少一個(gè)特征或(ii)在該掩^t上形成聚合物沉積；c) 切纟灸該第一和第二處理氣體的;;危動(dòng)/人而^i夸該第二處理氣體4是供到該噴頭電極總成的中央和邊*彖區(qū)域而將該第 一處 理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線；d) 由該第二處理氣體產(chǎn)生第二等離子以及(iii)在該層 中蝕刻至少一個(gè)特征或(iv)在該層和該掩模上形成聚合物沉積；e) 切4灸該第一和第二處理氣體的;充動(dòng)/人而爿尋該第一處理 氣體提供入該等離子處理室而將該第二處理氣體轉(zhuǎn)移到該旁通管線；以及f) 將a) -e)對(duì)該基片重復(fù)多次。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該等離子處理室包括等離 子限制區(qū)域，并且在該等離子限制區(qū)域中，該第一處理氣體基 本上被該第二處理氣體替換，以及在該等離子限制區(qū)域中，該 第二處理氣體基本上被該第一處理氣體替換，每個(gè)都在小于大 約ls的時(shí)間內(nèi)發(fā)生。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該等離子限制區(qū)域具有大 約1/2升到大約4升的容積。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在將a)-e)對(duì)該基片重復(fù) 多次后，該聚合物沉積形成到小于100埃的最大厚度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該第一等離子在該層中蝕 刻至少一個(gè)特征，以及該第二等離子在該層和該掩模上形成沉 積物，該沉積物小f復(fù)該掩才莫中的條紋。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中該層是Si02;該掩模是UV抗蝕劑掩模；該第一處理氣體包4舌C4F8、 02和氬氣的混合物，并且該 第一等離子蝕刻該層；以及該第二處理氣體包4舌CH3F、氬氣的混合物以及可選:t也包 括02，并且該第二等離子在該特征和該4奄才莫上形成聚合物沉積。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中每次分別向該等離子處理 室內(nèi)提供該第一和第二處理氣體時(shí)，向該等離子處理室內(nèi)提供 該第一處理氣體大約5秒到大約20秒，以及向該等離子處理 室內(nèi)纟是供該第二處理氣體大約1秒到大約3秒。
25. 4艮據(jù)^^又利要求18所述的方法，其中將該第一處理氣體和該第 二處理氣體以不同流率^是供到該中央?yún)^(qū)域和該邊緣區(qū)域。
26. —種制造用于將處理氣體提供到等離子處理室的氣體分配系 統(tǒng)的氣體切4灸部分的方法，該方法包括沿適于與第 一 氣體管線和該等離子處理室流體連通的第 一氣體通道i殳置第一快速切換閥門；沿適于與該第一氣體管線和旁通管線流體連通的第二氣 體通道設(shè)置第二快速切換閥門；以及調(diào)節(jié)該第 一快速切換閥門的第 一流量系ft和/或調(diào)節(jié)該第 二快速切換閥門的第二流量系數(shù)，從而該第 一和第二流量系數(shù) -波此不同，并且當(dāng)氣流/人該第一氣體通道切4灸到該第二氣體通 道或乂人該第二氣體通道切換到該第一氣體通道時(shí)，該第一快速 切換閥門的入口壓力基本上等于該第二快速切換閥門的入口 壓力。
全文摘要
提供一種用于將不同氣體組成提供到室(如等離子處理設(shè)備的等離子處理室)的氣體分配系統(tǒng)的氣體切換系統(tǒng)。該室可包括多個(gè)區(qū)域，以及該氣體切換部分可將不同的氣體提供到該多個(gè)區(qū)域。該切換部分可切換一個(gè)或多個(gè)氣體的流動(dòng)，從而可以將一種氣體提供到該室，而將另一種氣體提供到旁通管線，并且然后切換該氣流。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101496144SQ200780002304
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者迪安·J·拉松 申請(qǐng)人:朗姆研究公司