一种在其中处理半导体衬底的等离子体处理室的压力控制阀组件包括外壳，外壳具有入口、出口以及在入口和出口之间延伸的导管，入口适于连接到等离子处理室内部且出口适于连接到真空泵，在室中处理半导体衬底的快速交替阶段，真空泵使等离子体处理室维持在预期的压力设定值。具有第一开口区域的第一阀板安装在导管中以绕垂直轴旋转并使得从室中排出到导管内的气体能通过第一开口区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种在其中处理半导体衬底的等离子体处理室的压力控制阀组件包括外壳，外壳具有入口、出口以及在入口和出口之间延伸的导管，入口适于连接到等离子处理室内部且出口适于连接到真空泵，在室中处理半导体衬底的快速交替阶段，真空泵使等离子体处理室维持在预期的压力设定值。具有第一开口区域的第一阀板安装在导管中以绕垂直轴旋转并使得从室中排出到导管内的气体能通过第一开口区域。【专利说明】等离子体处理室的压力控制阀组件和快速交替过程
本专利技术涉及一种位于真空泵和在其中处理半导体衬底的等离子体处理室之间的 压力控制阀组件。在半导体衬底经受多步骤处理的过程中，可以使用压力控制阀组件来实 现在等离子体室中的快速的压力改变，其中室压力改变是所期望的。
技术介绍
波希法（Bosch process)是在半导体工业中已被广泛用于制造诸如沟槽和通孔之 类的深垂直（高深宽比）特征（具有例如几十到几百微米的深度）的等离子体刻蚀处理。 波希法包括蚀刻步骤和沉积步骤的交替循环。在美国专利No. 5, 501，893中可以看到波希 法的细节，通过引用将该专利并入本文。可以在与射频（RF)偏置衬底电极一起使用的配置 有诸如电感耦合等离子体（ICP)源之类的高密度等离子体源的等离子体处理装置中执行 波希法。在波希法中，在蚀刻步骤中用于蚀刻硅的处理气体可以是六氟化硫（SF 6)以及在沉 积步骤中所使用的处理气体可以是辛氟环丁烷（C4F8)。在下文中，在蚀刻步骤中使用的处理 气体和在沉积步骤中使用的处理气体被分别称为"蚀刻气体"和"沉积气体"。在蚀刻步骤 期间，SF 6促进硅（Si)的自发的和各向同性的蚀刻；在沉积步骤期间，C4F8促进保护性聚合 物层沉积到经蚀刻的结构的侧壁以及底部。波希法在蚀刻步骤和沉积步骤之间循环交替， 使得能在被掩膜覆盖的硅衬底中限定深结构。基于存在于蚀刻步骤中的高能和定向离子轰 击，在先前沉积步骤中涂布在经蚀刻的结构的底部的任何聚合物膜都将被除去以暴露硅表 面用于进一步蚀刻。在侧壁上的聚合物膜由于没有受到直接的离子轰击而将保留下来，从 而，抑制了横向蚀刻。 美国专利公开No. 2009/0242512公开了多步骤波希类型的方法的实施例，其中在 钝化膜的沉积期间，室压力在35毫托下持续5秒；在低压蚀刻步骤期间，室压力在20毫托 下持续1. 5秒；以及在高压蚀刻步骤期间（见表4. 2. 1)，室压力在325毫托下持续7. 5秒； 或者在沉积期间，室压力在35毫托下持续5秒；在低压蚀刻期间，室压力在20毫托下持续 1. 5秒；在高压蚀刻期间，室压力在325毫托下持续7. 5秒；以及在低压蚀刻期间，室压力在 15毫托下持续1秒（见表4. 2. 2)。 在其它处理中也需要室压力的变化，其它处理如原子层沉积、等离子体增强CVD、 在掩膜材料中等离子体蚀刻开口并除去掩膜材料的多步骤处理、多步骤等离子体蚀刻处 理，其中蚀刻气体的浓度周期性地变化或者连续地对不同的材料层进行蚀刻。为了减少总 的处理时间，缩短在这样的循环处理中的高压相与低压相之间的过渡期间将是可取的。例 如，美国专利公开No. 2009/0325386公开了一种用于将低容积的真空室中的压力迅速调整 在几十毫秒量级的传导限制元件。该No. 2009/0325386公开物指出，在处理过程中，在多种 压力循环期间，可以使单一的化学物质流入处理区域，或者在多种压力循环期间，可以用范 围从0. 1至2秒的时间在高压或低压引入不同的化学物质。
技术实现思路
根据一个实施方式，一种让半导体衬底在其内处理的等离子体处理室的压力控制 阀组件包括：外壳，该外壳具有入口、出口以及在该入口和该出口之间延伸的导管，该入口 适于被连接到该等离子处理室的内部，该出口适于被连接到真空泵，在等离子体处理室中 进行半导体衬底的处理期间，该真空泵使该室维持在预期的压力设定值；第一阀板，该第一 阀板具有被安装在该导管中的第一开口区域以便绕垂直轴旋转并使得从室中排出到该导 管的气体能通过该第一开口区域；第二阀板，该第二阀板具有被安装在该导管中第二开口 区域以便绕垂直轴旋转并通过改变该第一开口区域与第二开口区域的对准度来调整室中 的压力；以及连接到该第一阀板和该第二阀板的驱动机构，以便该第一阀板和该第二阀板 沿相同的方向并且以使第一开口区域和第二开口区域的对准变化的速度旋转，从而周期性 地将室中的压力从较高的压力改变到较低的压力以及从较低的压力改变到较高的压力。 在具有连接到室的出口的压力控制阀组件的室中处理半导体衬底的方法中，所述 方法包括：(a)通过在向室供应处理气体的同时，使第一阀板和第二阀板在处于使第一开 口区域和第二开口区域减小传导率的第一角度方位时沿相同方向旋转，角度方位从而将室 压力从较低的压力调整到较高的压力，以及（b)通过在向室供应相同的或不同的处理气体 的同时，使第一阀板和第二阀板在处于使第一开口区域和第二开口区域增大传导率的第二 角度方位时沿相同方向旋转，将室压力从较高的压力调整到较低的压力。该室优选是电感 耦合等离子体（ICP)室，其中通过介电窗将RF能量发送到该室中。用于300_直径晶片的 单晶片处理的ICP室可以具有60至100升的室体积并且在室中的压力设置可以从20毫托 至300毫托变化。本文所述的压力控制阀组件可以安装在真空泵与ICP室的出口之间，该 ICP室具有超过60公升的室体积，并且通过在该第一角度方位和第二角度方位之间切换该 阀板可以实现在室中的压力变化的快速循环。 在一个实施方式中，处理可以包括利用蚀刻和沉积的交替步骤在硅中等离子体蚀 刻开口，其中第一处理气体包括含氟气体，该含氟气体被供应少于1. 3秒并在保持室压力 高于150毫托的同时被激励成等离子体状态，以及第二处理气体包括含氟碳气体，该含氟 碳气体被供应少于〇. 7秒并在保持室压力低于130毫托的同时被激励成等离子体状态。该 方法可以进一步包括在蚀刻步骤之前的聚合物清除步骤，其中聚合物清除步骤是通过供应 聚合物清除气体至少200毫秒并在保持室的压力低于150毫托同时将该聚合物清除气体激 励成等离子体状态来执行的。 进一步的处理包括沉积处理，其中当室压力在各种设定值之间循环时，室压力在 供应相同的或不同的处理气体时反复变化。例如，在不同的室压力下，可以以不同的流速供 应不同的处理气体或可以以不同的流速供应相同的处理气体。 【专利附图】【附图说明】 图1示出了等离子处理系统和压力控制阀，其可以被用来执行半导体衬底的快速 交替处理。 图2A示出了现有技术的压力控制阀系统。 图2B示出了在图2A中所示的系统的节流阀的顶视图。 图3A示出了包含具有被驱动绕垂直轴旋转的上阀板和下阀板的节流阀组件的压 力控制系统。 图3B示出了具有开口区域的为获得最大传导率而对准的上阀板和下阀板。 图3C示出了具有开口区域的为获得最小传导率而偏置的上阀板和下阀板。 图3D示出了阀板，该阀板围绕其外周上具有用于与驱动机构接合的齿轮齿。 图4A-C示出了具有不同的开口区域配置的阀板的实施方式，其中图4A示出了阀 板，其中开口区域为单个半圆形的开口，图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在其中处理半导体衬底的等离子体处理室的压力控制阀组件，其包括：外壳，所述外壳具有入口、出口以及在所述入口和所述出口之间延伸的导管，所述入口适于被连接到所述等离子处理室的内部并且所述出口适于被连接到真空泵，在所述室中的半导体衬底的处理期间，所述真空泵使所述等离子体处理室维持在预期的压力设定值；第一阀板，所述第一阀板具有安装在所述导管中的第一开口区域，以便绕垂直轴旋转并使得从所述室中排出到所述导管的气体能通过所述第一开口区域；第二阀板，所述第二阀板具有安装在所述导管中的第二开口区域，以便绕垂直轴旋转并通过改变所述第一开口区域与所述第二开口区域的对准度来调整所述室中的压力；驱动机构，所述驱动机构连接到所述第一阀板和所述第二阀板，以便所述第一阀板和所述第二阀板沿相同的方向并且以使所述第一开口区域和所述第二开口区域的对准变化的速度旋转，以使所述室中的压力周期性地从较高的压力改变到较低的压力以及从较低的压力改变到较高的压力。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：雅罗斯洛·W·温尼克泽克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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