利用等离子体用于处理物体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及利用等离子体用于处理物体(3)的系统(1)，包括：包括将待处理的物体置于其上的支撑部的真空处理室(10)；至少两个子组件(21，22)，每个子组件包括至少一个能够产生等离子体的等离子体源(210，220)，并对其提供射频功率Pi和独立的流速ni的气体i。根据本发明专利技术，由一个子组件(21)产生的等离子体是部分离子化的气体，或来自由另一个子组件或多个子组件(22)产生的等离子体的不同化学性质的气体混合物。本发明专利技术还涉及采用这样的装置用于选择性处理复合物体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用等离子体用于处理物体的装置
本专利技术涉及等离子体表面处理的领域。在本专利技术的意义上，等离子体表面处理被理解为不同的应用类型。特别地可引用下述应用场合：包括去除(或蚀刻)材料(特别是诸如光敏树脂、金属、介电体或还有半导体等的材料)；在硅基底或由金属、介电体或其他物质组成的层中蚀刻诸如空穴或沟槽的结构，典型地，在通过光刻法在光敏树脂中印刷的表面图案的下面；或者，还包括去除牺牲层的应用场合。还可引用下述应用场合：包括清洁残留物和污染物，或活化表面(即，“极端表面”的物理和/或化学改性)，或还有表面的钝化(即，保护防止后者的物理和/或化学侵蚀)。这些应用场合特别地涉及微电子学和半导体领域，而且涉及例如平面屏幕(flatscreen)和光伏板(photovoltaicpanel)的制造。
技术介绍
等离子体是一种部分离子化的气体，包含带电物质(粒子和电子)，以及电中性的但是化学活性非常高的物质，自由基：这些是处于电“激励”状态的原子和分子，但是已经失去了电子。通过这些自由基和/或离子，并通过可控真空环境，等离子体对材料的沉积、蚀刻和去除提供了独特的可能性。目前，对半导体的表面处理存在两种主要类型的等离子体技术：微波等离子体和感应耦合等离子体。这两种技术都具有优点和不便。微波等离子体的主要优点来自于其产生高密度的活性化学物质(大于1017cm-3)的能力。然而，此技术具有许多不便，例如，等离子体源的复杂性和处理的不均匀性。等离子体源使得必须垂直装配许多零件(波导、磁电管等)，其产生非常大的体积并使得其不可靠。另外，将等离子体源(相对于气流)定位在上游和处理室的中心，这会使活性等离子体物质的密度不够均匀，从而使(定位在处理室中的)基底在处理室的中心(在那里，活性物质的密度非常高)和其边缘(在那里，活性物质的密度非常低)之间的处理不够均匀。而且，此类型的等离子体源具有这样的不便：需要非常高的电功率，以及非常高的气流速度。所有这些不便都使得此等离子体源很昂贵，难以变得可靠，且难以控制。感应耦合等离子体或ICP比微波等离子体更容易实现：该技术比微波技术更简单，更便宜，且更容易控制。然而，此技术的主要不便来自于由此获得的化学活性物质的低密度(大约1015cm-3)。而且，与微波等离子体类似，ICP等离子体也具有这样的问题：处理室的中心(在那里，活性物质的密度更高)和其边缘(在那里，活性物质的密度更低)之间的活性物质的密度不均匀，这使得表面处理不均匀。用户所需的处理速度使得使用高功率RF发生器，其非常昂贵并会导致加热所使用的气体。最后，根据处理室的设计，ICP源所产生的等离子体会引起基底(例如半导体晶片)的剧烈的离子轰击，不管是否是自发地(RIE模式(活性离子蚀刻))。因此，目前的等离子体技术所遇到的一个主要问题是，活性物质的密度不均匀，且由此适合于增加基底的尺寸(或按比例增加)的装置的设计也不均匀。实际上，对于进行等离子体技术的设备制造商来说，从200mm直径的基底发展到300mm直径的基底已经很难。基底的此尺寸变化实际上使得等离子体源的尺寸必须大幅度增加，不管是感应耦合等离子体源(或IPC)还是微波源，并且，增加各种零件(例如扩散器或磁铁)会人为地减少不均匀。因此，这两种技术(ICP和微波)现在非常昂贵，并且对于其使用者、半导体的制造商来说比较复杂。因此，从300mm直径的基底通向450mm直径的基底的可行性是一个仍有待解决的复杂问题。而且，ICP和微波源达到不超过30％的气体的离解速度，这导致所产生的活性物质会相当大程度地稀释并会消耗大量气体。其以统一的方式使用：每个处理室使用一个源，并且，该源的尺寸与所处理的体积成正比。所有这些都使得使用许多以高功率运行的源，在基底上产生不需要的热效应，并明显增加这些系统的成本。在这两种类型的源中，微波等离子体在化学活性物质方面的密度最大，但是，处理控制较难。因此，中等化学活性物质密度下的ICP等离子体技术目前是主流的。而且，除了电中性的自由基以外，等离子体还包含离子、电子和损坏半导体装置的高能光子形式的紫外辐射。通过纳米级的小型化，后者变得对此损坏越来越敏感。在基底(或“晶片”)上存在金属会产生与微波耦合的危险，并会产生非常高的损坏部件的加热。这是微机电系统(也用首字母缩略词MEMS表示)的超敏结构，以及将在下一代半导体中实现的三维组件和互连的情况。最后，在集成电路的制造框架中，对等离子体处理来说，半导体装置由非常不同的材料的组件组成，目前尤其是一堆薄层的形式。为了用半导体装置制造集成电路，等离子体处理必须作用于一种材料，不影响该组件的其他材料。这是为什么叫做选择性的原因。此特征不足以在此时提升，这会使部件的性能变差。为了在硅片(其是用于制造集成电路晶片的普通基材)上制造集成电路，纳米级的集成电路的集成度目前使用了具有极端敏感度的表面处理的新技术，不会消耗其他暴露的材料。选择性的问题对于使用“高k”类型的多层金属格栅和介电格栅以及“低k”类型的介电互连网络来说特别重要。这些材料特别容易受到物理-化学改变并会损失材料。到目前为止，可容许由表面处理导致的材料的少量损失，因为其对电路的性能没有负面影响，并且，主要目的是清除所有不需要的材料和污染物。现在，表面处理，特别是剥离和清洗，通过尺寸和/或材料的改变，会直接影响集成电路的性能。因此，表面处理的另一目的是，将这些改变最小化并控制这些改变。因此，由于集成电路的尺寸的减小和使用新的材料(特别是对逻辑元件使用，典型地，是微处理器和存储电路)，选择性的问题已经越来越多。因此，目前的等离子体技术遭遇四个主要不便：离子化物质会损坏装置，ICP等离子体的主要的化学活性物质的低密度，低均匀性和缺少选择性。因此，对弥补现有技术的这些缺点、不便和障碍的等离子体处理系统存在实际需求，特别是为了增加等离子体处理的选择性，并为了提高对例如300或450mm的大直径的基底来说主要的等离子体处理的均匀性。本领域的技术人员知道使用多个等离子体源的等离子体处理系统，例如，在美国专利申请US2005/0178746中描述的。该系统的目的是，通过将多个发射相同的化学均匀的等离子体的等离子体源平行放置，来提高等离子体处理的均匀性。
技术实现思路
因此，本专利技术具有下述主题，提供一种用于对物体(object)进行等离子体处理的系统、和一种实现将弥补这些不便的这样的装置的方法。为了解决这些缺点和不便，申请人已经开发了一种等离子体处理的系统，包括处理真空室和多个构造在独立子组件(subassembly)中的等离子体源，每个子组件产生化学上不同的等离子体。更特别地，本专利技术具有下述主题，一种用于对物体进行等离子体处理的系统，所述系统包括：●处理真空室，包括将待处理的物体置于其上的支撑部(支架，support)；以及●至少两个子组件，每个子组件包括至少一个允许产生等离子体的等离子体源，子组件的每个等离子体源独立地通过射频功率(radiofrequencypower)Pi并通过流速ni的气体i供应。根据本专利技术，由子组件产生的等离子体是部分离子化的气体，或来自由另一个子组件或多个子组件产生的等离子体的不同化学性质的气体混合物。有利地，子组件的每个等离子体源包括：○进气系统；○以对等本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于通过等离子体对物体进行处理的系统，所述系统包括：处理真空室(10)，包括将待处理的所述物体置于其上的支撑部；以及至少两个子组件(21，22)，每个子组件包括至少一个允许等离子体产生的等离子体源(210，220)，通过射频功率Pi并独立地通过以流速ni的气体i供应子组件(21，22)的每个等离子体源(210，220)，其特征在于，由一个子组件(21)产生的等离子体是部分离子化的气体，或来自由另一个子组件或多个子组件(22)产生的等离子体的不同化学性质的气体混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.20 FR 12570371.用于通过等离子体对物体进行处理的系统，所述系统包括：处理真空室(10)，包括将待处理的所述物体置于其上的支撑部；以及内子组件，包括至少三个放电室，通过第一独立射频功率Pi并通过第一独立流速ni的气体i供应所述内子组件，中间子组件，包括至少六个放电室，通过第二独立射频功率Pi并通过第二独立流速ni的气体i供应所述中间子组件，其特征在于，由所述内子组件产生的等离子体是部分离子化的气体，或来自由所述中间子组件产生的等离子体的不同化学性质的部分离子化的气体混合物，其中所述内子组件旨在处理待处理的所述物体的与所述中间子组件不同的特定区域。2.根据权利要求1所述的系统，其中，控制装置通过施加对所述内子组件和所述中间子组件来说特定的射频功率Pi和/或气体流速ni，取决于具体参数，来控制所述内子组件和所述中间子组件。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述内子组件和所述中间子组件沿着同心环布置。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述内子组件和所述中间子组件平行地布置。5.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括外子组件，所述外子组件包括八到十六个放电室，通过第三独立射频功率Pi并通过第三独立流速ni的气体i供应所述外子组件。6.包括至少两种不同材料A和B的复合物体的选择性等离子体处理方法，所述方法实施根据权利要求1或2所述的处理系统并且包括以下步骤：通过所述内子组件产生第一等离子体并使用所述第一等离子体处理物体的步骤；包括通过所述中间子组件产生第二等离子体并使用所述第二等离子体处理物体的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中，交替地，或者以部分或全部重叠的方式重复等离子体产生的步骤。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉勒·包洪，埃曼努埃尔·圭多蒂，扬妮克·皮尤，帕特里克·拉比松，朱利安·里查德，马尔科·塞格斯，文森特·吉罗，
申请(专利权)人：南欧普拉斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR