差动泵送反应气体喷射器制造技术

本文提供了一种差动泵送反应气体喷射器，具体提供了一种可用于从表面去除材料的工艺，该工艺为离子蚀刻。在某些情况下，离子蚀刻涉及输送离子和反应气体两者到衬底。所公开的实施方式允许以局部高压强的方式输送反应气体到衬底，而将在衬底的局部高压强输送区之外的部分保持低得多的压强。低压强是通过下列方式来实现的：将高压强反应物输送限制在小区域，并当过量的反应物和副产物离开该小区域时以及在过量的反应物和副产物进入较大的衬底处理区之前抽吸走它们。所公开的技术可以用于提高产量，同时使存在于衬底处理区中的离子和其他物质之间的有害的碰撞降低到最小程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及差动栗送反应气体喷射器。
技术介绍
半导体器件的制造典型地包括一系列操作，其中各种材料被沉积到半导体衬底上以及从半导体衬底上去除。用于材料去除的一种技术是离子束蚀刻，离子束蚀刻包括输送离子到衬底的表面从而以各向异性的方式从表面物理地和/或化学地去除原子和化合物。撞击离子撞击衬底表面并通过动量传递(和在反应性离子蚀刻的情况下通过反应)来去除材料。
技术实现思路
本文的某些实施方式涉及用于执行离子束蚀刻以从衬底的表面去除材料的方法和装置。在各种情况下，喷射头可以用于在局部高压强下输送反应物，而在喷射头的外部在较大的衬底处理区域中保持较低的压强。低压强可以通过在喷射头的局部高压强反应输送区域的周边或邻接区域施加真空压强来保持。该处理方案允许用高压强局部反应物输送进行低压强离子束处理，从而减少处理时间并提高产量。在本文的实施方式的一个方面，提供了一种用于从半导体衬底去除材料的装置。所述装置可包括:反应室；衬底支撑件，其用于支撑在所述反应室中的所述衬底；离子源，其配置成将离子朝所述衬底支撑件输送；喷射头，其用于当所述衬底被定位在所述衬底支撑件上时提供反应物至所述衬底的表面，所述喷射头包括:朝向衬底的区，该朝向衬底的区包括(i)反应物输送管道的反应物出口区，和(ii)耦合到真空管道的抽吸区；以及移动机构，其用于使所述喷射头相对于所述衬底支撑件移动。反应物输送管道可以被配置为与来自反应物源的管线耦合。同样地，所述真空管道可以被配置为将管线耦合至真空栗。所述喷射头的所述朝向衬底的区可以包括所述反应物输送管道的末端和所述真空管道的末端，并且在某些情况下，所述末端可以是基本上共面的。所述离子源通常包括用于产生等离子体的等离子体发生器。在各种不同的情况下，所述离子源还包括用于从所述等离子体提取离子并引导所述离子朝向所述衬底支撑件的电极。在一些情况下，使用两个电极。在其他情况下，使用三个电极。在某些情况下，使用四个或更多个电极。在某些实施方式中，所述衬底支撑件、喷射头、和/或移动机构可以被配置为当所述衬底被定位在衬底支撑件上时保持所述喷射头和所述衬底的表面之间的间隔距离。所述间隔距离可以是约1cm或更小，例如约10mm或更小，或约5mm或更小，或约2mm或更小，或约1mm或更小。也可使用其它间隔距离。在一些情况下，所述间隔距离可以通过来自距离传感器的反馈来主动地控制。所述抽吸区通常邻接所述反应物出口区。在一些实施方式中，所述抽吸区包围或基本包围所述反应物出口区。在某些情况下，第二抽吸区可耦合到所述真空管道。第二抽吸区通常邻接所述抽吸区。在某些情况下，第二抽吸区包围或基本上包围所述抽吸区。通过使用一个或多个邻接和/或包围所述反应物出口区的抽吸区，过量的反应物气体可以在这些反应物逸出到较大的衬底处理区之前从室(通过抽吸区)去除，其中所述反应物可不希望地碰撞离子束中的离子。所述反应物出口区可以具有多种形状。在某些情况下，当从上方观察时，所述反应物出口区具有圆形的或椭圆形的横截面。在其他情况下，当从上方观察时，所述反应物出口区具有多边形的横截面。在某些实施方式中，所述反应物出口区是细长的，从上方观察时具有狭缝形的横截面。所述反应物出口区的长度可以小于、大约等于或大于要在所述装置中处理的标准衬底的直径。在特定情况下，所述反应物出口区的长度可以是至少大约等于或大于要在所述装置中处理的标准衬底的直径。例如，标准的半导体衬底可以具有约200_、约300mm、或约450mm的直径。当喷射头是细长的情况下，该相对长的长度是特别适当的。所述反应物出口区可以具有在平行于所述衬底支撑件的方向上的宽度，宽度为约0.5_至10cm。所述反应物出口区可以通过分离器与所述抽吸区分隔，所述分离器具有约0.5mm-2cm之间的宽度，其中所述分离器的所述宽度将所述反应物出口区与所述抽吸区分隔开。在某些情况下，所述抽吸区和/或第二抽吸区可具有介于约1_和5cm之间的宽度。在某些情况下，所述装置还可包括活门(shutter)。所述活门可被配置成调节离子的通量。所述活门可以设置在所述离子源和所述衬底支撑件之间。在特定情况下，所述活门可被配置成以允许某些离子能通过所述活门而同时防止其它离子穿过所述活门的方式调节所述离子的通量，其中被防止穿过所述活门的离子是那些否则将撞击喷射头的那些离子。在各种不同的情况下，所述喷射头还可以包括覆盖所述反应物输送管道和所述真空管道的外壳。所述外壳可以包括与所述喷射头的朝向衬底的区相对的朝向离子源的表面，所述朝向离子源的表面包括抗溅射材料。在某些情况下，所述喷射头可至少在上表面上用溅射性材料涂覆。在一些实施方式中，所述喷射头可以被配置成局部输送在输送之前基本上不彼此混合的两种或更多种单独的反应物。在一些情况下，第二喷射头可以被设置用于提供额外的反应物气体。所述装置可进一步包括传感器、传感器头、检测器、或者检测器头中的至少一个，其可安装在所述喷射头上，毗邻于所述喷射头，或集成在所述喷射头内。所述传感器和/或检测器中的一个或多个可被配置为监测在所述反应物出口区内的(i)所述反应物，(?) 一种或多种反应物副产物，和/或(iii)所述衬底中的至少一个。在这些或其他情况下，所述传感器和/或检测器中的一个或多个可被配置为监测在所述抽吸区内的(i)所述反应物，(?)反应物副产物，和/或(iii)所述衬底中的至少一个。而且，在这些或其它情况下，所述传感器和/或检测器中的一个或多个可以被配置成监测在所述真空管道的(i)所述反应物和/或(ii)反应物副产物中的至少一个。此外，在某些情况下，所述传感器和/或检测器中的一个或多个可以被配置成监测靠近所述喷射头的(i)所述反应物，(?)反应物副产物，和/或(iii)所述衬底中的至少一个。所述喷射头通常被配置成相对于所述衬底表面移动。在某些情况下，所述装置包括用于使所述喷射头沿轴在所述衬底上方移动的轨道。在某些情况下，与真空兼容的X-Y载物台可被用于使所述喷射头在所述衬底上方移动。此外，旋转机构可被配置成使在所述喷射头下方的所述衬底旋转。在一些实施方式中，与真空兼容的铰接机械臂被用来使所述喷射头相对于所述衬底移动。在一些实施方式中，所述喷射头可被分成区段，这些区段被配置成接收或经历(i)不同的反应物，(ii)不同的反应物的流率，和/或(iii)不同的真空传导率(vacuumconductance)。固定孔、可变孔、和/或质量流量控制器中的一个或多个可用于独立地控制供给或施加到每个区段的反应物的所述流率或真空传导率。在不同的情况下，区段可以在所述反应物出口区内部和/或在所述抽吸区内。在某些实施方式中，加热和/或冷却元件可以被包括在所述喷射头内。在一些实施方案中，所述喷射头可被配置成绕点枢转(pivot)。所述喷射头的宽度可以是变化的，以提供在所述衬底的所述表面上均匀的气体覆盖。在各种实施方式中，所述装置还包括控制器。所述控制器可以具有用以在第一压强下将所述反应物输送到在所述反应物出口区中的所述衬底表面同时从所述抽吸区去除所述反应物的指令。所述控制器可以具有用以在所述反应室中在所述反应物的出口区和所述抽吸区之外的区域中保持第二压强的指令，其中所述第二压强至多为所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从半导体衬底去除材料的装置，所述装置包括：反应室；衬底支撑件，其用于支撑在所述反应室中的所述衬底；离子源或等离子体源，其被配置成将离子朝所述衬底支撑件输送；喷射头，其用于当所述衬底被定位在所述衬底支撑件上时提供反应物至所述衬底的表面，所述喷射头包括：朝向衬底的区，该朝向衬底的区包括(i)反应物输送管道的反应物出口区，和(ii)耦合到真空管道的抽吸区；以及移动机构，其用于使所述喷射头或所述衬底支撑件彼此相对地移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊凡·L·贝瑞三世，索斯藤·利尔，肯尼思·里斯·雷诺兹，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US