中空阳极等离子体反应器与方法技术

等离子体处理设备包括等离子体室、第一电极、第二电极与等离子体容器设备。等离子体容器设备具有多个槽并且电连接到第一电极。容器设备用于将等离子体限制在中间电极空间内，并且有利于最大程度的处理气体流动。当在中间电极空间内通过将电场应用于处理气体而产生等离子体时，容器设备将等离子体电子地限制在中间电极空间而没有显著的限制来自中间电极空间的气体的流动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路的制造，并且具体涉及清除来自表面的材料的设备与方法。
技术介绍
干刻(dry etch)处理可用于半导体晶片处理以清除来自晶片表面的材料，或通过暴露到等离子体，清除来自晶片上积淀的膜的材料。等离子体是电中性，部分离子化状态的材料。蚀刻反应器不但生产等离子体，而且对出现在晶片或膜上的化学或物理反应提供一定程度的控制。通过蚀刻处理，材料从蚀刻区域中晶片或膜的表面被清除以形成部分限定电路元件的轮廊或维数。在已知的等离子体反应器中，等离子体以接近晶片的空间产生，并且等离子体扩展以充满大部分或全部的反应室空间。等离子体与等离子接触的全部表面相互作用。在接近晶片空间的外面，等离子壁相互作用能够产生不需要的结果，比如壁材料的喷镀，或更通常地在壁上或靠近壁的积淀。当壁的积淀的厚度随着持续处理而增加时，壁的积淀能够剥落而引起粒子污染物。另外，因为壁的积淀与壁本身相比较具有不同的电子与化学性质，所以该积淀能够改变等离子体如何与壁进行相互作用，并且经过一段时间能够导致等离子体性质的变化。因此，壁的积淀必须周期性的清除。就地进行等离子体清除是优选的，但由于一些等离子壁相互作用的低能量，通常是困难的或很慢。这样，通常需要反应器的手工清除，其增加了操作成本并减少了系统处理量。图1示出了现有技术的等离子反应器的剖视侧面图。该设备使用形成了反应器或室100的室壳体110。第一电极112放置在壳体110的顶部内。如图所示，第一电极112与壳体110电连接到地134。第二电极114放置在壳体110的下部内，相对并平行于上部电极112。第二电极114通过绝缘环116与壳体110电气隔离。被蚀刻的基底或晶片118放置在第二电极114的内表面上，其通常配置有夹紧设备和/或冷却设备。晶片118被由诸如石英之类的绝缘材料制造的薄板120围绕。蚀刻剂气体通过蚀刻剂气体供给122与供给线124提供到反应器100。供给线124通过第一电极112经过开口连接到反应器100以将蚀刻剂气体传递到反应器100的内部。减少的压力通过真空泵128保持在反应器100内，该真空泵128通过真空管126连接到反应器100。无线电频率(RF)功率通过RF电源130与阻抗配合网络132提供到第二电极114。反应器100内蚀刻剂气体的适当减少的压力以及将适当的RF功率应用到第二电极114，等离子体在第一电极112与第二电极114之间的中间电极空间146内形成，并且扩展到第一与第二电极112与114外面的空间142。在空间142内的等离子气体能够与室壳体110的暴露的内部壁144相互作用。其它设备已试图限制靠近晶片118的等离子体。一些已知设备采用两个或多个环形圈150，其直接靠近类似于图2所示的两个平行圆盘电极之间的中间电极空间146。多个环形圈150加入到图1的反应器100，所述环形圈150充满上面的电极112与下面的电极114之间靠近它们的外围的空间。环形圈150由诸如石英之类的非导电材料制造，并且环形圈150在它们之间具有小开口152。开口152允许气体从中间电极空间146流动到外部空间148，并且然后流动到真空泵128。该开口152足够的窄，并且环形圈150的宽度足够宽，使得通过小开口152，存在气流传导的显著损失。此气流传导损失引起中间电极空间146与外部空间148之间的压力差。由于窄的开口152与存在于外部空间148中的很低的压力，因此在中间电极空间146内引起的等离子体限制在中间电极空间146内。对等离子体限制的上述方法会遭受限定的处理窗口。在较低的等离子体操作压力下，通常小于60毫托(millitorr)，环形圈150的功效通常不能建立有益的压降。此外，在其中限制等离子体的例子中，由环形圈150引起的低气流传导限定可被采用的气流比率。如果等离子体能够被限制到接近晶片的空间，则得到一些优点，包括增强的处理稳定性和重复性、以及减少的系统维护。因此，需要一种设备与一种方法，其将等离子体限制在接近晶片的空间，并且没有显著地限制该设备与方法的气流比率和/或压力。附图说明在图中，相同的参考数字指示整个图的对应的部件。图1是现有技术的反应器的剖视侧面图。图2是第二现有技术的反应器的剖视侧面图。图3是当前优选实施例的剖视侧面图。图4是沿着图3的线2-2的剖视俯视图。图5是图3的流程框图。图6是可选的当前优选实施例的剖视侧面图。图7是第二可选的当前优选实施例的剖视侧面图。图8是第三可选的当前优选实施例的剖视侧面图。图9是沿着图8的线A-A的剖视俯视图。图10是沿着图8的可选的当前优选实施例的线A-A的剖视俯视图。具体实施例方式描述如下的本专利技术的设备与方法的当前优选实施例将等离子体限制在接近晶片的空间，并且最少化与等离子体相互作用的表面区域。当前优选实施例还提供了在中间电极空间外面对气体流动的高传导。当前优选的设备与方法利用限制方法，该方法实质上将电场限制在室的等离子体区域。当前优选的设备与方法可以是许多等离子体处理系统的整体部分或集成在许多等离子体处理系统内。当前优选的设备与方法实质上最小化等离子壁的相互作用、减少系统维护、改善处理的稳定性以及减少系统到系统的改变。参照图3与图4，该设备优选地采用形成了反应器或室200的室壳体202。第一电极210放置在室壳体202的顶部内。在一个当前优选实施例中，第一电极210能够具有圆盘形并由硅(Si)或碳化硅(SiC)制造，优选地具有小于1欧姆/厘米(ohm/cm)的电阻率。第一电极210与室壳体202电连接到地254。第二电极220放置在室壳体202的下部内，相对并实质上平行于第一电极210。第二电极220优选地具有圆盘形。在可选地优选实施例中，第一电极210与第二电极220能够采取许多其它形状，并由许多其它材料制造。第一电极210与第二电极220之间的分离能够优选地手工或自动调节。第二电极220通过绝缘环230优选地与室壳体202电隔离，该绝缘环230由诸如石英(SiO2)或三氧化二铝(Al2O3)之类的非导电固体材料制造。被蚀刻的基底或晶片232在第二电极220的内部面或表面上支持，该第二电极220优选地配置有将晶片232夹到内部表面的装置以及用于控制晶片232的温度的装置。用于夹住与控制温度的此装置能够包括，但不限于，静电夹与液冷的第二电极220，共同地与放置在晶片232与第二电极220之间的氦(He)气一起使用，以提高晶片232与第二电极220之间的热电导系数。由诸如石英(SiO2)之类的绝缘材料制造的聚焦环234优选地包围晶片232。在可选地优选实施例中，聚焦环234可包括两个实质上同心与接近的环、由硅(Si)或碳化硅(SiC)制造的内部环以及由石英(SiO2)制造的外部环。在其它可选地优选实施例中，聚焦环234能够具有许多其它形状并能够由许多其它材料制造。蚀刻剂气体通过蚀刻剂气体供给240与供给线242提供到反应器200。供给线242通过第一电极210经过一个或多个开口优选地连接到室200，以致蚀刻剂气体均匀地分散在中间电极空间260内。气体从室200排出，并且真空压力被真空泵246维持。真空泵246通过真空管244优选地连接到反应器。无线电频率(RF)功率通过阻抗配合网络252，由连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理设备，包括：　　　　电气接地；　　　　连接到电气接地的真空室；　　　　放置在真空室内的第一电极，其具有面对连接到电气接地的真空室内部的基本平面表面；　　　　放置在真空室内的第二电极，其具有接近并平行于第一电极的基本平面表面；　　　　连接到第二电极的电源；以及　　　　容器设备，放置在真空室内的第一与第二电极周边的外围，该容器设备密封第一与第二电极之间的空间，并且该容器设备包括一屏蔽，该屏蔽具有多个开口，用于促进气体流动并电连接到电气接地。

【技术特征摘要】
FR 2001-5-16 09/859,0911.一种等离子体处理设备，包括电气接地；连接到电气接地的真空室；放置在真空室内的第一电极，其具有面对连接到电气接地的真空室内部的基本平面表面；放置在真空室内的第二电极，其具有接近并平行于第一电极的基本平面表面；连接到第二电极的电源；以及容器设备，放置在真空室内的第一与第二电极周边的外围，该容器设备密封第一与第二电极之间的空间，并且该容器设备包括一屏蔽，该屏蔽具有多个开口，用于促进气体流动并电连接到电气接地。2.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备包括第一电极的一体化部分。3.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备包括第一电极的集成部分。4.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备相邻于第二电极放置。5.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备中的开口包括实质上垂直的槽。6.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备中的多个开口包括实质上水平的槽。7.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中容器设备相对于第二电极可调节的放置，以致容器设备能够更加靠近与进一步远离第二电极的平面表面移动。8.一种蚀刻设备，包括电气接地；连接到电气接地的等离子体室；连接到等离子体室的真空泵；连接到等离子体室的处理气体源；第一电极，具有面对等离子体室的内部的基本平面表面，并且连接到电气接地；第二电极，具有面对并平行于第一电极的基本平面表面；连接到第二电极的电源；放置在第一与第二电极之间的中间电极区域；以及容器设备，在等离子体室内密封并电连接到第一电极，该容器设备具有多个槽，用于促进气体在中间电极区域与流动路径之间流动，该流动路径在真空泵的输入处终止，并且该容器设备具有实质上将电场限定在中间电极区域的传导部分。9.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备的槽包括在第一与第二电极的基本平面表面之间延伸的实质上垂直的槽。10.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备的槽包括实质上水平的槽。11.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备用于将等离子体限制在容器设备内。12.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备机械地连接到第一电极。13.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备包括第一电极的一体化部分。14.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备用于将等离子体限制在中间电极区域，并最小限度的限制中间电极区域与保持室空间之间气体的流动。15.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中流动路径还被内部室的壁与排气口限制。16.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备围绕第一电极的外围部分放置。17.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中容器设备围绕第一与第二电极的外围部分放置。18.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中槽具有均匀的横截面。19.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中槽具有非均匀的横截面。20.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中电源为无线电频率电源。21.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中电源为具有不同无...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫W本辛，巴巴克卡德霍达扬，
申请(专利权)人：科林研发公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]