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等离子体蚀刻系统技术方案

技术编号:3219685 阅读:184 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种处理半导体晶片的等离子体反应器,包括: 一个等离子体反应容器, 一个用来固定被处理的晶片的夹盘;和一个通过环形连续间隙将气体导入所述的容器的装置。(*该技术在2016年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进了的等离子体反应器,尤其涉及一种能提高蚀刻的均匀性和产量的反应器。等离子体蚀刻已成为制造集成电路里的半导体器件的重要的工艺过程。任何制造半导体器件的等离子体工艺过程的关键要求是所造出的器件在整个晶片上的电特性必须均匀和一致。换句话说,等离子体蚀刻过程必须能使器件在厚度、大小和横截面这些结构方面具有高的均匀性。但是,当晶片的直径增加,器件的尺寸减小时,要获得这样的均匀性的困难也就随之增加了。等离子体蚀刻反应器必须在提高均匀性和产量的同时,还要降低生产成本。整个晶片的器件结构的均匀性取决这样一些因素,如,气体导入容器的方式和整个晶片的温度梯度。为了使整个晶片均匀蚀刻,腐蚀气体必须以均匀方式导入等离子体反应器中。传统的作法是用许多小的导入孔将腐蚀气体导入反应容器。这种做法,不仅导入小孔的机加工很困难,而且在晶片上还是产生了均匀性问题。由于导入孔是在固定位置将气体导入到反应容器中去的,在小孔附近的气体密度最高,因此,气体不是匀衡地导入的,整个晶片蚀刻的均匀性随着导孔的数量和尺寸发生明显的变化。除了气体输送系统,晶片上的温度梯度也会影响蚀刻的均匀性。一些像金属蚀刻的等离子体工艺过程要求在等离子体过程中加热晶片。为了保持整个晶片上温度的均匀性,等离子体蚀刻系统必须要降低热耗量或降低晶片处的热传导。一般来讲,在等离子体处理中,仅仅蚀刻反应器中的晶片夹盘的上表面处于真空,而夹盘的下表面是在大气压力下。晶片夹盘下表面在大气压下引起了在夹盘下部对流所产生的热损耗。在处理过程中,不仅由于对流的热损耗降低了整个晶片的均匀性,而且由于在蚀刻之前加热器需用较长的时间加热晶片也使产量降低了。因此,为了提高蚀刻的均匀性和生产量,必须开发一种装置来降低晶片夹盘下表面的热损耗。从广义上来讲,本专利技术提供了一种能增加蚀刻均匀性并提高产量的装置。本专利技术公开了一种将腐蚀气体引入等离子体蚀刻系统的新的改进型的装置。这种装置不再是通过一组导入小孔将气体导入容器,而是通过一个连续的环形间隙将气体导入。这种间隙可使流进容器的气体变成一种均匀并连续的薄气层,这可消除任何对蚀刻均匀性不利的固定位置的压差。这种连续的环形间隙提供一种放射状的平缓的气流梯度,这使得在晶片周围的气体浓度均衡分布,从而可得到很高的均匀性。本专利技术还公开了一种高温绝热夹盘,这种夹盘可进一步提高蚀刻均匀性和晶片的产量。本专利技术中用的晶片夹盘的后表面有真空绝缘,这种绝缘使温度有很好的一致性。因此,整个晶片具有很好的蚀刻均匀性。这种等离子体蚀刻装置在晶片夹盘后部提供真空绝热,而不是处于大气压下,这就使得整个晶片有好的温度和蚀刻的均匀性。众所周知,真空的高温绝热性特别好,因为,真空不利于热传导。用夹盘下面引入软真空(soft vacuum)的方法,可减少从夹盘下表面因对流造成的热耗散,相反热肯定沿着罩在夹盘下面的真空罩的薄壁传导。热传输的减少也就减少了在处理中需要保持夹盘温度的热能量,因此,也就节约能耗和减少将夹盘的温差保持在允许范围的时间。降低热传输也减少了在蚀刻之前加热晶片的时间,于是,晶片的产量可提高。附图说明图1是说明了按本专利技术的整体装置的一个实施例的横截面图。图2是说明了按本专利技术的气体输送装置的一个实施例的横截面图。图3是说明了按本专利技术的晶片夹盘组件的一个实施例的横截面图。用图1的横截面图来说明按本专利技术的整体装置的一个实施例。该装置包括一个反应容器1,这个容器是用顶部石英窗4、圆柱型容器侧壁40、和晶片夹盘的形成和底盘组件42。在顶部石英窗4的底下并沿其周长是气体输送系统41。气体导入口14提供进入容器的反应物。在反应物进入气体导入口14后,通过U形气体通道进入环形气体内腔2a。该内腔是图2所示的气体输送装置的一部分。在图2中,气体从环形气体内腔2a通过许多缝槽2b进入环形气体增压器9b。气体内腔2a和气体增加器9b主要是用来保持合适的压差。气体通过在顶部石英窗4和气体法兰9之间的连续环形空隙9a,从环形气体增压器9b流到容器1中去。结果,气体通过在气体法兰9和顶部石英窗4之间的连续开口被引入容器,因此,产生了一种连续的气“壁”。图3说明了晶片夹盘组件42的详细情况。晶片夹盘和底盘组件42包括晶片夹盘6,加热件7和底盘8。加热件7是插在晶片夹盘6和底盘8之间的。容器48通过气体设备19用真空发生器21抽成真空。因此,容器48处在真空下,任何热传输都几乎是沿着晶片夹盘6的侧壁46通过热传导进行的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理半导体晶片的等离子体反应器,包括: 一个等离子体反应容器, 一个用来固定被处理的晶片的夹盘;和一个通过环形连续间隙将气体导 入所述的容器的装置。

【技术特征摘要】
1995.05.25 US 08/450,3691.一种处理半导体晶片的等离子体反应器,包括一个等离子体反应容器,一个用来固定被处理的晶片的夹盘;和一个通过环形连续间隙将气体导入所述的容器的装置。2.如权利要求1所述的等离子体反应器,其中,所述间隙是可调的。3.如权利要求1所述的等离子体反应器,其中,所述用来导入气体的装置由多个气体增压器组成,通过该增压器可保持适当的压差。4.一种处理半导体晶片的等离子体反应器,包括一个等离子体反应容器;一个用来固定被处理的晶片的夹盘;和一个通过环形连续间隙将气体导入所述容器的气体输送系统。5.如权利要求4所述的等离子体反应器,其中,所述的间隙是可调的。6.如权利要求4所述的装置,其中,所述的气体传导系统由多个气体增压器组成,通过该增压器可保持适当的压差。7.一种等离子反应器,包括一个等离子体反应容器;一个用来固定被处理的晶片的夹盘;用来加热所述夹盘的装置;和用来在所述夹盘周围产生真空的设备。8.一种等离子体反应器包括一个等离子体反应容器;一个用来固定被处理的晶片的夹盘;用来加热所述夹盘的装置;和一个用来包容夹盘周围的真空的外壳。9.一种用来处理半导体晶片的等离子体反应器,包括一个反应容器和一个用来将气体导入所述容器的环形空隙。10.如权利要求9所述的反应器,其中所述的反应容器有一个环形周边壁;所述的环形空隙紧贴在所述的环形周边壁上。11.如权利要求9所述的反应器,包括一种用来固定被处理的晶片的装置和固定在所述的装置上方的所述的环形间隙。12.如权利要求9所述的反应器,其中所述环形间隙结构是为了产生连续气层进入所述的容器。13.如权利要求9所述的反应器,包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:弗拉蒂米尔·E·莱博维克马丁·L·朱克
申请(专利权)人:泰格尔公司
类型:发明
国别省市:

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