磁控管气体放电处理装置和方法制造方法及图纸

一个为磁控管气体放电的共用电流回路的，并联电场的装置和工艺。该装置包括一个含有气体组分的易于抽气的室。一个与电流回路相联的多部位阴极产生并联的独立的电场。阴极包括一用于产生第一电场的第一阴极部分，该第一电场形成包括离子的气体放电。第二阴极部分产生第二的独立的电场。第二独立电场从气体放电中取出离子，也可控制取出离子的能量，使其与要处理的物件碰撞。每个阴极部分是相互电绝缘并可接通到分离的电源上。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用作处理半导体片子和制造集成电路所用的气体充电或等离子处理的设备和工艺。特别是，本专利技术涉及与电子电流回路，独立电场相连接的多部位(multi-part)阴极，获得在低离子能量情况下高的刻蚀率。气体放电等离子体处理成为广泛地应用于处理集成电路，并具有某种特征，使其优于传统的刻蚀技术。刻蚀是一种技术，由此技术在所形成的抗蚀剂掩膜中，一些开口是转移到集成电路衬底的固定层里。特别是对于精密的应用，早先的化学湿刻蚀的技术已广泛地变得为气体充电等离子刻蚀所替代。这种被替代的原因在于化学湿刻蚀是一种非定向(无向性)过程，刻蚀不只是垂直地进入衬底，而且在集成电路衬底的固定层里在光敏抗蚀剂掩膜下面侧面地产生不希望有的切口效应。例如，假设在光敏抗蚀开口下的衬底被刻蚀到1微米的深度，该切口在转移剖面的每一个侧面附加了1微米，对1微米宽的开口的三倍的系数，该增大量是太大，并对于当前的微米和亚微米技术是不可接收的。与之对照，在气体放电中使用离子等离子刻蚀是把抗蚀图形定向(各向异性)地转移进入衬底。结果，切口效应为零，而且无不希望有的刻蚀图形的增大量。因为有此优点，气体放电等离子体刻蚀工艺成为平常事，特别是在尺寸，断面考虑，和形状要求严格的地方。在简单的等离子刻蚀工艺中，低压气体流可允许进入到真空容器室内，并经受到射频激发。射频激发是由装在真空容器室内的并使其与产生电场的射频电源相接通电极给出。电子与气体分子碰撞产生等离子体，它含有离子，大量的活性的中性的(原子团的)物质，和更多的经受放电的电子。当由该电极所产生的等离子体暴露时，半导体片子被垂直地撞击到其表面的离子所轰击。在如此传统的反应器中的高的刻蚀速率总是以必要的高功率的激发为条件的，它可是射频功率，产生的典型离子能量为400电子伏(ev)。从微观看来，离子以几百电子伏的能量碰撞刻蚀表面，通过级联碰撞，其能量扩展到很大以至于对刻蚀表面使用失效。过剩的能量由产生热量而耗散，该热量损坏了保护层并对衬底产生了损伤。如果要求有更高的刻蚀率问题会更加恶化。因为增加电极的功率不仅增加刻蚀速率而且也增加了入射离子的能量。这样，常常是几百电子伏的离子能量之间大部分是缺乏均衡。而被处理的所要求的化学激活能量典型上是少于0.2ev。在高功率和低压下，磁控管可用来把离子能量降低到100-200ev的范围。采用该原理的装置是披露在美国专利号为4，581，118，4，525，262，和4，422，896。并揭示出联场磁控管可进一步降低离子能量从3ev到70ev的范围。因此，本专利技术的目的是为磁控管气体放电处理提供方法和装置，利用并联和独立电场。本专利技术的进一步目的是为磁控管气体放电处理提供一种方法和装置，利用多部位阴极，围绕阴极产生并联独立的电场。本专利技术的进一步的目的是为磁控管气体放电处理提供一种方法和装置，对于高的刻蚀率当降低离子能量时增加离子流密度以减小损坏和热的产生。本专利技术的进一步目的是为磁控管气体放电处理提供一种方法和装置，当独立地控制离子能量时，它能增加离子通量的密度。本专利技术的进一步目的是为磁控管气体放电处理提供一种方法和装置，当降低离子能量时，在低压下它能获得高的刻蚀速率。由本专利技术所实现了的这些和进一步的目的，将从详细的描述中成为很清楚的事实。本专利技术是为磁控管气体放电处理的一种方法和装置，其中至少形成一种电流回路。一多部位阴极是与为产生并联，独立电场的电流回路相连接的。阴极包括产生第一电场的第一部分(Portion)，形成包括离子的气体放电，和为产生一第二个，独立电场的第二阴极部分。由第二阴极产生的电场从气体放电中取出离子，并也可控制其能量，他们以该能量撞击要被处理的物件。第一和第二阴极连接到第一和第二电源。图1是本专利技术的磁控管气体放电处理装置的前透视图，它包含有设置在真空室里的多部位阴极。图2是显示在图1中多部位阴极的前透视图。图3是显示在图1中多部位阴极的部件分解图。图4实际上是沿图2中4-4线所切取的多部位阴极的横断面剖视图。图5为多部位阴极提供电源的电路草图。图6是多部位阴极的另一种方案实施例，图7是图6中另一种方案实施例的工作草图。图1是本专利技术装有多部位阴极的气体放电或等离子体处理装置的前透视图。一个常规的气体密封容器室1显示在虑假线内。它包括一个连接到低压组分的气源的入口孔2。未示出的出口孔连接到真空泵以抽取来自室内的气体。一个或更多的诊断口或进出门3也包含在其中。一多部位阴极装配体5被设置在室里。虽然可以采用其他实施例，但在图示所说明的实施例中阴极装配体在机械上是刚性的，是支撑在室内的一对有间距的侧面框架6上，但是与之电绝缘，以使气体可围绕其移动。一半导体片子7或其他要被处理的物体被支撑或安置在阴极装配体的顶端。参看图2-4，阴极装配体5分别分割成第一(下面)和第二(上面)阴极部分11，10，他们互相是电缘绝的。两个阴极部分一般是平面的和平行的，而且是由诸如铝这类导电材料做的。他们可以镀一层绝缘材料，例如氧化铝，Al2O3，每一个部分的相对端部分可以是园弧的，所以装好后，对电子流体运动他们给出空气动力的光滑表面，如图中箭头12所示。一支撑块13连接到每一阴极的侧面。典型地它是由聚四氟乙烯(Teflon)材料做成并提供机械支撑和电绝缘。为了更多的片子和电极的冷却，每一阴极部分的内表面10A，11A可以包含一个在其上形成的园环状的或蛇形的冷却沟道14，15，它们实际覆盖住全部的阴极的内表面。为了连接到未示出的冷却系统，冷却沟道通过支撑块13连接到各自的入口和出口管子16、17。第一和第二阴极部分被隔开，因此每一部分可形成一个与另一个相互独立的电场。当由介电体隔离后，被夹在阴极之间的材料，例如说，可以是介电体或导电体和介电材料的层状结合体，诸如若干片聚四氟乙烯材料20，铝21和聚四氟乙烯材料22。阴极部分和介电材料的这种装配体是以传统的方式固定在一起，它是利用电绝缘的固定器使其通过一对准孔24延伸的。在第一和第二阴极部分之间的间距必要时或希望时可以变化，以使两个阴极部分的电去耦合最为适宜。同样，阴极部分的形状和尺寸可像下面所描述的那样也是可以变化的，作为另一种选择，阴极部分可通过未被填充的空间所隔离而该空间是由在室内的气体所占有的。然而，阴极部分可通过相等的距离或少于等离子体的两个暗空间所隔开的。第一个阴极部分连接到第一个电源27和第二个阴极部分可连接到第二个电源26。另一方面，可以使用单一的电源，如图5所示，所提供的每一阴极部分可以独立地工作或控制。在图5中，单一电源30连接则与之并联的可变电容器31，以及串联电感32和第2个可变电容器33，它端连接在电路点34。第一个或下部阴极部分11连接到电路点34，而第二个或上部阴极部分10通过串联电感37和可变电容器34连接到电路点34。当必要或有要求时，电源可提供射频电源，低频电源，直流电源或脉冲直流电源。为帮助在上部和下部阴极部分之间维持适当的电性关系，可以采用一平衡或其他形式的电路网络。产生磁场的装置既可放在容器室的外，也可放置在其内以使成形和容纳等离子回路。例如，电磁或永磁的磁极S，N设置在两部分阴极的相反的两侧，并一般形成平行于阴极外部表面的磁场。以及同样，平行于由阴极支撑的片子7或其他要被处理的物体的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一磁控管气体放电装置包括：用于在其中包含有气体组分的易于抽气的室；用于在易于抽气的室中产生磁场的装置；多部位阴极装置，用于在上述室中形成至少一个无穷的电子电流回路，上述多部位阴极装置是设置于室内，并包括：第一极极部分装置，是 用于形成包括离子的等离子气体放电，并产生第一电场，它与磁场相互作用以产生无穷的电子电流回路，第一阴极部分装置是与第一电源接通的，和第二阴极部分装置，与同样的电子电流回路相联，用于产生第二独立电场，与气体放电相互作用并从气体放电取出离子而 与被进行处理的物件相碰撞，第二阴极部分装置与第二电源相接通。

【技术特征摘要】
US 1986-10-6 916,0071.一磁控管气体放电装置包括用于在其中包含有气体组分的易于抽气的室；用于在易于抽气的室中产生磁场的装置；多部位阴极装置，用于在上述室中形成至少一个无穷的电子电流回路，上述多部位阴极装置是设置于室内，并包括第一极极部分装置，是用于形成包括离子的等离子气体放电，并产生第一电场，它与磁场相互作用以产生无穷的电子电流回路，第一阴极部分装置是与第一电源接通的，和第二阴极部分装置，与同样的电子电流回路相联，用于产生第二独立电场，与气体放电相互作用并从气体放电取出离子而与被进行处理的物件相碰撞，第二阴极部分装置与第二电源相接通。2.根据权利要求1的装置，其中多部位阴极装置包括用于产生至少一个电场的装置，该电场一般垂直于所产生的磁场。3.根据权利要求1的装置，其中用于产生磁场的装置包括用于在多部位阴极周围形成回路的产生磁场的装置。4.根据权利要求1的装置，其中第一和第二阴极部分装置包括通常是平面的，导电的平板，该平板...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬迈克尔罗比奥，于赫希霍，
申请(专利权)人：北卡罗来纳州微电子中心MCNC，
类型：发明
国别省市：US[美国]