可调谐的多区气体喷射系统技术方案

一种可调谐的多区喷射系统，用于一个等离子处理系统以便用等离子处理各个基片（１３），比如各个半导体晶片。系统包括一个等离子处理室（１０），一个基片支承（１６）用于支承一个基片在处理室内，一个介电元件（２０）具有一个内表面对着基片支承，介电元件形成处理室的一个壁，一个气体喷射器（２２）固定至一部分或可移动地安装在介电窗口的一个开口内。气体喷射器包括多个气体出口，以可调节的流动率供给处理气体至处理室的多个区域，以及一个ＲＦ能源（１９），比如一个平面或非平面的螺旋线圈（１８），它通过介电元件与ＲＦ能源感应地耦合以及进入处理室以激励处理气体进入一个等离子状态。喷射器能够具有一个轴线上出口，以第一流动率供给处理气体至一个中心区，以及轴线外出口以一个第二流动率供给相同的处理气体至围绕中心区的一个环形区。这种排列允许改变气体的传送以满足特定的处理制度的需要，它借助允许独立地调节至处理室的多个区的气体流动。此外，与可消耗的莲蓬头排列比较，一个可移动安装的喷射器能够更容易地和更经济地更换。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种系统和一种方法，用于在一个等离子处理系统中传 送各种反应剂至一个基片，以便处理半导体基片，比如半导体晶片。更 具体地说，本专利技术涉及一种系统和一种方法，用于由一个局部区喷射气 体越过基片的中心，以增加处理的均匀性和效率。
技术介绍
真空处理室通常借助供给处理气体至真空室和施加一个射频(RF) 场至气体而在基片上浸蚀或化学气相沉积(CVD)材料。喷射处理气体 进入室的方法可能对于基片表面上的化学反应形式的分布具有重要的作 用，以及因此对于整个过程具有重要的作用。莲蓬头气体喷射和扩散运 输系统是普遍使用的以保证处理气体在整个基片上均匀的分布。在感应 耦合等离子浸蚀室的情况下，例如，浸蚀特点的评价在很大程度上取决 于在整个基片上这些反应形式的与空间有关的密度以及在基片上的高能 离子入射的分布。美国专利U.S.Patent No.4,691，662 to Roppel et al.公开一种双等离子微波装置，用于浸蚀和沉积，其中处理气体是借助安装在处理室侧壁上 的延伸越过基片的一部分的管道供给的。美国专利U.S.Patent No.5，522 934 to Suzuki et al.公开一种气体喷射器装置，包括多个气体供给喷嘴， 设置在基本上垂直于基片方向的多个平台上，其中惰性气体(而不是处 理气体)通过室顶板的中心注入。上平台上的喷嘴比下平台上的喷嘴延 伸更接近基片的中心。喷射孔位于气体供给喷嘴的末端。这些系统可以有效地传送处理气体至基片上的区域。然而，由于管道在基片和初次离 子产生区之间延伸越过基片，当离子扩散由产生区至基片时，管道可能 投射离子不均匀性的阴影到基片表面上。这样能够导致浸蚀和沉积均匀 性的不希望的损失。使用气体供给管道的其它方法，供给管道不延伸越过基片表面。如"Electron Cyclotron Resonance Microwave Discharges for Etching and thin-fihn Deposition, J. Vacuum Science and Technology A，VoL7，pp.883-893(1989)by J.Asmassen"示出管道仅延伸至基片的边缘。 "Low-temperature Deposition of Silicon Dioxide Films from Electron Cyclotron Resonant Microwave Plasmas,J.AppliedPhysics,Vol.65，pp.2457-2463(1989)by T.V.Herak et al.描述一个等离子 CVD工具，包括多个气体喷射管道，它们供给单独的处理气体。多个管 道安装在下室壁内，并带有气体传送孔位于基片支承的周边外面以及在 管道的末端。这些管道排列可能引起处理漂移问题，作为管道末端加热 的一个结果。"New Approch to Low Temperature Depositon of High quality Thin Films by Electron Cyclotron Resonance Microwave Plasmas，J.Vac.Sci.Tech，B，Vol.l0，pp.2170-2178(1992)by T.T.Chau et al."描述一个等离子CVD工具，包括一个气体入口管道安装在下室壁内正位 于基片支承周边的上面和外面。管道是弯曲的，从而使喷射轴是基本上 平行于基片。 一个补充的水平管道设置用于第二种处理气体。气体喷射 孔位于管道的末端。带有孔的喷射器位于喷射器管道的末端可能在处理 较小批的基片之后，比如少于100个，倾向于堵塞。喷射器孔的堵塞是 损伤性的，因为它能够导致反应剂不均匀的分布，不均匀的薄膜沉积或 基片浸蚀，总的沉积或浸蚀速率偏移，以及由于工具停机要求维修而产 生的不经济性。曾经建议各种系统以改进处理的均匀性，它借助在音速或超音速喷 射处理气体，例如，使用一个单独的喷嘴对准基片的中心，如共有的美 国专利所乂>开，见U.S.Patent No.6，230，651 to Ni et al，其它的方案使用一个莲蓬头装置，带有小孔分布，设计为产生超音速喷射。第二项设计能 够改进整个基片上反应的中性密度，但是需要存在导电气体分布和挡板 系统，它可以使感应耦合降级和能够成为过程的一个污染源。美国专利U.S.Patent No.4,270，999 to Hassan et al.公开喷射处理气体 用在音速等离子浸蚀和沉积用途的优点。Hassan等人指出，在喷嘴内获 得音速促进由喷嘴的真空终点的一个爆炸排放，它引起在围绕基片的反 应区内气体分子的高度的涡旋和均匀地弥散。美国专利U.S Patent No.5，614，055 to Fairbairn et al.公开长形的超音 速喷嘴，它以超音速喷射反应气体至覆盖基片的区域。喷嘴由室壁延伸 至基片，并且每个喷嘴前端具有一个气体分布孔在末端。美国专利 U.S.Patent No.4，943，345 to Asmussen et al.公开一个等离子CVD装置，包 括超音速喷嘴，用于传送激励气体至基片。美国专利U.S.Patent No.5，164，040toEresetal.公开脉沖的超音速喷嘴，用于CVD。虽然这些 系统有意地用于改进处理的均匀性，它们遭受上面所述的缺点，这就是 在喷射器的末端处孔的堵塞，它能对基片上的薄膜的均匀性产生有害影 响。某些系统已建议用于改进处理的均匀性，它借助使用多个的喷射区。 共有的美国专利U.S.Patent No.6，013，155 to Mc Millin et al.公开一种RF 等离子处理系统，其中气体是通过喷射器管由孔供给的，孔位于远离管 子末端处的高电场线路集中。这种排列减少了孔的堵塞，因为孔的位置 远离产生处理副产品堆积的区域。美国专利U.S.Patent No.4，996，077 to Moslehi et al7〉开一个电子回4t 加速器谐振(ECR)装置，包括气体喷射器，排列为围绕基片周边以提 供均匀的非等离子气体的分布。非等离子气体的喷射是为了减少颗粒污 染，以及喷射器取向为传送非等离子气体到被处理的基片表面上。美国专利U.S.Patent No.5，252，133 to Miyazaki et al"&开一个多晶片 非等离子CVD装置，包括一个垂直气体供给管，它沿纵轴有多个气体喷 射孔。喷射孔沿支承多个基片的晶片舟的纵向侧面延伸，以便引导气体 进入处理室。类似地，美国专利U.S.Patent No.4，992，301 to Shishiguchietal公开多个垂直气体供给管，并沿管子的长度有多个气体喷射孔。美国专利U.S.Patent No.6，042，687 to Singh et al描述带有两个独立 的气体供给管系统。主要供给管喷射气体至基片和第二供给管喷射气体 至基片周边。两个气体供给代表单独的组件，以及由单独的气体管线供 给，它能够携带不同的气体混合物。具有独立的气体源和独立的气体流 动控制的其它系统z>开于美国专利U.S.Patent Nos.5，885本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子处理系统，包括：　一个等离子处理室；　一个真空泵，连接至处理室；　一个基片支承，在其上面一个基片在处理室内处理；　一个介电元件，其内表面对着基片支承，其中介电元件形成处理室的一个壁；　一个气体喷射器， 延伸通过介电元件，这样使气体喷射器的末端暴露在处理室内，气体喷射器包括多个气体出口，设置在处理室内介电元件内表面下方，所述气体出口以各种流动率供给处理气体，该流动率在进入处理室的至少某些出口之间独立地改变；以及　一个ＲＦ能源，通过介电 元件将ＲＦ能量感应地耦合并进入处理室，以激励处理气体进入一个等离子状态以处理基片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维J库珀伯格，瓦希德瓦海迪，道格拉斯拉托，哈米特辛格，尼尔本杰明，
申请(专利权)人：兰姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]