用于中性粒子/离子流通量控制的双等离子体容积处理装置制造方法及图纸

一种半导体晶片处理装置包括暴露于第一等离子体产生容积的第一电极、暴露于第二等离子体产生容积的第二电极以及布置在所述第一和第二等离子体产生容积之间的气体分配单元。所述第一电极被限定为将射频（RF）功率传送到第一等离子体产生容积并且将第一等离子体处理气体分配到第一等离子体产生容积。第二电极被限定为将RF功率传送到第二等离子体容积，并且保持暴露于第二等离子体产生容积的衬底。气体分配单元包括被限定为将第一等离子体产生容积与第二等离子体产生容积流体连接的通孔布置。气体分配单元还包括被限定为将第二等离子体处理气体分配到第二等离子体产生容积的气体供给端口布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于中性粒子/离子流通量控制的双等离子体容积处理装
技术介绍
目前用于半导体晶片制造的等离子体处理系统依赖于非常独立的控制参数来控制输送到晶片的自由基分离、自由基流通量、离子能量和离子流通量。例如，当前的等离子体处理系统试图通过控制在存在晶片时产生的单等离子体来实现必要的自由基分离、自由基流通量、离子能量和离子流通量。不幸的是，化学离解和自由基形成与离子生产和等离子体密度结合并且通常不能协同工作以实现期望的等离子体处理条件。例如，在当前的等离子体处理系统中难以在同一等离子体中同时获得较高的化学离解和较低的离子密度，因为较高的化学离解需要施加较高的功率，这进而致使产生较高的离子密度。而且，在目前的等离子体处理系统中，控制参数的高的相互依赖性限制了较小的技术节点应用处理窗口和/或制造能力。鉴于上述情况，对于提供自由基/中性粒子流通量相对于离子流通量的独立控制的等离子体处理系统存在需求。
技术实现思路
在一个实施例中，公开了半导体晶片处理装置。所述装置包括暴露于第一等离子体产生容积(volume)的第一电极。所述第一电极被限定为将射频(RF)功率传送到所述第一等离子体产生容积。所述第一电极被进一步限定为将第一等离子体处理气体分配到所述第一等离子体产生容积。所述装置还包括暴露于第二等离子体产生容积的第二电极。所述第二电极被限定为将RF功率传送到所述第二等离子体产生容积。所述第二电极被进一步限定为保持暴露于所述第二等离子体产生容积的衬底。所述装置进一步包括布置在所述第一等离子体产生容积和所述第二等离子体产生容积之间的气体分配单元。所述气体分配单元被限定为包括各自贯通所述气体分配单元以将所述第一等离子体产生容积与所述第二等离子体产生容积流体连接的通孔布置(arrangement)。所述气体分配单元被进一步限定为包括被限定为将第二等离子体处理`气体分配到所述第二等离子体产生容积的气体供给端口布置。在另一实施例中，公开了用于半导体晶片处理的系统。所述系统包括室，所述室被限定为具有内腔和排放口，所述排放口提供所述内腔与排放泵的流体连接。所述系统还包括布置在所述室的所述内腔内的双等离子体处理装置。所述双等离子体处理装置包括上方等离子体室，所述上方等离子体室包括上方等离子体产生容积。所述双等离子体处理装置还包括喷头电极，所述喷头电极被限定在所述上方等离子体产生容积的上方以将第一等离子体处理气体和RF功率供给到所述上方等离子体产生容积。所述双等离子体处理装置还包括下方等离子体室，所述下方等离子体室包括下方等离子体产生容积。所述双等离子体处理装置还包括布置在所述上方等离子体产生容积和所述下方等离子体产生容积之间的气体分配单元。所述气体分配单元被限定为将第二等离子体处理气体供给到所述下方等离子体产生容积。所述气体分配单元被进一步限定为提供所述上方等离子体产生容积和所述下方等离子体产生容积之间的受控流体连通。所述系统进一步包括卡盘，所述卡盘布置在所述室的所述内腔内所述下方等离子体产生容积的下方。所述卡盘被限定为保持暴露于所述下方等离子体产生容积的衬底。所述卡盘被进一步限定为将RF功率供给到所述下方等离子体产生容积。所述上方等离子体室和所述下方等离子体室中的每个被分别限定为将所述上方等离子体产生容积和所述下方等离子体产生容积排放到所述室的所述内腔中。在另一实施例中，公开了气体分配单元。所述气体分配单元包括板，所述板被形成为将上方等离子体产生容积与所述下方等离子体产生容积分离。所述板的上表面提供所述上方等离子体产生容积的下边界。所述板的下表面提供所述下方等离子体产生容积的上边界。所述板包括各自从所述板的上表面到所述板的下表面贯通所述板的通孔布置，从而将所述上方等离子体产生容积与所述下方等离子体产生容积流体连接。所述板还包括内部气体供给通道，所述内部气体供给通道与被限定在所述板的下表面上的气体供给端口布置流体连接以将等离子体处理气体分配到所述下方等离子体产生容积。本专利技术的其它方案和优点将通过下面以举例的方式阐述本专利技术的、结合附图进行的详述而变得更加明显。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的半导体晶片处理装置；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的喷头电极的仰视图3A示出了根据本专利技术的一个实施例的气体分配单元的仰视图3B示出了根据本专利技术的一个实施例的气体分配单元的俯视图3C示出了根据本专利技术的一个实施例的气体供给端口的截面；图3D示出了根据本专利技术的一个实施例的被限定为贯通气体分配单元的通孔的截面和角度； 图4A示出了根据本专利技术的一个实施例的布置在气体分配单元的上表面上的流控制板；图4B示出了根据本专利技术的一个实施例的被定位成使得限定在其中的孔式样允许流经限定在下伏的气体分配单元内的全部通孔的流控制板的俯视图4C示出了根据本专利技术的一个实施例的被定位成使得限定在其中的孔式样允许仅流经限定在下伏的气体分配单元内的有角通孔的流控制板的俯视图4D示出了根据本专利技术的一个实施例的由多个同心的可旋转流控制板限定的流控制板组件的俯视图；以及图5示出了根据本专利技术的一个实施例的具有上方等离子体和下方等离子体的图1的室。具体实施例方式在下面的说明中，为了提供对本专利技术的全面理解，阐述了多个具体的细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以不通过这些具体细节中的一些或全部来实施本专利技术。在其它情形下，为了避免不必要地使本专利技术变得不清楚，未详细描述公知的处理操作。本文公开了一种半导体晶片处理装置，其使中性物质上自由基产生与等离子体内的离子产生能解耦，使得在半导体晶片处理过程中能够相对于带电的离子物质独立地控制自由基/中性物质。该装置包括上方(即，下游)等离子体产生容积，在该上方等离子体产生容积中无需涉及相关的离子产生来产生自由基/中性物质。该装置还包括下方等离子体产生容积，在下方等离子体产生容积内产生暴露于衬底(即，晶片)的适当离子密度的分离的等离子体。上方等离子体产生容积内的自由基/中性物质以受控的方式流过气体分配单元而到达下方等离子体产生容积，从而提供用于晶片处理的自由基/中性物质成分。允许自由基/中性物质从上方等离子体产生容积行进通过将上方和下方等离子体产生容积分离的气体分配单元而到达下方等离子体产生容积。然而，通过气体分配单元来防止在上方等离子体产生容积内产生的离子行进到下方等离子体产生容积中。因此，气体分配单元用作离子过滤器。从上方等离子体产生容积贡献的自由基/中性物质用于下方等离子体产生容积中的晶片处理。在下方等离子体产生容积内产生的离子表示用于晶片处理的带电物质。上方和下方等离子体产生容积能够独立控制，使得贡献用于晶片处理的自由基/中性粒子流通量独立于暴露于晶片而产生的电离等离子体而产生。因此，本文公开的装置的上方和下方等离子体产生容积提供了晶片处理期间自由基/中性粒子流通量与离子流通量的解耦。因此，能够与离子流通量分离地控制自由基/中性物质。图1示出了根据本专利技术的一个实施例的半导体晶片处理装置。该装置包括室100，室100由顶板100A、底板100B和壁100C形成。在一个实施例中，壁100C形成了邻接的圆柱形壁100C。在其它实施例中，壁100C可具有其它构造，只要室100的内腔100D能够与室100外部的外界环境隔离即可 。多个密封件139布置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.04 US 12/850,5591.一种半导体晶片处理装置，其包括 暴露于第一等离子体产生容积的第一电极，所述第一电极被限定为将射频(RF)功率传送到所述第一等离子体产生容积，所述第一电极被进一步限定为将第一等离子体处理气体分配到所述第一等离子体产生容积； 暴露于第二等离子体产生容积的第二电极，所述第二电极被限定为将RF功率传送到所述第二等离子体产生容积，所述第二电极被进一步限定为保持暴露于所述第二等离子体产生容积的衬底；以及 气体分配单元，其布置在所述第一等离子体产生容积和所述第二等离子体产生容积之间，所述气体分配单元被限定为包括各自延伸贯通所述气体分配单元以将所述第一等离子体产生容积与所述第二等离子体产生容积流体连接的通孔布置，所述气体分配单元被进一步限定为包括被限定为将第二等离子体处理气体分配到所述第二等离子体产生容积的气体供给端口布置。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极被限定为包括布置在朝向所述第一等离子体产生容积的多个同心径向区中的多个气体供给端口，其中每个同心径向区内的所述气体供给端口与相应的气流控制装置接通，从而独立地控制向每个同心径向区的所述第一等离子体处理气体的供给。3.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极形成所述第一等离子体产生容积的上表面，并且其中，所述第二电极形成所述第二等离子体产生容积的下表面，并且其中，所述气体分配单元被限定为被形成为将所述第一等离子体产生容积与所述第二等离子体产生容积分离的板，使得所述板的上表面提供所述第一等离子体产生容积的下边界，并且使得所述板的下表面提供所述第二等离子体产生容积的上边界，其中每个所述通孔从所述板的所述上表面延伸贯通到所述板的所述下表面。4.如权利要求3所述的装置，其中，所述板包括内部气体供给通道，所述内部气体供给通道与限定在所述板的所述下表面上的所述气体供给端口布置流体连接以将所述第二等离子体处理气体分配到所述第二等离子体产生容积。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述气体供给通道被限定为将所述气体供给端口布置流体分离成跨越所述板的所述下表面的多个同心区域，以便独立地控制所述第二等离子体处理气体到所述多个同心区域中的每个同心区域内的所述气体供给端口的流率。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述气体分配单元是由导电材料形成的并且与基准地电位电连接以使所述气体分配单元为所述第一和第二等离子体产生容积两者提供接地电极。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电极电连接至第一RF功率源，并且其中，所述第二电极电连接至与所述第一 RF功率源分离的第二 RF功率源。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二电极被限定为通过静电吸引来保持所述衬底。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二电极能够沿朝向和远离所述气体分配单元的方向移动以便提供对延伸跨过所述第二等离子体产生容积的与所述第二电极和所述气体分配单元两者均垂直的距离的控制。10.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一等离子体产生容积被限定为通过排放通道来排放，所述排放通道被限定为在所述第一电极的径向周边外部和所述气体分配单元的径向周边外部环绕所述第一等离子体产生容积，所述半导体晶片处理装置进一步包括压力节气环，所述压力节气环被限定为在所述排放通道内移动以调节来自所述第一等离子体产生容积的通过所述排放通道的气流。11.如权利要求10所述的装置，其进一步包括 压力测量装置，其被设置为测量所述第一等离子体产生容积内的压力；以及反馈控制机构，其被限定为基于由所述压力测量装置获得的所述第一等离子体产生容积内的测量压力来控制所述排放通道内的所述压力节气环的位置。12.如权利要求1所述的装置，其中，所述第二等离子体产生容积被限定为通过成组的带槽通道排放，所述成组的带槽通道被限定为在所述第二电极的径向周边外部和所述气体分配单元的径向周边外部环绕所述第二等离子体产生容积，所述半导体晶片处理装置进一步包括压力控制环，所述压力控制环被限定为当抵靠所述成组的带槽通道放置时覆盖所述成组的带槽通道，所述压力控制环被限定朝向和远离所述成组的带槽通道移动以调节来自所述第二等离子体产生容积的通过所述成组的带槽通道的气流。13.如权利要求12所述的装置，其进一步包括 压力测量装置，其被布置为测量所述第二等离子体产生容积内的压力；以及反馈控制机构，其被限定为基于由所述压力测量装置获得的所述第二等离子体产生容积内的测量压力来控制所述压力控制环相对于所述成组的带槽通道的位置。14.如权利要求1所述的装置，其中，每个通孔被限定为以偏离于在所述气体分配单元的上表面和下表面之间垂直延伸的基准方向的角度从暴露于所述第一等离子体产生容积的所述气体分配单元的上表面延伸到暴露于所述第二等离子体产生容积的所述气体分配单元的下表面，其中所述角度足够大以防止在每个通孔位置处沿所述基准方向通过所述气体分配单元的不间断视线。15.一种用于半导体晶片处理的系统，其包括 室，其被限定为具有内腔和排放口，所述排放口提供所述内腔与排放泵的流体连接； 双等离子体处理装置，其被布置在所述室的所述内腔内并且包括， 上方等离子体室，其包括上方等离子体产生容积， 喷头电极，其限定在所述上方等离子体产生容积上方以将第一等离子体处理气体和射频(RF)功率供给到所述上方等离子体产生容积， 下方等离子体室，其包括下方等离子体产生容积，以及 气体分配单元，其布置在所述上方等离子体产生容积和所述下方等离子体产生容积之间，所述气体分配单元被限定为将第二等离子体处理气体供给到所述下方等离子体产生容积，所述气体分配单元被进一步限定为提供所述上方等离子体产生容积和所述下方等离子体产生容积之间的受控流体连通；以及 卡盘，其布置在所述室的所述内腔内所述下方等离子体产生容积的下方，所述卡盘被限定为保持暴露于所述下方等离子体产生容积的衬底，所述卡盘被进一步限定为将...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德尔·德辛德萨，阿列克谢·马拉哈托夫，安德鲁·D·贝利三世，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：
国别省市：