具有双轴向气体注入和排放的等离子体处理室制造技术

一种电极被暴露于等离子体产生容积，并被限定为将射频功率传输到该等离子体产生容积，且包括用于保持暴露于该等离子体产生容积的衬底的上表面。气体分配单元被布置在该等离子体产生容积的上方，且在与该电极基本平行的方向上。该气体分配单元包括用于将等离子体处理气体的输入流沿基本垂直于该电极的上表面的方向上引导到该等离子体产生容积的气体供给端口的布置。该气体分配单元还包括每个延伸通过该气体分配单元以将该等离子体产生容积与排放区域流体连接的通孔的布置。该通孔中的每一个将来自等离子体产生容积的等离子体处理气体的排放流沿着基本上垂直于该电极的上表面的方向引导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双轴向气体注入和排放的等离子体处理室
技术介绍
随着半导体特征尺寸不断变小，努力使半导体制造工艺跟上步伐。制造工艺中的一种类型涉及暴露半导体晶片于等离子体或其他形式的反应气体以在晶片上沉积材料，或从晶片上去除材料。更小的特征尺寸，要求更精确的材料沉积和蚀刻的控制，而这又需要对如何将晶片暴露于等离子体/反应气体进行更精确的控制。这些更精确的控制要求可包括在整个晶片的等离子体的均匀性的更精确的控制，跨过晶片的等离子体密度的更精确的控制，和/或对暴露给晶片的等离子体的驻留时间的更精确的控制，等等。在这种背景下，产生了本专利技术。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开了半导体晶片处理装置，其包括电极和气体分配单元。该电极被暴露于等离子体产生容积(volume)，并且被限定为传输射频(RF)功率给该等离子体产生容积。该电极具有限定为保持暴露于该等离子体产生容积的衬底的上表面。该气体分配单元被设置在等离子体产生容积的上方，且在与所述电极基本平行的方向上。该气体分配单元被限定为包括被限定为将等离子体处理气体的输入流沿着基本垂直于该电极的上表面的方向引导到该等离子体产生容积中的气体供给端口的布置。该气体分配单元被进一步限定为包括每个延伸通过该气体分配单元以将该等离子体产生容积与排放区域流体连接的通孔的布置。该通孔中的每一个被限定为将来自该等离子体产生容积的等离子体处理气体的排放流沿着基本上垂直于该电极的上表面的方向引导。在另一个实施方式中，公开了 用于半导体晶片处理的系统。该系统包括限定为具有内腔的室。该系统还包括布置在该室的所述内腔内的卡盘。该卡盘具有限定为保持暴露于等离子体产生容积中的衬底的上表面。而且，该卡盘被限定为提供RF功率给该等离子体产生容积。该系统还包括设置在卡盘上，并限定为围绕和包围该等离子体产生容积的周边的外周结构。该系统进一步包括气体分配单元，其设置在该外周结构上并被限定为以与该卡盘的该上表面基本上平行的关系延伸穿过该等离子体产生容积。该气体分配单元被限定为包括限定为引导等离子体处理气体的输入流进入等离子体产生容积的气体供给端口的布置。该气体分配单元被进一步限定为包括通孔的布置。该系统还包括限定在室内的在该气体分配单元上方的排放区域，以便使得该通孔中的每一个延伸贯通该气体分配单元以流体连接该等离子体产生容积到该排放区域。该系统还包括流体连接到该排放区域以从该排放区域除去气体的泵。在另一个实施方式中，公开了一种用于半导体晶片处理的方法。该方法包括在与气体分配单元基本平行的方向上保持半导体晶片以使得等离子体处理容积在该半导体晶片和该气体分配单元之间形成的操作。该方法还包括使等离子体处理气体从该气体分配单元内沿着基本垂直于该半导体晶片的方向流入该等离子体处理容积的操作。该方法进一步包括将等离子体处理气体排放流从该等离子体处理容积内沿基本垂直于所述半导体晶片的方向引导通过该气体分配单元的操作，从而使通过该气体分配单元的该离子体处理气体排放流是来自该等离子体处理容积内的唯一的该等离子体处理气体排放流。本专利技术的其它方面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1A示出了根据本专利技术的一个实施方式所述的半导体晶片处理装置；图1B示出了根据本专利技术的一个实施方式所述的具有箭头示出通过该气体分配单元的气体流和排放流的图1A的室；图2示出了根据本专利技术的一个实施方式所述的图1A的室的替代结构；图3A示出了根据本专利技术的一个实施方式所述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方式所述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方式所述的气体供给端口的横截面；图4A示出了根据本专利技术的一个实施方式所述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方式所述的被定位成使得限定在其中的孔式样允许流通过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方式所述的被定位成使得限定在其中的孔式样允许流仅通过限定在下伏的气体分配单元内的部分通孔的流控制板的仰视图4D示出了根据本专利技术的一 个实施方式所述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方式所述的用于半导体晶片处理的方法的流程图。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，其使得等离子体的驻留时间和跨过整个晶片的均匀性能精确控制，从而实现需要快速和均匀的处理气体注入和泵出的晶片制造工艺。这些需要快速和均匀的处理气体注入和泵出的晶片制造工艺的示例包括，但不限于，原子层蚀刻和原子层沉积。该装置包括布置在等离子体产生区域的上方的气体分配单元，被保持在静电卡盘上的晶片位于其下方且暴露于该等离子体产生区域。该气体分配单元被限定为将等离子体处理气体以基本均匀的方式向下朝着该晶片提供。该气体分配单元还被限定为以基本上均匀的方式从该晶片向上排放等离子体处理气体。因此，如在下面更详细描述的，所述气体分配单元提供轴向的气体注入和排放。图1示出了根据本专利技术的一个实施方式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。在一个实施方式中，壁100C形成了邻接的圆柱形壁100C。在其它实施方式中，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布置在室顶板100A、底板100B和壁100C之间以有利于室100的内腔100D与外界环境的隔离。在各个实施方式中，室100的顶板100A、底板100B和壁100C可由这样的金属形成该金属具有良好的导热性和导电性，并且能够与在晶片处理期间暴露于内腔100D的处理气体化学兼容。例如，在各个实施方式中，诸如铝、不锈钢等金属可用于形成室100的构件。而且，密封件139可以是弹性密封件或消耗性(consumable)金属密封件，或任何其它类型的密封材料，只要密封件139能够与暴露于内腔100D的处理材料化学兼容并且密封件139提供内腔100D与室100外部的外界环境的充分隔离即可。应当理解的是，在其它实施方式中，一个或多个额外的板或部件可根据需要布置在顶板100A、底板100B或壁100C中的任一个或多个的外部，以满足室100的特定部署条件或其它构思。另外，顶板100A、底板100B和/或壁100C能够适当地紧固到这些额外的板或部件上以适合于特定的实施方案。包括顶板100A、底板100B和壁100C的室100的结构由导电材料制成并且与基准接地电位电连接。室100包括排放口 135，排放口 135提供内腔100D与外部的排放泵137之间的流体连接，使得负压能够通过排放口 135施加以从内腔100D内移除气体和/或颗粒。在一个实施方式中，室100还包括闸阀102，闸阀102形成在室壁100C的剖面内以使能将晶片113插入到内腔100D中以及相应地将晶片113从内腔100D中移除。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.04 US 12/850,5521.一种半导体晶片处理装置，其包括 暴露于等离子体产生容积的电极，所述电极被限定为将射频(RF)功率传输到所述等离子体产生容积，所述电极具有被限定为保持暴露于所述等离子体产生容积的衬底的上表面；以及 气体分配单元，其设置在所述等离子体产生容积上方且在与所述电极基本平行的方向上，所述气体分配单元被限定为包括被限定为沿着基本垂直于所述电极的所述上表面的方向将等离子体处理气体的输入流引导到所述等离子体产生容积的气体供给端口的布置，所述气体分配单元被进一步限定为包括每个都延伸通过所述气体分配单元以将所述等离子体产生容积与排放区域流体连接的通孔的布置，其中，所述通孔中的每个被限定为将来自所述等离子体产生容积的所述等离子体处理气体的排放流沿着基本垂直于所述电极的所述上表面的方向引导。2.如权利要求1所述的半导体晶片处理装置，其中，所述电极形成所述等离子体产生容积的下表面，且其中，所述气体分配单元被限定为板，所述板被形成为将所述等离子体产生容积与所述排放区域分离，使得所述板的下表面提供所述等离子体产生容积的上边界。3.如权利要求2所述的半导体晶片处理装置，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流体连接到限定在所述板的所述下表面以将所述等离子体处理气体分配到所述等离子体产生容积的所述气体供给端口的布置。4.如权利要求3所述的半导体晶片处理装置，其中，所述气体供给通道被限定为将所述气体供给端口的布置流体分离成跨过所述板的所述下表面的多个同心区域，以便使所述等离子体处理气体到在所述多个同心区域中的每一个内的所述气体供给端口的流率独立地受控。5.如权利要求1所述的半导体晶片处理装置，其中，所述气体分配单元由导电材料制成，且与基准接地电位电连接，以使得所述气体分配单元为所述等离子体产生容积提供接地电极。6.如权利要求1所述的半导体晶片处理装置，其中，所述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等离子体产生容积的与所述电极和所述气体分配单元两者均垂直的距离的控制。7.如权利要求1所述的半导体晶片处理装置，其进一步包括 排放歧管，其布置在所述气体分配单元的上方以形成所述排放区域； 阀，其流体连接到所述排放歧管；以及 泵，其流体连接到所述阀，以提供抽吸力到所述阀，其中，所述阀能操作以控制来自所述等离子体产生容积的排放流通过所述气体分配单元。8.如权利要求1所述的半导体晶片处理装置，其进一步包括 室，其被限定为包绕所述电极和所述气体分配单元在所述室的内腔内，其中，所述室的所述内腔形成所述排放区域； 泵，其流体连接到所述室的所述内腔，以提供抽吸力到所述室的所述内腔；以及 阀，其被设置以控制缘于由所述泵提供的所述抽吸力的来自所述室的所述内腔的流体流。9.一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； 卡盘，其布置在所述室的所述内腔内，所述卡盘具有被限定为保持暴露于等离子体产生容积的衬底的上表面，所述卡盘被限定为将射频(RF)功率供给到所述等离子体产生容积； 外周结构，其被布置在所述卡盘上并被限定为围绕和包绕所述等离子体产生容积的周边； 气体分配单元，其被设置在所述外周结构上并被限定为以与所述卡盘的所述上表面基本平行的关系延伸跨过所述等离子体产生容积，所述气体分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德·丁德萨，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：